專利名稱：全斷面矩形硬巖掘錨一體機的制作方法
技術領域：
本發明涉及煤礦巷道掘進機械，具體為一種全斷面矩形硬巖掘錨一體機，尤其適用于開挖端面為矩形形狀的4〈f〈10的半煤巖、煤巖及硬巖巷道，或者f>10的硬巖矩形巷道的掘進作業。
背景技術：
上世紀90年代初至今，隨著國民經濟的發展，國家煤碳資源的整合，礦井巷道也越來越多，巷道的地質條件復雜多變，巖石硬度提高。輕型及中型掘進機已經完全不能滿足需要，因此需要新型掘進機出現。進幾年，我國巷道掘進機發展的數量、種類在不斷的增加，但都屬于半煤巖部分斷面掘進機，及懸臂式部分斷面掘進機。煤巖及巖石較硬的巷道都很難采用懸臂式掘進機掘進，仍采用人工鉆爆法作業，鉆爆法作業不僅勞動生產率低、用人多、勞動強度大、工作環境惡劣、不環保、同時也不安全，給生產帶來極大的不利。同時采用懸臂式部分斷面掘進機或者硬巖掘進機，都難實現連續掘進、掘錨、掛網一體化作業的功能，都難掘進出為矩形端面形狀的巷道一次成型功能。目前，煤礦綜合機械化掘進工作面多為煤巷掘進。隨著科學技術的發展，國內外采用的煤礦掘進機主要有兩種一種是普通的掘進機，簡稱綜合機；另一種是掘進與錨桿支護同時完成的掘錨體機組，簡稱掘錨聯合機組、掘錨機組。但這些機型隨著截割的功率增力口，也能有效的針對半煤巖、軟巖掘進，也能針對f〈io的全巖巷道。但傳統的鎬形截齒截割破碎只能有效利用于f〈7 8低腐蝕性巖石。對于大于f 8的巖石，截齒磨損速度極度加快，機身震動大，可靠性極低，降低生產能力。這些掘進機設計尚未成熟，功能不完善，很難解決傳統掘進機在工作面開挖時，遇到巖面震動大、機械零件松動、鏈條卡鏈、跳鏈、過緊、通風除塵等施工現象問題；很難解實現巷道施工一次成型為矩形斷面的掘進，很難解決全斷面巖石施工中快速掘進作業。因此，針對全斷面半煤巖、煤巖及全巖矩形巷道需要一種新型的掘進技術和設備。
發明內容
本發明的目的在于提供一種全斷面矩形硬巖掘錨一體機，解決現有掘進機不適合全斷面硬巖快速掘進作業，截割硬巖時截齒磨損速度快，機身震動大，可靠性低的問題，該掘錨一體機可以大幅度提高全斷面矩形巷道的掘進工作效率，降低工人勞動強度，改善工作環境，提高設備的可靠性。為解決上述技術問題，本發明的技術方案為
一種全斷面矩形硬巖掘錨一體機，包括機架，所述機架自前往后依次安裝有截割裝置、支護裝置、推進機構、側面支撐機構和后支撐機構以及通風除塵裝置，機架橫向中部內設置有出渣機構，所述推進機構的前端固定在機架上，后端固定在側面支撐機構上，所述截割裝置由刀盤、刀盤支撐架和刀盤驅動機構組成，刀盤支撐架與機架前端固定連接，所述刀盤包括圓錐形頂部和圓柱形底部構成的組合盤架，盤架的圓錐形頂部和圓柱形底部的周邊安裝有多個盤形滾刀，所述盤架的圓錐形頂部錐角a的范圍為140° 160°。所述盤架內固定設置有內擋渣板，盤架底部固定設置有底擋渣板，底擋渣板上與周向分布的盤形滾刀對應設置有多個呈放射分布的出渣孔，出渣孔之間設有刮渣板，底擋渣板內側下表面固定安裝有出渣筒，出渣筒出口位于出渣機構起始部分的正上方，與出渣筒同側的盤架外側沿圓周方向固定設置有側向擋渣板。所述刀盤驅動機構包括固定在內擋渣板上的驅動箱體，驅動箱體上沿圓周方向設置有多個電機及減速機，電機主軸端固定安裝有齒輪與固定在內擋渣板上的大齒圈嚙合，驅動箱體中部安裝有軸承座，軸承座內安裝有主軸承，軸承座的另一端固定在刀盤支撐架上。所述支護裝置包括位于機架兩側的錨桿鉆機，錨桿鉆機分別安裝在機架兩側的弧形導向機構上，弧形導向機構分別與固定安裝在機架兩側的第一導軌滑動配合連接，滑動油缸一端固定在機架上,另一端固定在弧形導向機構上。所述推進機構包括固定安裝在機架兩側中部的第二導軌和扭矩油缸，固定安裝在機架上部兩側的推進油缸，扭矩油缸和推進油缸的另一端均固定安裝在側面支撐機構上。所述側面支撐機構包括與第二導軌滑動連接的滑動箱，滑動箱兩側設置有撐靴，撐靴與滑動箱之間安裝有撐靴油缸。所述后支撐機構包括固定安裝在機架后部兩側的后支撐油缸，后支撐油缸的活塞桿尾部鉸接有后支撐座。所述通風除塵裝置包括通過多個吊環安裝在巷道頂壁上的除塵風筒，除塵風筒從截割裝置后部一直延伸到巷道外部，除塵風筒中安裝有位于掘錨一體機后部的除塵裝置。所述出渣機構為刮板輸送機或皮帶輸送機，所述機架上方固定安裝有工作平臺。所述刀盤支撐架下方設置有刀盤提升機構，刀盤提升機構包括固定在刀盤支撐架上的提升油缸，提升油缸另一端固定設有提升支座。本發明的工作原理是 通過刀盤的擠壓和轉動，其刀盤上布置的滾刀壓碎巖體，落入刀盤內的巖渣由刮渣板輸送至刀盤底部出渣口處的刮板輸送機上，然后巖渣通過皮帶或礦車運出巷道。本發明技術方案的有益效果是
I、在結構上，本發明所述機架自前往后依次安裝有截割裝置、支護裝置、推進機構、側面支撐機構和后支撐機構以及通風除塵裝置，機架橫向中部內設置有出渣機構，所述推進機構的前端固定在前端機架上，后端固定在側面支撐機構上，所述截割裝置由刀盤、刀盤支撐架和刀盤驅動機構組成，刀盤支撐架與機架前端固定連接，所述刀盤包括圓錐形頂部和圓柱形底部構成的組合盤架，盤架的圓錐形頂部和圓柱形底部的周邊安裝有多個盤形滾刀，所述盤架的圓錐形頂部錐角a的范圍為140° 160°。本發明及掘進、支護、出渣多功能為一體，兼有通風除塵功能，適合全斷面硬巖快速掘進作業，截割硬巖時截齒磨損速度慢，機身震動小，可靠性高，可以大幅度提高全斷面矩形巷道的掘進工作效率，降低工人勞動強度，改善工作環境，提高設備的可靠性。2、在結構上，本發明所述刀盤包括盤架、盤形滾刀、內擋渣板、底擋渣板、出渣孔、刮渣板、出渣筒和側向擋渣板，從而實現破巖、刮渣、出渣的功能；所述刀盤驅動機構包括驅動箱體、電機及減速機、大齒圈、主軸承及軸承座，可給刀盤提供足夠的扭矩，實現刀盤旋轉破巖功能；所述支護裝置包括錨桿鉆機、弧形導向機構、第一導軌和滑動油缸，錨桿鉆機安裝弧形導向機構上，滑動油缸帶動弧形導向機構移動，可實現錨桿鉆機在掘進機向前掘進時，不影響錨桿鉆機在規定的范圍內工作，實現掘錨、掛網同步作業。3、在結構上，本發明所述推進機構包括第二導軌、扭矩油缸、推進油缸，所述側面支撐機構包括滑動箱、撐靴和撐靴油缸，推進機構附加側面支撐機構，可提供刀盤足夠擠壓力，可滿足巷道一定坡度、轉彎的能力；所述后支撐機構包括后支撐油缸和后支撐座，掘進機在換步時，抵住底部巖體承重。 4、在結構上，本發明配備有強力通風除塵裝置，有效的降低掘進作業時所產生的大量粉塵，有效改善礦工的工作環境，保護工人的身心健康。5、在結構上，本發明所述出渣機構為刮板輸送機或皮帶輸送機，出渣機構起始部分安裝在出渣筒出口正下方，并從大梁里面向設備尾部延伸出去，可實現連續掘進出渣，互不干涉；所述機架上方固定安裝有工作平臺，改善礦工工作環境，方便工人操作；所述刀盤支撐架下方增設有刀盤提升機構，可以防止刀盤局部受卡，提高掘進效率及設備的可靠性。6、本發明掘進過程可實現高度自動化，極大的提高了掘進過程的安全性和對全斷面硬巖的掘進效率，從根源上避免了中大發事故的發生，同時能夠降低工人勞動強度，改善礦工工作環境，提高設備的可靠性，非常適于推廣實施。附圖
及說明
下面結合附圖對本發明的具體實施方式
作進一步詳細的說明，其中
圖I為本發明全斷面矩形硬巖掘錨一體機結構示意 圖2為圖I所示全斷面矩形硬巖掘錨一體機的A-A剖視結構示意 圖3為圖I所示全斷面矩形硬巖掘錨一體機的B-B剖視結構示意 圖4為圖I所示全斷面矩形硬巖掘錨一體機的C-C剖視結構示意 圖5為圖I所示全斷面矩形硬巖掘錨一體機的D-D剖視結構示意 圖中序號1、刀盤，2、電機及減速機，3、大齒圈，4、主軸承，5、驅動箱體，6、軸承座，7、底擋渣板，8、出渣筒，9、側向擋渣板，10、提升機構，11、刀盤支撐架，12、錨桿鉆機，13、機架，14、推進油缸,15、撐靴,16、后支撐機構，17、刮板輸送機或皮帶輸送機,18、后支撐油缸，19、工作平臺，20、撐靴油缸，21、扭矩油缸，22、滑動箱，23、第二導軌，24、弧形導向機構，25、第一導軌，26、滑動油缸，27、刮渣板，28、內擋渣板，29、盤形滾刀，30、出渣孔，31、后支撐座，32、提升油缸，33、除塵風筒，34、除塵裝置，35、吊環。
具體實施例方式 參見圖I至圖5，圖中，本發明全斷面矩形硬巖掘錨一體機包括機架13，所述機架13自前往后依次安裝有截割裝置、支護裝置、推進機構、側面支撐機構和后支撐機構16以及通風除塵裝置，機架13橫向中部內設置有出渣機構，所述推進機構的前端固定在機架13上，后端固定在側面支撐機構上，所述截割裝置由刀盤I、刀盤支撐架11和刀盤驅動機構組成，刀盤支撐架11與機架13前端固定連接，所述刀盤I包括圓錐形頂部和圓柱形底部構成的組合盤架，盤架的圓錐形頂部和圓柱形底部的周邊安裝有多個盤形滾刀29，所述盤架的圓錐形頂部錐角a值為150° ;所述盤架內固定設置有內擋渣板28，盤架底部固定設置有底擋渣板7，底擋渣板7上與周向分布的盤形滾刀29對應設置有多個呈放射分布的出渣孔30，出渣孔30之間設有刮渣板27，底擋渣板7內側下表面固定安裝有出渣筒8，出渣筒8出口位于出渣機構起始部分的正上方，與出渣筒8同側的盤架外側沿圓周方向固定設置有側向擋渣板9 ;所述刀盤驅動機構包括固定在內擋渣板28上的驅動箱體5，驅動箱體5上沿圓周方向設置有多個電機及減速機2，電機主軸端固定安裝有齒輪與固定在內擋渣板28上的大齒圈3嚙合，驅動箱體5中部安裝有軸承座6，軸承座6內安裝有主軸承4，軸承座6的另一端固定在刀盤支撐架11上；所述支護裝置包括位于機架13兩側的錨桿鉆機12，錨桿鉆機12分別安裝在機架13兩側的弧形導向機構24上，弧形導向機構24分別與固定安裝在機架13兩側的第一導軌25滑動配合連接,滑動油缸26 —端固定在機架13上,另一端固定在弧形導向機構24上；所述推進機構包括固定安裝在機架13兩側中部的第二導軌23和扭矩油缸21，固定安裝在機架13上部兩側的推進油缸14，扭矩油缸21和推進油缸14的另一端均固定安裝在側面支撐機構上；所述側面支撐機構包括與第二導軌23滑動連接的滑動箱22，滑動箱22兩側設置有撐靴15，撐靴15與滑動箱22之間安裝有撐靴油缸20 ;所述后支撐機構包括固定安裝在機架后部兩側的后支撐油缸18，后支撐油缸18的活塞桿尾部鉸接有后支撐座31 ;所述通風除塵裝置包括通過多個吊環35安裝在巷道頂壁上的除塵風筒33，除塵風筒33從截割裝置后部一直延伸到巷道外部，除塵風筒33中安裝有位于掘錨一體 機后部的除塵裝置34 ;所述出渣機構為刮板輸送機或皮帶輸送機17 ;所述機架13上方固定安裝有工作平臺19 ;所述刀盤支撐架11下方設置有刀盤提升機構10，刀盤提升機構10包括固定在刀盤支撐架11上的提升油缸32，提升油缸32另一端固定設有提升支座。本發明的工作過程
在掘進機工作之前，要事先為掘進機做好始發洞，能夠滿足主機正常工作，采用步進方案進入始發洞內，然后開始工作。首先，撐靴油缸20伸出，撐靴15撐緊洞壁，后支撐機構16的后支撐油缸18，后支撐座31回收提起，推進油缸14伸出，電機及減速機2帶動與大齒圈3、主軸承4及刀盤I旋轉，盤形滾刀29受擠壓力破碎巖體，破碎的巖體通過刀盤I的刮渣板27、出渣孔30及底部擋渣板7、側向擋渣板9輸送到出渣筒8處，轉運到刮板輸送機或皮帶輸送機17上，再通過其它方式轉運巷道外；其中推進油缸14伸出完一次為一個工作行程，在掘進的過程中，錨桿鉆機12也同時工作，錨桿鉆機12可以通過滑動油缸26在機架13上來回移動,錨桿鉆機12通過弧形導向機構24的行走在規定的范圍內旋轉工作，機架13上安裝有工作平臺19，可以方便人工操作，實現掘錨一體化。其次，完成一個工作行程后，電機及減速機2停止工作，刀盤I停止旋轉，后支撐機構16的后支撐油缸18及后支撐座31伸出抵住底部巖體承重，撐靴油缸20帶動撐靴15回收，推進油缸14帶動側面支撐機構前拉回位，準備下一作業循環。在掘進過程中，巷道有坡度及轉彎時先定坡度及轉彎半徑，可以通過推進油缸14和扭矩油缸21來實現，刀盤支撐11中的提升裝置10通過提升油缸32來防止刀盤局部受卡。以上所述僅為本發明示意性的具體實施方式
，并非用以限定本發明的范圍，任何本領域的技術人員在不脫離本發明構思和原則的前提下所做出的等同變化與修改，均應屬于本發明保護的范圍。
權利要求
1.一種全斷面矩形硬巖掘錨一體機，包括機架，所述機架自前往后依次安裝有截割裝置、支護裝置、推進機構、側面支撐機構和后支撐機構以及通風除塵裝置，機架橫向中部內設置有出渣機構，所述推進機構的前端固定在機架上，后端固定在側面支撐機構上，其特征是所述截割裝置由刀盤、刀盤支撐架和刀盤驅動機構組成，刀盤支撐架與機架前端固定連接，所述刀盤包括圓錐形頂部和圓柱形底部構成的組合盤架，盤架的圓錐形頂部和圓柱形底部的周邊安裝有多個盤形滾刀，所述盤架的圓錐形頂部錐角a的范圍為140° 160°。
2.根據權利要求I所述的全斷面矩形硬巖掘錨一體機，其特征是所述盤架內固定設置有內擋渣板，盤架底部固定設置有底擋渣板，底擋渣板上與周向分布的盤形滾刀對應設置有多個呈放射分布的出渣孔，出渣孔之間設有刮渣板，底擋渣板內側下表面固定安裝有出渣筒，出渣筒出口位于出渣機構起始部分的正上方，與出渣筒同側的盤架外側沿圓周方向固定設置有側向擋渣板。
3.根據權利要求I所述的全斷面矩形硬巖掘錨一體機，其特征是所述刀盤驅動機構包括固定在內擋渣板上的驅動箱體，驅動箱體上沿圓周方向設置有多個電機及減速機，電機主軸端固定安裝有齒輪與固定在內擋渣板上的大齒圈嚙合，驅動箱體中部安裝有軸承座，軸承座內安裝有主軸承，軸承座的另一端固定在刀盤支撐架上。
4.根據權利要求I所述的全斷面矩形硬巖掘錨一體機，其特征是所述支護裝置包括位于機架兩側的錨桿鉆機，錨桿鉆機分別安裝在機架兩側的弧形導向機構上，弧形導向機構分別與固定安裝在機架兩側的第一導軌滑動配合連接，滑動油缸一端固定在機架上，另一端固定在弧形導向機構上。
5.根據權利要求I所述的全斷面矩形硬巖掘錨一體機，其特征是所述推進機構包括固定安裝在機架兩側中部的第二導軌和扭矩油缸，固定安裝在機架上部兩側的推進油缸，扭矩油缸和推進油缸的另一端均固定安裝在側面支撐機構上。
6.根據權利要求I所述的全斷面矩形硬巖掘錨一體機，其特征是所述側面支撐機構包括與第二導軌滑動連接的滑動箱，滑動箱兩側設置有撐靴，撐靴與滑動箱之間安裝有撐靴油缸。
7.根據權利要求I所述的全斷面矩形硬巖掘錨一體機，其特征是所述后支撐機構包括固定安裝在機架后部兩側的后支撐油缸，后支撐油缸的活塞桿尾部鉸接有后支撐座。
8.根據權利要求I所述的全斷面矩形硬巖掘錨一體機，其特征是所述通風除塵裝置包括通過多個吊環安裝在巷道頂壁上的除塵風筒，除塵風筒從截割裝置后部一直延伸到巷道外部，除塵風筒中安裝有位于掘錨一體機后部的除塵裝置。
9.根據權利要求I所述的全斷面矩形硬巖掘錨一體機，其特征是所述出渣機構為刮板輸送機或皮帶輸送機，所述機架上方固定安裝有工作平臺。
10.根據權利要求I所述的全斷面矩形硬巖掘錨一體機，其特征是所述刀盤支撐架下 方設置有刀盤提升機構，刀盤提升機構包括固定在刀盤支撐架上的提升油缸，提升油缸另一端固定設有提升支座。
全文摘要
本發明涉及煤礦巷道掘進機械，具體為一種全斷面矩形硬巖掘錨一體機，包括機架，機架自前往后依次安裝有截割裝置、支護裝置、推進機構、側面支撐機構和后支撐機構以及通風除塵裝置，機架橫向中部內設置有出渣機構，推進機構的前端固定在機架上，后端固定在側面支撐機構上，所述截割裝置由刀盤、刀盤支撐架和刀盤驅動機構組成，刀盤支撐架與機架前端固定連接，刀盤包括圓錐形頂部和圓柱形底部構成的組合盤架，盤架圓錐形頂部和圓柱形底部的周邊安裝有多個盤形滾刀，盤架的圓錐形頂部錐角α范圍為140°～160°。本發明解決現有掘進機不適合全斷面硬巖快速掘進作業，截割硬巖時截齒磨損速度快，機身震動大，可靠性低的問題，可以大幅度提高全斷面矩形巷道的掘進工作效率，降低工人勞動強度，改善工作環境，提高設備的可靠性。
文檔編號E21D9/12GK102733815SQ20121019713
公開日2012年10月17日 申請日期2012年6月15日 優先權日2012年6月15日
發明者卓興建, 葉蕾, 寧浩淞, 張寧川, 王杜鵑, 賀飛, 趙華, 馬哲 申請人:中鐵隧道裝備制造有限公司