[发明专利]一种矿用自动化协作式钻锚机器人

说明书

本发明公开了一种矿用自动化协作式钻锚机器人，属煤矿井下巷道支护技术领域。它包括临时支护机架、钻锚机器人车体、锚网存储仓体、布网机械手臂、锚网输送机构、锚网推移机构、钻锚机械手臂、自行走机构和自动化钻锚一体装置；其中，布网机械手臂通过末端手爪实现对锚网仓内锚网的抓取，并通过手臂自伸缩或锚网输送机构实现锚网的运输，在此基础上协同自动化钻锚一体机综合完成巷道的支护作业，能够实现铺锚网与安装锚杆的协同化作业，解决了当前掘支锚作业失衡引起的掘进效率低下、巷道支护过程繁琐导致钻锚一体化程度较低的问题。具有自动化程度高的特点，且能与掘进装备配套实现掘支锚的并行式作业。其结构简单，作业时间短、钻锚效率高。

技术领域

本发明涉及煤矿井下巷道支护技术领域，具体涉及一种矿用自动化协作式钻锚机器人。

背景技术

传统的综合机械化掘进工艺是在进行掘进作业时，掘进机机身掘进一段距离后停机，由钻锚工作人员使用单体锚杆钻机进行锚杆支护作业，完成支护流程。该方式采用先掘后支的串行作业方式，支护时间占比整个掘进作业时间的60%以上，在此过程中工人往往需要面对高劳动强度、高机械振动噪音、瓦斯、粉尘等恶劣环境，这些因素不仅仅给井下人员巷道掘进和支护带来巨大挑战，还会时刻威胁着他们的生命健康安全。此外，该方式支护配比人员较多，且掘支锚一体化程度不高，造成掘进效率低下，严重制约了煤炭的高效生产。

传统的现有锚杆支护工艺通常是锚杆钻机带动钻杆实现钻孔操作，然后卸下钻杆并向锚孔内填充锚固剂，接着换装上锚杆，最后进行紧固以实现锚杆的最终锚固。然而现有诸如树脂锚杆施工工艺繁琐，操作复杂，并不利于钻锚自动化的实现，在软弱破碎岩体中作业也易发生塌孔，影响着巷道的支护效率。

国外锚杆钻车多用于与连续采煤机配套作业，常用于煤矿短壁开采与多巷掘进中，随着锚杆支护理论知识的不断发展，以JOY等为代表的煤机设备公司陆续研发出新型自动化、智能化锚杆钻车，其安全可靠性也大幅度增强。而我国在采煤工艺方法、巷道布置方式和煤炭地质条件等方面与国外存在较大差异，且鉴于我国的煤矿地质条件的复杂情况，悬臂式掘进机综合机械化掘进仍是我国煤矿巷道掘进的主流方向。随着互联网技术、先进制造等技术的发展，掘支锚运一体化、自动化和智能化成为先进掘进装备的发展趋势，而实现掘进技术的自动化、智能化的关键在于掘支锚之间的相互协同，需要研发与之配套的高效支护装备才能解决当前的掘支比例失衡问题。

国内锚杆钻车大都以适应各地区井下实际为主，工作空间有限，部分锚杆钻车体积庞大，对巷道工作条件要求较高，适应性差，且价格昂贵，缺少一种能够自主适应巷道条件的钻锚机器人，能够根据实际情况完成锚网铺设和锚杆支护作业。一般巷道掘进过程中，掘进机通常需要等待锚杆钻车或机载锚杆钻机完成锚杆支护后继续掘进，严重制约巷道成巷速度，煤流不能实现连续运输，作业无法实现并行，移动设备繁多复杂并伴有人员移动安全隐患，国内已有的部分锚杆钻车无法全部完成顶、帮锚杆支护作业，其锚网的自动化铺设也具有一定局限性，无法完成铺网与锚杆支护的协同式作业，自动化锚固操作及锚杆进料系统仍需进一步改善，人工劳动强度依然较大，且完成一根锚杆支护需要“锚收”两个动作，耗费时间长，一体化程度不高，锚杆支护效率较低，无法满足井下巷道的快速掘进的支护要求。