一種煤礦井下四立柱定位底板錨杆鑽孔裝置的製作方法

2023-11-11 04:55:27

本發明涉及一種鑽孔裝置，具體是一種適用於煤礦井下對巷道底板進行鑽孔錨杆支護的煤礦井下四立柱定位底板錨杆鑽孔裝置，屬於井下支護裝備技術領域。

背景技術：

由於巷道周圍不同深度巖體的自身特性及所處應力環境的不同，受地質周期運動、地下水壓等因素影響，圍巖容易產生不協調變形，特別是針對煤礦井下開採，巷道頂、底板和兩幫圍巖會產生變形並向巷道內移動，其中巷道底板或採空區底板向上隆起的現象即稱之為底鼓，底鼓是井巷中常發生的一種動力現象，它與圍巖的性質、採動影響、開採深度及地質構造等直接相關，國內礦井某些巷道底鼓量甚至佔到巷道頂、底板移近量的70％以上，特別針對開採深度較大的、具有應力高、溫度高、地下水水壓高、擾動強度高、衝擊危險高、蠕變明顯、變形大等特點的深部採場、高應力軟巖巷道和硐室，底鼓使巷道變形、斷面變小，嚴重影響著礦井通風、運輸和人員行走等各個環節，制約礦井安全及高產高效生產。

煤礦井下防止底鼓現象的發生不僅要補強巷道支護、加固兩幫，而且要根據具體的圍巖地質條件採取措施將底鼓量減少到允許範圍，通常採用加固法、卸壓法、聯合法和加固巷道幫、角等方法減少底鼓現象，其中加固法是通過提高底板圍巖強度或提高對底板圍巖的支護力來達到控制底鼓的目的，是一種最常用的底鼓控制方法。

提高底板圍巖的強度，主要有底板注漿、底板錨杆支護等，在對底板採用錨杆支護操作時需先對底板進行鑽孔，傳統方法在鑽孔過程中需在鑽杆上方用木柱或反向氣腿支撐在巷道頂板上，以提供反向支持力，但由於為了保證巷道底板在安設錨杆前不破壞，必須在距掘進工作面一定距離內安設錨杆，這個距離的大小與底板巖石的性質有關，一般應不大於10米，同時為了保證巷道掘進速度不受影響，通常錨杆安裝的速度要快，而這種傳統的鑽孔方法操作不僅複雜、人力物力消耗大，而且鑽孔及安裝錨杆的速度較慢、效率低，不適應於快速成巷的要求。

技術實現要素：

針對上述問題，本發明提供一種煤礦井下四立柱定位底板錨杆鑽孔裝置，結構簡單，能夠在鑽孔過程中提供反向支持力的前提下實現快速對巷道底板進行鑽孔操作，進而整體提高錨杆安裝速度，適應於快速成巷的要求。

為實現上述目的，本煤礦井下四立柱定位底板錨杆鑽孔裝置包括底架、工作部件、上架和裝置定位部件；

所述的上架固定安裝在底架上，底架底端設有滾輪；

所述的工作部件安裝在底架上，包括本體、前後導向通槽、前後定位鎖緊螺母、左右導向通槽、左右定位鎖緊螺母、鑽機安裝架和鑽機；本體是矩形框結構，其左右兩端面通過位於端面中央的柱形滑靴架設在前後方向設置在底架內側面上的前後導向通槽上，設有螺紋的柱形滑靴的端部穿過前後導向通槽；前後定位鎖緊螺母與柱形滑靴的端部螺紋配合併壓緊在前後導向通槽的外側面上；鑽機安裝架的前後兩端面通過柱形滑靴架設在左右方向設置在本體內側面上的左右導向通槽上，設有螺紋的柱形滑靴的端部穿過左右導向通槽；左右定位鎖緊螺母與柱形滑靴的端部螺紋配合併壓緊在左右導向通槽的外側面上；所述的鑽機豎直設置安裝在鑽機安裝架上；

所述的裝置定位部件包括定位支撐雙向伸縮液壓缸和控制閥組；定位支撐雙向伸縮液壓缸設置為四件，四件定位支撐雙向伸縮液壓缸缸體中心對稱豎直固定安裝在上架或底架對角線位置上，其活塞端端部設有支撐座；控制閥組安裝在底架或上架上，控制閥組的輸出端通過液壓管路與定位支撐雙向伸縮液壓缸連接。

作為本發明的進一步改進方案，所述的底架和上架均是框架結構。

作為本發明的進一步改進方案，所述的底架和/或上架的框架結構兩側面上設有交叉設置的支撐加強筋。

作為本發明的進一步改進方案，所述的定位前後定位鎖緊螺母和左右定位鎖緊螺母上沿徑向方向設有手柄。

作為本發明的進一步改進方案，所述的前後定位鎖緊螺母的內端面與前後導向通槽的外側面之間和左右定位鎖緊螺母的內端面與左右導向通槽的外側面之間由外向內依次設有彈簧墊圈和平墊圈。

與現有技術相比，本煤礦井下四立柱定位底板錨杆鑽孔裝置由於設有安裝在底架上的上架，定位支撐雙向伸縮液壓缸和控制閥組安裝在上架或底架上，因此通過操作控制閥組使四件定位支撐雙向伸縮液壓缸上下雙向伸出，定位支撐雙向伸縮液壓缸的支撐座頂靠在頂板和底板上使底架在巷道頂板與底板之間形成穩定的剛性支撐，鑽孔期間鑽機的鑽杆鑽入底板產生的反作用力通過鑽機安裝架、本體作用於底架，底架將作用力通過定位支撐雙向伸縮液壓缸直接作用於巷道頂板和底板，因此不需要在鑽機的鑽杆上方用木柱或反向氣腿支撐在巷道頂板上以提供反向支持力；由於工作部件設有前後導向通槽、前後定位鎖緊螺母、左右導向通槽、左右定位鎖緊螺母，因此將本底板錨杆穩鑽裝置定位好後可以實現定點一個位置即可完成多排或多列孔的操作，即可以實現鑽機在前後導向通槽和左右導向通槽行程範圍內的所有整行和整列的鑽孔位置進行定位鑽孔；由於本體與底架之間、鑽機安裝架與本體之間均設有柱形滑靴，因此可以實現對前後方向或左右方向上非完全水平的巷道底板進行垂直鑽孔；本煤礦井下四立柱定位底板錨杆鑽孔裝置結構簡單、易於操作控制，完成鑽孔後即可進行錨杆安裝，鑽孔及安裝錨杆的速度較快、安裝效率高，適應於快速成巷的要求，特別適用於對巷道底鼓治理時採用底板錨杆支護的快速安裝錨杆。

附圖說明

圖1是本發明的三維結構示意圖；

圖2是本發明前後導向通槽及前後定位鎖緊螺母的連接結構示意圖。

圖中：1、底架，2、工作部件，21、本體，22、前後導向通槽，23、前後定位鎖緊螺母，24、左右導向通槽，25、左右定位鎖緊螺母，26、鑽機安裝架，27、鑽機，3、上架，4、裝置定位部件，41、頂部定位支撐液壓缸，42、底部定位支撐液壓缸，43、控制閥組。

具體實施方式

下面結合附圖對本發明做進一步說明。

如圖1所示，本煤礦井下四立柱定位底板錨杆鑽孔裝置包括底架1、工作部件2、上架3和裝置定位部件4。

所述的上架3固定安裝在底架1上，底架1底端設有滾輪。

所述的工作部件2安裝在底架1上，包括本體21、前後導向通槽22、前後定位鎖緊螺母23、左右導向通槽24、左右定位鎖緊螺母25、鑽機安裝架26和鑽機27；本體21是矩形框結構，其左右兩端面通過位於端面中央的柱形滑靴架設在前後方向設置在底架1內側面上的前後導向通槽22上，設有螺紋的柱形滑靴的端部穿過前後導向通槽22，本體21可以通過柱形滑靴在前後導向通槽22上前後移動、或沿柱形滑靴的軸心旋轉改變角度；如圖2所示，前後定位鎖緊螺母23與柱形滑靴的端部螺紋配合併壓緊在前後導向通槽22的外側面上，本體21可以通過鬆開或旋緊前後定位鎖緊螺母23實現在底架1上前後方向移動或定位；鑽機安裝架26的前後兩端面通過柱形滑靴架設在左右方向設置在本體21內側面上的左右導向通槽24上，設有螺紋的柱形滑靴的端部穿過左右導向通槽24，鑽機安裝架26可以通過柱形滑靴在左右導向通槽24上左右移動、或沿柱形滑靴的軸心旋轉改變角度；左右定位鎖緊螺母25與柱形滑靴的端部螺紋配合併壓緊在左右導向通槽24的外側面上，鑽機安裝架26可以通過鬆開或旋緊左右定位鎖緊螺母25實現在本體21上左右方向移動或定位；鑽機27豎直設置安裝在鑽機安裝架26上。

所述的裝置定位部件4包括定位支撐雙向伸縮液壓缸41和控制閥組42；由於支撐液壓缸豎直設置在架體的對角線支撐腿上支撐更穩固，因此定位支撐雙向伸縮液壓缸41設置為四件，四件定位支撐雙向伸縮液壓缸41缸體中心對稱豎直固定安裝在上架3或底架1對角線位置上，其活塞端端部設有支撐座；控制閥組42安裝在底架1或上架3上，控制閥組42的輸出端通過液壓管路與定位支撐雙向伸縮液壓缸41連接。

將本煤礦井下四立柱定位底板錨杆鑽孔裝置放置在需進行底板鑽孔的巷道底板上後將控制閥組42的輸入端通過液壓管路與工作面液壓泵站連接，然後操作控制閥組42使四件定位支撐雙向伸縮液壓缸41上下雙向伸出，定位支撐雙向伸縮液壓缸41的支撐座頂靠在頂板和底板上使底架1在巷道頂板與底板之間形成剛性支撐，然後鬆開前後定位鎖緊螺母23和左右定位鎖緊螺母25，移動本體21至前後方向上需鑽孔的位置後鎖緊前後定位鎖緊螺母23，然後移動鑽機安裝架26至左右方向上需鑽孔的位置後鎖緊左右定位鎖緊螺母25，鑽機27即正對鑽孔位置，啟動鑽機27進行鑽孔即可，柱形滑靴的設置可以實現對前後方向或左右方向上非完全水平的巷道底板進行垂直鑽孔，鑽孔期間鑽機27的鑽杆鑽入底板產生的反作用力通過鑽機安裝架26、本體21作用於底架1，底架1將作用力通過定位支撐雙向伸縮液壓缸41直接作用於巷道頂板和底板；鑽好第一個孔後可直接鬆開前後定位鎖緊螺母23或左右定位鎖緊螺母25進行前後方向或左右方向上的鑽孔位置調整實現一排或一列的鑽孔操作。

為了減輕整個裝置的整體重量以便於移動，作為本發明的進一步改進方案，所述的底架1和上架3均是框架結構。

為了增加本設備的整體支撐強度，作為本發明的進一步改進方案，所述的底架1和/或上架3的框架結構兩側面上設有交叉設置的支撐加強筋。

為了實現不使用額外工具快速旋緊或鬆開定位前後定位鎖緊螺母23和左右定位鎖緊螺母25，作為本發明的進一步改進方案，所述的定位前後定位鎖緊螺母23和左右定位鎖緊螺母25上沿徑向方向設有手柄，通過旋轉手柄可以實現手動快速旋緊或鬆開定位前後定位鎖緊螺母23和左右定位鎖緊螺母25。

為了防止旋緊後的定位前後定位鎖緊螺母23和左右定位鎖緊螺母25在鑽孔過程中因振動而鬆動，作為本發明的進一步改進方案，所述的前後定位鎖緊螺母23的內端面與前後導向通槽22的外側面之間和左右定位鎖緊螺母25的內端面與左右導向通槽24的外側面之間由外向內依次設有彈簧墊圈和平墊圈。

本煤礦井下四立柱定位底板錨杆鑽孔裝置由於設有安裝在底架1上的上架3，定位支撐雙向伸縮液壓缸41和控制閥組42安裝在上架3或底架1上，因此通過操作控制閥組42使四件定位支撐雙向伸縮液壓缸41上下雙向伸出，定位支撐雙向伸縮液壓缸41的支撐座頂靠在頂板和底板上使底架1在巷道頂板與底板之間形成穩定的剛性支撐，鑽孔期間鑽機27的鑽杆鑽入底板產生的反作用力通過鑽機安裝架26、本體21作用於底架1，底架1將作用力通過定位支撐雙向伸縮液壓缸41直接作用於巷道頂板和底板，因此不需要在鑽機27的鑽杆上方用木柱或反向氣腿支撐在巷道頂板上以提供反向支持力；由於工作部件2設有前後導向通槽22、前後定位鎖緊螺母23、左右導向通槽24、左右定位鎖緊螺母25，因此將本底板錨杆穩鑽裝置定位好後可以實現定點一個位置即可完成多排或多列孔的操作，即可以實現鑽機27在前後導向通槽22和左右導向通槽24行程範圍內的所有整行和整列的鑽孔位置進行定位鑽孔；由於本體21與底架1之間、鑽機安裝架26與本體21之間均設有柱形滑靴，因此可以實現對前後方向或左右方向上非完全水平的巷道底板進行垂直鑽孔；本煤礦井下四立柱定位底板錨杆鑽孔裝置結構簡單、易於操作控制，完成鑽孔後即可進行錨杆安裝，鑽孔及安裝錨杆的速度較快、安裝效率高，適應於快速成巷的要求，特別適用於對巷道底鼓治理時採用底板錨杆支護的快速安裝錨杆。