[发明专利]一种双钻箱切换式全自动锚杆钻机

说明书

本发明属于锚杆支护设备技术领域，为了解决现有锚杆支护方式存在的自动化程度低、锚护效率低、工人劳动强度大、工作环境恶劣、安全性差等问题，本发明提供了一种双钻箱切换式全自动锚杆钻机，包括机架、进给机构、大容量锚杆仓、钻箱切换机构、钻箱精确定位机构、机械手、夹钎机构、钻杆定位机构、钻孔钻箱和锚杆钻箱，所述的钻孔钻箱、锚杆钻箱通过钻箱切换机构分别实现钻孔和安装、紧固锚杆过程，并利用钻箱精确定位机构实现精确定位，大容量锚杆仓顶部设有夹钎机构和钻杆定位机构，保证钻杆能准确进给，钻孔精度更高；所述锚杆钻机可以装备于任何需要锚杆支护的设备上，结构紧凑且不需要额外操作空间及人员防护，对主体设备适用性强。

技术领域

本发明属于锚杆支护设备技术领域，具体涉及一种双钻箱切换式全自动锚杆钻机。

背景技术

目前井下锚杆支护使用的设备有单体锚杆钻机、机载锚杆钻机等。这些钻机普遍存在自动化水平低、锚护效率低、工人劳动强度大、工作环境恶劣、安全性差等问题，下面分别进行介绍。

单体锚杆钻机没有自动移动装置，一般靠工人搬运到欲锚护位置，工人扶着钻机钻孔，然后人工装入锚杆，并用钻机紧固锚杆。钻机的移动靠人工搬运，钻孔时始终需要工人辅助防止钻机倾斜，工人劳动强度大。钻机一般没有除尘装置，钻孔过程一直需要工人在钻机跟前操作，工作环境差。由于钻机笨重，且需要人工自行移动，一般需要两个工人合作才能操作，锚护效率低。人员需要处于还没有进行锚杆支护的区域进行施工，且没有临时支护和防护顶棚，存在安全隐患。

机载锚杆钻机是将若干台钻机装于一个可自行行走的设备上，典型的机型比如锚杆钻车、掘锚机等。这种钻机具有如下优点：多台钻机可同时工作，锚护效率较高，具有临时防护装置工人处于相对安全的区域，设备自行移动工人劳动强度降低，通常具有除尘系统工作环境较好，每台钻机本身自动化程度有所提高。机载锚杆钻机正逐渐代替落后的单体锚杆钻机，是先进锚护设备的代表，但在实际使用中，这种设备也存在一些问题，下面以目前最先进的机载锚杆钻机进行说明：

这些机载锚杆钻机本身具有一定自动化功能，人工操作钻箱自动旋转和进给油缸自动进给后钻机可自行钻孔，钻孔完成后钻箱能自动回落到起始位置并停止旋转和进给。通过人工将锚杆装入钻箱，操作进给将锚杆推入锚杆孔中，操作钻箱紧固锚杆。可见，该钻机只是实现了钻孔功能的自动化，钻杆装入钻孔、紧固锚杆等功能无法自动实现。

由于没有实现锚钻过程的全自动化，工人需要一直关注锚杆钻机的工作过程，并经常手动完成一些操作：钻孔以前需要手动取钻杆装入钻箱，钻孔完成需要手动将钻杆取出，装锚杆时需要手动取锚杆并装入钻箱，然后一手操作进给一手扶着锚杆进入钻孔，紧锚杆时需要一边操作进给一边操作旋转才能完成。可见，工人劳动强度较大，容易造成疲劳，难以长时间维持高效率工作。

机载锚杆钻机需要人工参与，故需要设置专门的防护装置，通常设置有临时支护和顶棚，临时支护用于支撑顶板防止顶板垮落，顶棚用于防止顶板凋落小碎石块砸伤工人。这些装置在行走时需要收回，频繁收回、伸出降，低了工作效率。

机载锚杆钻机钻孔和紧固锚杆用同一个钻箱，所以这一个钻箱既要与钻杆连接也要与锚杆连接，每次锚杆支护循环都要进行两次更换。钻孔时需要通过钻箱向钻杆中注入压力水，将钻孔产生的灰尘、煤粉等带出去才能继续钻孔，同时这些灰尘、煤粉混合到水中达到除尘的目的。由于需要同时适应钻杆和锚杆，加之需要频繁拆装锚杆、钻杆，只设置了一道比较松简单密封，使用中发现密封效果不好，且损坏频繁。密封不好会导致如下不良后果：1）密封不好导致钻孔底部水压不足，产生的粉尘无法及时排出，降低钻孔效率甚至堵转；2）水压不足还容易导致钻杆堵杆，处理故障费时费力，降低了工作效率；3）钻箱与钻杆连接处漏水，把操作工人淋湿，工作环境恶劣；4）水排到地上后会造成地面泥化，加之后续大型设备碾压容易破坏底板；5）造成水资源浪费。

机载锚杆机虽然具有临时支护和顶棚防护装置保护工人安全，但工人在没有可靠锚杆支护的区域工作，还是存在安全隐患。