[發明專利]多功能硬巖巷道快速掘進工藝及裝備

有效

• 申請號: 201711361138.4
• 申請日: 2017-12-18
• 公開（公告）號: CN108150177B
• 公開（公告）日: 2019-11-05
• 發明（設計）人: 劉送永;韓玉輝;徐海喬;吳洪狀;李偉;沈剛;崔新霞;江紅祥;劉曉輝
• 申請（專利權）人: 中國礦業大學
• 主分類號: E21D9/00
• 分類號: E21D9/00;E21D9/10;E21D9/12;E21D11/00;E21D11/10
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司 32200
• 代理人: 吳學明

本發明公開了一種多功能硬巖巷道快速掘進裝備，使用模塊化系統的設計理念，將鉆、沖、挖、運、錨、噴等工藝集成在一臺機器上，通過快速更換工作機構，實現硬巖巷道掘進的所有工藝，達到硬巖巷道快速掘進的目的。上述多功能硬巖巷道快速掘進裝備包括履帶式行走機體、機械手臂模塊、鉆孔模塊、鏟斗模塊、噴漿模塊、沖擊錘模塊、工作臺模塊等。本發明的機械手臂模塊與其他模塊的快速連接機構與方法，能夠快速有效地將各個工作機構模塊安裝到機械手臂上，從而進行所需的作業。本快速掘進裝備主要適用于硬巖巷道和隧道的掘進工程，具有所需機器少、施工靈活、工作效率高的優點，降低工人勞動強度，提高施工的安全性。

技術領域

本發明涉及一種巷道或隧道掘進工藝及裝備，具體是一種多功能硬巖巷道快速掘進工藝及裝備，屬于破巖機械裝備，主要用于隧道或巷道的掘進工程。

背景技術

我國是煤礦的開采與消費大國，與此同時我國對公路、鐵路、隧道工程、水電工程等基礎設施建設要求不斷增強，這些工程中都面臨對隧道或巷道的掘進。近年來，隨著國內煤炭易采儲量的不斷減少，開拓巷道深度的需求迫在眉睫，然而，隨著地層深度的增加，地質條件越發復雜，巖石硬度不斷提高，斷層問題不斷加劇，硬巖巷道施工數量不斷增加。對于硬巖掘進，使用盾構機存在成本高，靈活性低的問題，使用懸臂式掘進機存在硬巖施工難、施工慢，截割頭壽命短的問題，造成了炮掘工作量依然較大的現狀，或者使用機械漲裂破巖方式。不論是鉆爆法，還是鉆漲法，都存在所需機械裝備多，工藝安排不靈活，占用空間大，移動、組裝復雜，施工效率低等問題，故需要一種靈活性高、效率高的多功能巷道掘進裝備，保證硬巖巷道的掘進效率與質量。

發明內容

針對上述問題，本發明提供一種多功能硬巖巷道快速掘進工藝及裝備，其能夠靈活地安排各種巷道掘進工藝，施工靈活，只需一臺機體通過快速換接工作機構就能夠實現整個硬巖巷道的掘進。

為實現上述目的，本多功能硬巖巷道快速掘進工藝及裝備，包括履帶式行走機體、機械手臂模塊、鉆孔模塊、鏟斗模塊、噴漿模塊、沖擊錘模塊和工作臺模塊。其特征在于，所述履帶式行走機體包括履帶式行走機構、液壓動力機構、裝運機構等常規布置，用于運載工作機構并運輸物料；所述機械手臂模塊安裝在履帶式行走機體的前端，具有5個自由度，能夠達到巷道掘進工藝中所需的所有位姿狀態；所述鉆孔模塊、鏟斗模塊、噴漿模塊、沖擊錘模塊和工作臺模塊根據工藝需要安裝在機械手臂模塊的前端，完成巷道掘進工程中所需的工藝過程。

所述機械手臂模塊前端安裝有快速換接頭模塊，所述鉆孔模塊、鏟斗模塊、噴漿模塊、沖擊錘模塊和工作臺模塊都安裝有快速換接板；其特征在于，所述快速換接頭模塊包括快速換接頭主體、快速換接頭緊固油缸和快速換接頭配合桿；所述快速換接板包括快速換接板主體、快速換接板導向側板、快速換接板配合架和快速換接板油缸配合架。所述快速換接頭配合桿與快速換接板配合架配合；所述快速換接板導向側板呈斜楔形，所述快速換接頭緊固油缸活塞桿前端與快速換接板油缸配合架配合，也呈斜楔形，都能在快速換接過程中起到導向作用。控制機械手臂模塊使快速換接頭模塊與快速換接板貼合，然后驅動快速換接頭緊固油缸，便能夠實現工作機構的快速連接，反之則能夠實現工作機構的快速拆卸。

所述鉆孔模塊包括鑿巖機機構、鉆孔位置調整機構和快速換接板。由于鉆孔模塊體積與質量較大，運輸不便，將其放置在履帶式行走機體的一側，并使用二級伸縮裝置承載，當需要換接鉆孔模塊時，只需要利用二級伸縮裝置將其移動到前方，并控制機械手臂模塊去主動連接鉆孔模塊。鉆孔模塊在機械手臂模塊的輔助作用下能夠實現巷道中360°無死角鉆孔，實現巷道工作面鉆孔及側幫和頂幫的鉆孔、錨護工藝。

所述噴漿模塊包括多級伸縮裝置、噴漿位置調整機構、噴漿機構和快速換接板。當噴漿模塊換接到機械手臂模塊時，不移動機體，就能夠實現噴漿機構一定距離的整個側幫和頂幫的噴漿工藝。所述鏟斗模塊、噴漿模塊、沖擊錘模塊和工作臺模塊因其體積較小，運輸靈活，可使用其他運輸方式單獨運輸。

所述硬巖巷道快速掘進工藝包括：

a、換接鉆孔模塊，在巷道迎頭工作面鉆孔；