一种免临时支护的快速掘支运一体化系统的制作方法

1.本发明涉及巷道支护及运输技术领域，特别涉及一种免临时支护的快速掘支运一体化系统。


背景技术：

2.我国约有90%的煤炭资源以井工方式开采，并且遵循“采掘并重，掘进先行”的开采原则。掘进工作面是煤矿井下人员最密集、环境最恶劣的工作场所，传统掘进工艺采用掘进和支护交替间歇作业，速度慢、用人多、安全性差，掘进设备功能单一、相互协同性差、效率低，采掘失衡严重，目前主流掘进工艺采用单体钻机掘进工作面支护，支护时间占掘进总时间超60%，严重影响掘进工程进度和采煤效率。


技术实现要素：

3.本发明的目的是实现巷道掘进工作面的掘进、支护、运输一体化平行作业；支护过程不停机，提高掘进工作面的工作效率和安全性。
4.本发明提供了如下技术方案：一种免临时支护的快速掘支运一体化系统，包括截割部、铲运部和数节机体部，数节机体部一字排列安装在具有履带行走机构的车架上，机体部之间的连接缝通过柔性橡胶棚封闭；机体部包括固定机体和支护机体，机体部内形成上下两层车厢，支护机体的截面外轮廓是门框形，支护机体通过顶升机构安装在固定机体上，且支护机体与顶升机构之间滑动连接，相邻机体部的支护机体之间通过伸缩油缸连接；截割部安装在首节机体部的上层车厢内，截割部包括回转座、截割伸缩套筒、截割臂、截割头，截割头在截割伸缩套筒、回转座的驱动下执行巷道开掘所需的前后、左右、上下方向截割运动；铲运部包括铲板、星轮、皮带输送机，数节机体部的下层车厢前后贯通作为溜槽，皮带输送机安装在下层车厢内连接前后的机体部，星轮安装在首节机体部的下层车厢内、皮带输送机的上料端两侧各设置一个，铲板安装在首节机体部的固定机体上，将积煤铲入下层车厢内。
5.进一步地，支撑支护机体的顶升机构包括若干个支护推力油缸，支护机体包括顶板和顶板两端的支撑立板，支撑立板上一体加工有入口小、内腔大的导槽，支护推力油缸的固定端固定在固定机体上、伸出轴端嵌套在支护机体的导槽内。
6.进一步地，支护机体之间通过铰接式伸缩油缸连接，铰接式伸缩油缸一端通过横向的铰接轴与后机体部的支护机体铰接、另一端通过横向的铰接轴与前机体部的支护机体铰接。
7.进一步地，铰接式伸缩油缸与前机体部的支护机体之间的铰接结构是一根铰接轴限制在竖向的长条孔中。
8.进一步地，车架采用前后各一对共四条履带行走机构。
9.进一步地，支护机体的支撑立板上安装有包覆固定机体的翼板。
10.与现有技术相比，本发明的优势在于：
本发明匹配于煤巷快速掘进技术与成套装备中，实现煤巷综合机械化掘进的掘、支、运一体化平行作业，大幅度提高了掘进、运输的效率和安全性，可实现掘进、支护、运输的一体化、自动化。本发明主要包括机体部、行走部、截割部、铲运部、支护部，整个系统群组合在一起，成为一个统一的整体；截割部采用伸缩式悬臂截割头快速高效地对不同巷道工作面完成机械化截割作业，使巷道快速成型。支护部采用分布式箱体的嵌套式连接与柔性连接，可以实现支护高度自适应调节，可适应不同巷道进行安全支护。由此，快速掘支运一体化系统的高度功能集成能够较大提升煤矿井下掘进效率，较传统掘进工艺可预计提升功效3-4倍，是目前实现国内巷道掘进支护快速、安全、高效的一种理想装备。
附图说明
11.图1为本发明的结构示意图。
12.图2为铰接式伸缩油缸与前后的支护机体的连接示意图。
13.图3为支护推力油缸与支护机体的配合示意图。
14.图中：1-车架；2-柔性橡胶棚；3-固定机体；4-支护机体；4.1-导槽；5-支护推力油缸；6-回转座；7-截割伸缩套筒；8-截割臂；9-截割头；10-铲板；11-星轮；12-皮带输送机；13-铰接式伸缩油缸。
具体实施方式
15.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
16.如图1所示；一种免临时支护的快速掘支运一体化系统，包括截割部、铲运部和数节机体部，数节机体部一字排列安装在具有履带行走机构的车架1上，机体部之间的连接缝通过柔性橡胶棚2封闭，保证前后的机体部有活动空间并防止粉尘进入机体部内部。机体部包括固定机体3和支护机体4，机体部内形成上下两层车厢，支护机体4的截面外轮廓是门框形，支护机体4通过顶升机构安装在固定机体3上，且支护机体4与顶升机构之间滑动连接，相邻机体部的支护机体4之间通过伸缩油缸连接；截割部安装在首节机体部的上层车厢内，截割部包括回转座6、截割伸缩套筒7、截割臂8、截割头9，截割头9在截割伸缩套筒7、回转座6的驱动下执行巷道开掘所需的前后、左右、上下方向截割运动；铲运部包括铲板10、星轮11、皮带输送机12，数节机体部的下层车厢前后贯通作为溜槽，皮带输送机12安装在下层车厢内连接前后的机体部，星轮11安装在首节机体部的下层车厢内、皮带输送机12的上料端两侧各设置一个，铲板10安装在首节机体部的固定机体3上，将积煤铲入下层车厢内。星轮11安装在星轮马达电机的转轴上，通过星轮马达电机提供扭矩带动星轮转动；皮带输送机12安装于截割部正下方，输送马达电机通过传动轴给传动链轮输入动力，主动链轮安装在传动轴上，皮带绕在从动链轮与主动链轮之间，张紧油缸提供皮带张紧力，对截割煤体进行运输，喷雾块安装在铲运部前方用于降尘。
17.顶升机构将支护机体4顶升至巷道顶板，以实现临时支护，与此同时，截割作业和运输作业仍然同时进行，实现巷道的临时支护，星轮11将煤堆推到皮带输送机12上，皮带输
送机12将掘进工作面的煤炭输送至尾部的机体部卸载后再由第二运输系统将煤体输送至井上，实现煤体的快速运输。
18.履带行走机构为整机提供行走动力，车架1采用前后各一对共四条履带行走机构，整机重量一定的情况下，接地压强更小，井下巷道直线行走摩擦力更小，即通过能力更强。同时，当机器需要掉头或者原地回转作业时，四条履带可良好控制机身的回转运动稳定性，增强机器运转灵活性。履带行走机构的设计，增加了行走容错性，遇其中一条履带突发故障情况，依靠其余履带仍可进行正常行走作业。
19.还包括操纵部，操纵部由操纵架、操作箱、操纵手柄和矿用遥控发送器组成；操纵架固定在机体部上，操作箱安装在操纵架上，用于电气系统电机的启动、停止；操纵手柄安装在操作箱上，分别控制行走部的驱动油缸、铲运部的星轮马达、截割部的伸缩油缸与回转油缸，支护部的支撑油缸、运输部的运输马达与张紧油缸。
20.如图3所示；支撑支护机体4的顶升机构包括若干个支护推力油缸5，支护机体4包括顶板和顶板两端的支撑立板，支撑立板上一体加工有入口小、内腔大的导槽4.1，支护推力油缸5的固定端固定在固定机体3上、伸出轴端嵌套在支护机体的导槽4.1内；保障了支护过程不脱落，以机械限位形式提升了支护的稳定性、安全性。
21.如图2所示；支护机体4之间通过铰接式伸缩油缸13连接，铰接式伸缩油缸13一端通过横向的铰接轴与后机体部的支护机体铰接、另一端通过横向的铰接轴与前机体部的支护机体铰接。前后的支护机体4通过铰接式伸缩油缸13连接，依靠铰接式伸缩油缸13的推力作用，前后的支护机体4在x方向可进行自适应调节，即支护长度可进行微调，避免机器支护不到位时，进行挪机操作，影响支护效率。具体调节过程是，其中一个支护机体4顶住巷道顶板，铰接式伸缩油缸13以该支护机体4为支撑推动另一支护机体4滑动。
22.铰接式伸缩油缸13与前机体部的支护机体之间的铰接结构是一根铰接轴限制在竖向的长条孔中。依靠该铰接结构，铰接式伸缩油缸13在垂直于地面高度方向即y方向可自适应调整。当被支护的巷道顶板较为平整时，前后的支护机体4保持水平状态；当被支护的巷道顶板高低起伏时，前后的支护机体4会产生一定高度差，此时通过该铰接结构，伸缩油缸13可跟随后端的支护机体进行y方向自适应调节，避免破坏油缸，造成相关零件变形失效。
23.支护机体4的支撑立板上安装有包覆固定机体的翼板。
24.本发明的工作过程如下：考虑井下实际采掘工作流程，本发明的工作过程分为截割阶段、行走阶段与支护阶段。
25.行走阶段，履带行走机构经行走马达及行走减速器带动整机行走至指定工作位置，开始进入截割阶段。
26.截割阶段，截割头经截割臂带动达到指定位置，经截割电机驱动后进行截割工作，并由截割伸缩套筒控制其截割深度，达到预设深度后，经由回转座控制进行水平截割，达到预设水平位置后，再经截割臂带动进行垂直截割，达到预设垂直位置后，继续进行水平截割，如此往复，直至断面形成，截割阶段结束，开始运输阶段。
27.运输阶段，利用铲板将地面煤体铲入溜槽中，星轮运转将煤体运入皮带输送机上，从而将截割过程中煤体运出，开始进入支护阶段。
28.支护阶段，支护推力油缸推动支护机体支撑至顶板，完成顶板支护，支护工作结束后，重新开始截割阶段，如此便形成一个自动掘支运一体化环节。
29.伸缩阶段，其中一个支护机体顶住巷道顶板，铰接式伸缩油缸以该支护机体为支撑推动另一支护机体滑动。
30.对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。