[发明专利]一种龙门护盾式智能掘进机器人系统

说明书

本发明公开了一种龙门护盾式(复杂地质条件的)智能掘进机器人系统，包括悬臂式掘进机器人、钻锚机器人、临时支护机器人、补钻机器人、锚网运输机器人、通风系统、二运系统及自移机尾，钻锚机器人、临时支护机器人、补钻机器人均为框架结构，依次前后布置，为悬臂式掘进机器人提供一个安全工作空间，并完成锚网的支护及钻锚任务；臂式掘进机器人、二运系统依次布置，位于钻锚机器人、临时支护机器人、补钻机器人相连构成的框架结构内部，可实现煤的开采及运输；本发明在可以保证工作安全的基础上，实现掘进与支护并行作业，具有结构简单，操控方便，适应性强等特点，能够有效提高掘进效率，促进支护速度和质量，减少工作人员，保证安全生产。

技术领域

本发明涉及机械领域，具体涉及一种龙门护盾式智能掘进机器人系统。

背景技术

在生产生活中，煤炭是一种我国常用的优质资源，虽然我国的煤矿分布十分广阔，我国煤炭探明储量较大，并且可开采的煤炭资源较为丰富，但是可以直接开采的露天煤矿较少。因此大多数煤矿在开采过程中需要修建巷道辅助开采，因而，煤炭开采的过程中，巷道的掘进速度直接对煤炭的开采速度产生影响。

进入21世纪以来，煤矿开采技术与装备得到了快速发展，煤矿开采能力与效率不断提高，然而巷道掘进技术与装备相对综采发展滞后，煤炭企业普遍存在采掘比例失调的问题。同时，煤矿井下巷道掘进工作面的环境比较恶劣，安全性能差，煤机装备的自动化程度低，而且掘进工作面煤机装备的系统比较复杂，需要控制的动作较多，并且对各部分动作的逻辑性、准确性、响应速度等要求比较高。目前的巷道掘进作业大多采取机械作业的方式，虽然降低了煤矿工人的工作强度，同时保障了工作人员的生命安全，但是对施工人员的技术要求和专业要求提出了更高的要求，无法充分发挥采掘装备的性能和提高掘进工作面的掘进效率。矿井存在着采掘失调的情况，煤巷掘进的技术水平落后于采煤的技术水平，跟不上煤炭生产的需求。为了实现煤炭企业安全高效生产和低成本运行，因此，突破煤矿巷道快速掘进技术与装备瓶颈成为关键技术支撑。

影响掘进效率的问题包括地质条件复杂、掘进支护工艺繁琐、掘与支不平衡等：

煤层巷道地质条件，在掘进巷道时，实际掘进速度会直接受到巷道岩层状况的影响。如果掘进巷道是硬煤岩巷道，那么会加大快速掘进的难度，同时在掘进的过程中还会对机器造成严重磨损，极容易造成剧烈震动，并对机器进行二次磨损，给提升掘进效率带来不利影响。另外，岩层渗水性、瓦斯冒出状况等也都是巷道地质条件的内容。

掘进支护施工工艺，根据中国煤矿巷道掘进施工现状，能够发现支护施工需要消耗的时间比较多，已严重制约了掘进机快速进尺。支护工艺的滞后对我国煤矿巷道的快速掘进造成了直接的影响，如果在对锚杆进行打眼的过程中总是出现跑偏现象，在设备行进时总是根据经验来进行，这样很难使支护速度满足实际掘进速度。

掘与支不平衡，近年中国煤矿机械化生产情况年度报告统计，在1个作业循环中，支护时间占循环总时间的50％～60％，掘进时间占20％～25％，工作准备时间及机械故障时间占10％～15％，掘进快而支护慢。所以支护和掘进的平衡是影响煤矿快速掘进的关键因素，为此，需要进一步研究探讨煤巷快速掘进的有关问题，以便进一步提高掘进作业的各项技术指标，满足安全高效采煤与掘进的需要。

通过上述分析可知，影响掘进效率的问题的因素主要是掘进与支护的不平衡，在已有工作基础上，分析掘进与支护的交替、并行作业工作原理，研究掘进与支护的系统和工作工艺，创新出具有结构简单，布钻合理，工艺灵活，操控方便，适应性强，性价比高的掘进与支护装备。随着科技的不断发展，计算机、工业机器人、传感技术和新材料等技术在煤矿掘进与支护机械中将会得到越来越广泛的应用，这些设备能够有效提高掘进效率，促进支护速度和质量，减少工作人员，保证安全生产，对有效解决复杂地质条件下巷道快速掘进技术难题具有重要意义，也将促进煤矿机械向集成化、高效化、智能化等方向发展。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供了一种龙门护盾式智能掘进机器人系统。