[发明专利]基于机器人化掘支锚联合机组的综掘巷道掘进工艺

说明书

本发明涉及了基于机器人化掘支锚联合机组的综掘巷道掘进工艺，采用自主式掘进机、自移式液压支架、支架运输车、机器人化钻锚车、转载机、皮带运输机装置；该工艺包括掘进机自主掘进、自移式液压支架自主临时支护、机器人化钻锚车自动钻孔与锚固、自动落煤与运煤、除尘作业工序。本发明最大的特点是采用智能化和自动化的掘进与支护设备，实现了掘进、临时支护和永久锚固的全自动化作业，同时掘进机自主掘进、机器人化钻锚车自动钻孔与锚固、自移式液压支架自主临时支护这三道工序是以两间断一连续的方式相互交叉并行作业，掘进效率相比以往提升约2.5倍，同时大大提高了掘进、临时支护和永久锚固作业的安全性。

本发明属于煤矿井下综掘巷道掘进工艺技术，尤其涉及基于机器人化掘支锚联合机组的综掘巷道掘进工艺。

背景技术

近年来，虽然我国煤巷掘进技术不断进步，但自动化程度依旧不高，掘进效率依旧很低。综掘法是近20～30年内迅速发展起来的一种先进的巷道掘进技术，其中掘进机集切割、装载及转运、降尘等功能于一体，具有生产效率高、掘进速度快、适应性强、调动灵活的优点，大大改善了劳动条件，因此普遍应用于各大煤矿的掘进施工中。但现有技术的掘进机多为人工驾驶和操控，造成了司机劳动强度大、视野窄、工人工作环境恶劣、劳动生产率低等问题，且施工质量、施工安全很大程度上依赖于人为因素，井下的伤亡人数仍较多。

目前，传统的综掘巷道的掘进施工工艺一般包括调动掏槽、截割煤层、落煤运煤、临时支护、钻孔铺网、永久锚固共计六部分工序。在传统综掘巷道掘进工艺中，掘进、临时支护、永久锚固作业为串行作业，各个工序之间一般不能协同进行且多为人工操作，故掘进效率很低，常出现掘支比例严重失调、采掘衔接紧张等问题，而且自动化程度很低，工人工作环境恶劣，有较大的施工危险性，事故率较高。

目前巷道临时支护的形式主要有六种：单体支柱+柱帽、单体支柱+铰接梁+板梁、悬吊式长钢梁前探梁、落地式自移临时支架、棚梁悬吊式自移支架、机载临时支护。前三种支护方式有着支护不及时、控顶能力弱、耗费工时长、自动化程度低、支护效果差的缺点，落地式自移临时支架和棚梁悬吊式自移支架虽然自动化程度较高，但在锚网铺设过程中往往还需要人力辅助，在支架移动和支护过程中也并不能做到全自动化作业，也需人力辅助，且撑顶完成的支架只是机械化的支护，并不能感知支护的可靠性。

山西潞安环保能源开发股份有限公司漳村煤矿的研究人员提出一种掘锚连续自动化快速掘进工艺(专利号CN103899319A)，该工艺将端头支架作为临时支护设备，而端头支架通常几何尺寸较大，架体笨重且前移困难，造成临时支护所用时间较长，效率较低。同时该工艺将永久支护以端头支架为界分为迎头支护和后支护两部分，利用锚杆钻机装置进行支护作业，其中，虽然后支护可以和掘进机掘进并行作业，但迎头支护和掘进机的掘进在时间会冲突，不能同时进行，所以并不能真正意义上实现掘进和永久支护的并行作业。此外，该工艺中掘进和支护设备自动化程度较低，掘进效率不高，施工人员面临的工作环境很危险。

针对上述缺点，提出基于机器人化掘支锚联合机组的综掘巷道掘进工艺，该工艺中掘进、永久锚固、临时支护三大工序采用两间断一连续的方式相互交叉并行作业，同时采用全自动化的掘进和支护设备，使得掘进效率提升约2.5倍，并且提高了施工的安全性。此外，采用无人化智能自主式掘进机进行自主掘进，采用自移式自主临时支护液压支架进行临时支护作业，采用机器人化钻锚车进行永久锚固作业，能真正实现掘进和永久支护的并行作业。机器人化钻锚车可自动将新的锚网铺设在支架运输车上的自移式液压支架的顶部，实现铺设支架顶部锚网的全自动化作业，同时撑顶完成的自移式液压支架可通过其顶部的感知装置自动感知支护的可靠性，大大提高了临时支护的安全性和可靠性。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术中掘进效率低、自动化程度低、工作安全性低的缺点，本发明提供了一种基于机器人化掘支锚联合机组的综掘巷道掘进工艺。