[实用新型]一种煤矿井下空中迈步支护及钻锚机器人

说明书

本实用新型涉及一种煤矿井下空中迈步支护及钻锚机器人，属于煤矿机械支护及钻锚技术领域，本实用新型的煤矿井下空中迈步支护及钻锚机器人包括钻机组件、机械臂组件、支护组件、内滑板、框架平台、行走器Ⅰ、行走器Ⅱ、行走器Ⅲ、行走器Ⅳ、行走器Ⅴ、行走器Ⅵ、推拉装置、移动装置、检测系统、控制系统、液压系统、垂直陀螺仪系统和遥控器，垂直陀螺仪系统保证框架平台的水平度，控制系统保证了安全。本实用新型实现远距离遥控操作，实现地面遥控，实现无人值守或少人值守，减少安全隐患。

技术领域

本实用新型涉及煤矿机械支护及钻锚技术领域，特别是涉及一种煤矿井下空中迈步支护及钻锚机器人。

背景技术

国家煤矿安全监察局公告(2019年第1号)，《煤矿机器人重点研发目录》中明确了井下掘进巷道支护机器人和钻锚机器人的研发方向，井下支护及钻锚机械化、智能化、无人化是今后发展趋势，特别是人工成本的增加、煤矿安全的要求等因素，对智能化、机械化锚杆钻孔支护的要求也越来越高；如何减少安全隐患、无人值守或少人值守，是煤矿急需解决的技术难题。

随着装备与技术的不断进步，综合机械化掘进必将成为将来煤矿开拓掘进的主流方向，在掘进作业时，掘进机前面不得有其他人员作业，当掘进到规定距离时(一般为1000mm-2000mm)，必须停止掘进机作业，对工作面迎头的顶板及俩侧帮进行支护，严禁空顶作业，规定空顶距离一般为300mm-800mm，在工作面进行支护作业时，掘进机必须截割头落地并且停电闭锁，如何提高支护的速度，是目前急需解决的技术难题。

目前主要的支护及钻锚工艺为：

1)目前大部分仍然采用人工，采取的方法是：掘进机在迎头前面预留1500mm的煤层平台，作为人工操作平台，掘进机的截割头落在平台上，工人爬到平台上进行临时支护、对俩侧帮及顶帮进行永久支护；支护完成后，掘进机将剩余1500mm的煤层平台切割掉，掘进机的截割头落地，工人将俩侧帮剩余部分进行永久支护。存在的主要不足：工人在工作面进行临时支护及永久支护作业时，存在高处坠落、顶板及侧帮围岩垮落伤人等安全风险；一般采用单体锚杆钻机或锚杆钻车，依靠人工频繁搬运，辅助时间长、劳动强度大、效率低。

2)掘进机与锚杆钻车联合工艺，技术相对比较成熟，其不足是：掘进机掘进到一定的距离，必须多次倒车向巷道的左侧(或右侧)靠车，为钻车让道，并在掘进迎头为钻车让开施工空间，以5000mm巷道为例，掘进机外形尺寸一般为长10000mm，宽3500mm，高2000mm，倒车及靠车非常麻烦，用时长，一般30分钟至60分钟，工作效率低。

3)最近几年掘锚一体机已经在各大煤矿应用，效率显著提高，存在的主要不足：掘进机体型庞大，空间狭窄，特别是在掘进机上再安装锚杆机械臂后，空间更小，由于仍然人工换钻杆、安装锚固剂、安装锚杆，在狭窄的空间内攀爬工作，存在很大的安全隐患；因为工作空间狭窄，工作效率低。

4)专利号为201410122231.X的实用新型专利《悬挂式全方位锚杆钻车》，申请公布日2015年09月30日，主要存在不足：①需要先打锚杆，固定该设备，效率低；②该机前端没有加护网，没有临时支持，人工换钻头及锚杆时，属于空顶作业，违反安全规范；③钻机机构及钻臂结构复杂且不稳定，无法实现钻孔，不具有实用性；④空中迈步太复杂，且很难实现。

目前矿井施工由于矿物越挖越深，相对生产安全也越来越重要，特别是煤矿井下，煤炭内蕴涵的瓦斯与施工人员呼吸的氧气不可避免的混合，瓦斯浓度高了，容易发生爆炸，存在很大的安全隐患；由于煤矿井下瓦斯的存在，对井下设备、电器元件、控制系统、电源、电火花等有严格的防爆要求，但现有公开的井下机器人或锚杆钻车设备，并没有提及，也没有应对措施，不具备实用性；对于深井作业的渗水、塌方现象也经常发生，严重危险施工人员的生命安全，在危险的环境下采用机器人代替人工操作，是个发展趋势。