CN113090301A - 锚注锚杆支护施工装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种锚注锚杆支护施工装置，包括钻臂、钻箱、机械手组件、钻杆和锚杆，机械手组件能够转动并带动钻杆或锚杆靠近或远离钻臂，钻箱能够带动钻杆进行钻孔或带动锚杆进入钻孔。根据本发明实施例的锚注锚杆支护施工装置，通过在钻臂上设置机械手组件，机械手组件能够自动化进行钻杆和锚杆的安装和替换，从而实现钻孔和放置锚杆的自动作业。与现有锚杆施工方式相比，简化了锚杆施工作业工艺，减少了锚杆施工作业需要的设备种类和数量，降低了锚杆施工过程中对人员的依赖，提高了锚杆施工的自动化、无人化程度，提升了施工效率。

Description

锚注锚杆支护施工装置

技术领域

本发明涉及锚杆施工技术领域，具体涉及一种锚注锚杆支护施工装置。

背景技术

在岩土工程涉及的地下工程、采矿工程、基坑与边坡工程过程中，为防止地层变形坍塌或失稳而危及安全，对地层进行加固的一种主要的支护技术是锚杆加固，通过设置在地层中的锚杆所具有的高强度抗拉能力及通过锚杆与锚杆周围的锚固剂与地层之间密实结合等方式将地层加固起来。在煤矿巷道支护当中，锚杆将巷道的围岩加固在一起，使围岩自身支护自身。锚杆作为深入地层的受拉构件，它一端与工程构筑物连接，另一端深入地层中，通过锚杆与锚杆周围的锚固剂与地层之间密实结合等方式将地层加固起来。

现有锚杆施工流程主要包括打孔、安装搅拌锚固剂、安装托盘和调心球垫、杆尾螺母预紧等环节，需要多种设备分别进行不同工序，安装施工设备相对独立和分散，且依赖人工手动完成施工，对施工人员的熟练度要求高，难以实现锚杆安装的自动化施工。

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本发明的实施例提出一种锚注锚杆支护施工装置。

根据本发明实施例的锚注锚杆支护施工装置，包括：钻臂、钻箱、机械手组件、钻杆和锚杆，所述钻箱可滑动地连接于所述钻臂，所述钻箱上设置有转动部，所述机械手组件可转动地连接于所述钻臂，所述机械手组件端部设置有用于夹持所述钻杆或所述锚杆的夹持部；

所述机械手组件转动前后具有相应的第一位置和第二位置，处于所述第一位置时，所述钻杆或所述锚杆与所述转动部转动中心同轴；处于所述第二位置时，所述钻杆或所述锚杆沿所述转动部连接轴线方向的投影位于所述钻箱沿该方向的投影外。

根据本发明实施例的锚注锚杆支护施工装置，通过在钻臂上设置机械手组件，机械手组件能够自动化进行钻杆和锚杆的安装和替换，从而实现钻孔和放置锚杆的自动作业。与现有锚杆施工方式相比，简化了锚杆施工作业工艺，减少了锚杆施工作业需要的设备种类和数量，降低了锚杆施工过程中对人员的依赖，提高了锚杆施工的自动化、无人化程度，提升了施工效率。

在一些实施例当中，所述钻臂上设置有机械手安装架，所述机械手组件可转动地连接于所述机械手安装架。

在一些实施例当中，所述机械手安装架包括至少两个连接板和一根连接轴，两个所述连接板平行设置，所述连接轴的两个端部分别连接于两个所述连接板，所述机械手组件可转动地连接于所述连接轴。

在一些实施例当中，所述机械手组件包括设置于所述钻臂两侧的第一组件和第二组件，所述第一组件和所述第二组件分别夹持所述钻杆和所述锚杆。

在一些实施例当中，所述钻箱上设置有卡合部，处于所述第一位置时，所述钻杆端部或所述锚杆端部卡接于所述卡合部。

在一些实施例当中，所述锚杆尾部设置有预紧组件，处于所述第一位置时，所述预紧组件卡接于所述卡合部。

在一些实施例当中，所述钻臂靠近围岩的端部设置有用于抵接围岩的抵接部。

在一些实施例当中，所述抵接部上设置有导向孔，处于所述第一位置时，所述钻杆或所述锚杆沿所述转动部连接轴线方向的投影落在所述导向孔内。

在一些实施例当中，所述锚杆为中空结构，中空部分设置有用于混合锚固剂的混流器。

在一些实施例当中，还包括用于驱动所述钻箱滑动及所述转动部转动的动力组件。

附图说明

图1是根据本发明实施例的锚注锚杆支护施工装置的示意图。

附图标记：

10、钻臂；101、机械手安装架；102、连接板；103、连接轴；104、抵接部；105、导向孔；11、钻箱；111、转动部；12、机械手组件；13、钻杆； 14、锚杆。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

如图1所示，根据本发明实施例的锚注锚杆支护施工装置，包括：钻臂10、钻箱11、机械手组件12、钻杆13和锚杆14。

钻臂10作为其他部件的安装基础，其长度方向与钻孔方向相同。钻箱11 可滑动地连接于钻臂10，钻箱11能够沿钻臂10长度方向滑动，以带动钻杆 13和锚杆14沿钻孔方向运动。钻箱11上设置有转动部111，转动部111用于连接钻杆13或锚杆14并带动钻杆13或锚杆14转动。机械手组件12可转动地连接于钻臂10，机械手组件12端部设置有用于夹持钻杆13或锚杆14的夹持部，夹持部能够动作以夹紧或放松钻杆13、锚杆14。

机械手组件12夹持住钻杆13或锚杆14并转动，机械手组件12在转动前后具有相应的第一位置和第二位置。处于第一位置时，钻杆13或锚杆14与转动部111转动中心同轴，此时钻杆13或锚杆14与转动部111连接，转动部 111带动钻杆13或锚杆14转动，同时钻箱11滑动能够带动钻杆13或锚杆14 移动。处于第二位置时，钻杆13或锚杆14沿转动部111连接轴103线方向的投影位于钻箱11沿该方向的投影外，使得机械手组件12和处于第二位置的钻杆13或锚杆14不会与钻箱11发生运动干涉。

进行锚杆14施工作业时，初始状态下机械手组件12处于第二位置，机械手组件12上夹持有钻杆13，将钻臂10放置于预设钻孔位置后，机械手组件 12由第二位置转动至第一位置，钻箱11向前滑动，使得转动部111和钻杆13 抵接并能够同步转动，之后机械手组件12松开钻杆13，并由第一位置转回至第二位置。转动部111旋转，同时钻箱11向前进给进行打孔作业，打孔行程到位后，钻箱11带动钻杆13回退，机械手组件12由第二位置转动至第一位置并抓取钻杆13，然后从第一位置转回第二位置，取出钻杆13，并将锚杆14 放入机械手组件12，机械手组件12再次从第二位置转回第一位置，钻箱11 前移，使得转动部111和锚杆14抵接并使得锚杆14和转动部111转动中心同轴，之后机械手组件12松开锚杆14，并由第一位置转回至第二位置。钻箱11 前移，将锚杆14推动到底后，向锚杆14内泵送锚固剂，锚固剂泵送完成并固化、钻箱11带动锚杆14尾部预紧组件预紧后，钻箱11回退，完成一根锚注锚杆14的施工作业。

根据本发明实施例的锚注锚杆支护施工装置，通过在钻臂上设置机械手组件，机械手组件能够自动化进行钻杆和锚杆的安装和替换，从而实现钻孔和放置锚杆的自动作业。与现有锚杆施工方式相比，简化了锚杆施工作业工艺，减少了锚杆施工作业需要的设备种类和数量，降低了锚杆施工过程中对人员的依赖，提高了锚杆施工的自动化、无人化程度，提升了施工效率。

在一些实施例当中，钻臂10上设置有机械手安装架101，机械手组件12 可转动地连接于机械手安装架101，以简化机械手组件12的结构和方便机械手组件12转动。

优选的，机械手安装架101包括至少两个连接板102和一根连接轴103，两个连接板102平行设置，两个连接板102分别固定连接于钻臂10，连接板 102一端高于钻臂10主体，连接轴103的两个端部分别连接于两个连接板102 远离钻臂10的端部，机械手组件12可转动地连接于连接轴103。

在一些实施例当中，机械手组件12包括设置于钻臂10两侧的第一组件和第二组件，第一组件和第二组件分别夹持钻杆13和锚杆14。设置两组机械手组件12，能够提高钻杆13、锚杆14的放入、取出速率，提升作业效率。

例如，第一组件用于夹持钻杆13，第二组件用于夹持锚杆14。进行锚杆 14施工作业时，初始状态下第一组件和第二组件均处于第二位置，第一组件上夹持有钻杆13，第二组件上夹持有锚杆14。将钻臂10放置于预设钻孔位置后，第一组件由第二位置转动至第一位置，钻箱11向前滑动，使得转动部111 和钻杆13抵接并能够同步转动，之后第一组件松开钻杆13，并由第一位置转回至第二位置。转动部111旋转，同时钻箱11向前进给进行打孔作业，打孔行程到位后，钻箱11带动钻杆13回退，第一组件由第二位置转动至第一位置并抓取钻杆13，然后从第一位置转回第二位置，同时第二组件由第二位置转动至第一位置并将锚杆14放入机械手组件12，然后第二组件从第二位置转回第一位置，钻箱11前移，使得转动部111和锚杆14抵接并使得锚杆14和转动部111转动中心同轴，之后第二组件松开锚杆14，并由第一位置转回至第二位置。钻箱11前移，将锚杆14推动到底后，向锚杆14内泵送锚固剂，锚固剂泵送完成并固化后，钻箱11回退，完成一根锚注锚杆14的施工作业。

在一些实施例当中，处于第二位置时，钻杆13或锚杆14的放入或取出可以通过人工方式进行，也可通过设置自动化上下料设备进行。例如，对于设置有第一组件和第二组件的锚注锚杆支护施工装置，其钻杆13无需更换，每进行一根锚注锚杆14的施工作业后，通过人工或自动化方式向第二组件上补充一根锚杆14即可。又例如，对于只设置一组机械手组件12的锚注锚杆支护施工装置，在钻杆13钻孔完成后退出至第二位置时，通过人工或自动化方式从机械手组件12取出钻杆13并放入锚杆14，锚杆14和钻箱11连接、机械手组件12再次转回第二位之后再将钻杆13放入机械手组件12即可。

在一些实施例当中，转动部111上设置有卡合部，处于第一位置时，钻杆13端部或锚杆14端部卡接于卡合部。可选的，钻杆13或锚杆14靠近钻箱11 的端部设置有卡合结构，如卡合部为十字形凹槽，钻杆13或锚杆14靠近钻箱 11的端部设置有十字形的凸起，钻箱11前移时钻杆13或锚杆14上的十字星凸起卡入十字形凹槽内。可选的，钻杆13或锚杆14也可是光杆结构，卡合部为卡盘，当机械手组件12处于第一位置时，钻箱11前移，使得钻杆13或锚杆14端部进入卡盘，之后卡盘夹紧钻杆13或锚杆14。

在一些实施例当中，锚杆14尾部设置有预紧组件，处于第一位置时，预紧组件卡接于卡合部。锚杆14施工作业中，需要对锚杆14施加一定的预紧力，以提高锚杆14的支护效果。向钻孔内送入锚杆14时，预紧组件随锚杆14一起前进，直至锚杆14移动到位，预紧组件抵接于围岩，锚固剂固化后，转动部111带动预紧组件转动，实现对锚杆14的预紧。可选的，锚杆14尾部设置有螺纹，预紧组件包括螺母和垫盘，螺母通过螺纹连接于锚杆14尾部，且螺母卡接于卡合部，垫盘设置于螺母和围岩之间。锚固剂固化后，锚杆14固定，转动部111带动螺母转动，使得螺母转动并沿锚杆14向围岩移动，压紧垫盘并提供预紧力，完成预紧。

在一些实施例当中，钻臂10靠近围岩的端部设置有用于抵接围岩的抵接部104，抵接部104用于钻臂10和围岩的初步接触并实现初步定位。可选的，抵接部104可以是活动连接于钻臂10，在锚杆14施工作业前初步固定钻臂10，抵接部104伸出并压紧围岩以实现定位，施工完成后收回。

在一些实施例当中，抵接部104上设置有导向孔105，导向孔105起到对钻杆13和锚杆14的导向作用。处于第一位置时，钻杆13或锚杆14沿转动部 111连接轴103线方向的投影落在导向孔105内。钻杆13或锚杆14前进时，首先穿过导向孔105，然后进行钻孔或进入钻孔。导向孔105可以是在视觉上起到粗略导向的作用，导向孔105的尺寸大于钻杆13或锚杆14的尺寸，钻杆 13或锚杆14前进时不与导向孔105发生接触；导向孔105也可以起到精确导向的作用，导向孔105尺寸和钻杆13或锚杆14的尺寸存在配合关系或略大于钻杆13或锚杆14的尺寸，钻杆13或锚杆14前进时如果发生偏移，则会与导向孔105孔壁发生接触，导向孔105限制钻杆13或锚杆14的偏移，使得钻杆 13或锚杆14沿预设方向前进。

在一些实施例当中，锚杆14为中空结构，中空部分设置有用于混合锚固剂的混流器，通过锚杆14尾部注入锚固剂，锚固剂经混流器混合后从锚杆14 头部注入到钻孔当中。

在一些实施例当中，还包括用于驱动钻箱11滑动及转动部111转动的动力组件，动力组件还能够驱动机械手组件12转动和夹持部动作。

下面参考图1以一个具体的实施例详细描述根据本发明实施例的环境风洞。可以理解的是，下述描述仅是示例性说明，而不是对发明的具体限制。

实施例一：

如图1所示，本实施例当中，锚注锚杆支护施工装置，包括：钻臂10、钻箱11、机械手组件12、钻杆13和锚杆14。

钻臂10作为其他部件的安装基础，钻臂10整体略呈长方体形，其长度方向与钻孔方向相同，钻臂10上设置有滑动轨道和滑块，滑动轨道沿钻臂10 长度方向设置，钻臂10上设置有驱动油缸，驱动油缸缸体固定连接于钻臂10，其活动端固定连接于滑块。钻箱11固定连接于滑块，以带动钻杆13和锚杆 14沿钻孔方向运动。钻箱11上设置有转动部111，转动部111上设置有转动马达，用于连接钻杆13或锚杆14并带动钻杆13或锚杆14转动。机械手组件12可转动地连接于钻臂10，机械手组件12端部设置有用于夹持钻杆13或锚杆14的夹持部，夹持部能够动作以夹紧或放松钻杆13、锚杆14。

钻臂10上设置有机械手安装架101，机械手安装架101包括两个连接板 102和一根连接轴103，两个连接板102平行设置，连接板102呈“L”形，连接板102一端固定连接于钻臂10底部，另一端高于钻臂10主体，连接轴103 的两个端部分别连接于两个连接板102远离钻臂10的端部，机械手组件12 可转动地连接于连接轴103。

机械手组件12包括设置于钻臂10两侧的第一组件和第二组件，第一组件和第二组件分别夹持钻杆13和锚杆14。其中第一组件用于夹持钻杆13，第二组件用于夹持锚杆14。

转动部111上设置有卡合部，处于第一位置时，钻杆13端部或锚杆14端部卡接于卡合部。钻杆13或锚杆14靠近钻箱11的端部设置有卡合结构，如卡合部为十字形凹槽，钻杆13或锚杆14靠近钻箱11的端部设置有十字形的凸起，钻箱11前移时钻杆13或锚杆14上的十字星凸起卡入十字形凹槽内。或者，钻杆13或锚杆14也可是光杆结构，卡合部为卡盘，当机械手组件12 处于第一位置时，钻箱11前移，使得钻杆13或锚杆14端部进入卡盘，之后卡盘夹紧钻杆13或锚杆14。

锚杆14尾部设置有预紧组件，预紧组件包括螺母和垫盘，锚杆14尾部设置有螺纹，螺母通过螺纹连接于锚杆14尾部，且螺母卡接于卡合部，垫盘设置于螺母和围岩之间。

钻臂10靠近围岩的端部设置有用于抵接围岩的抵接部104，抵接部104 用于钻臂10和围岩的初步接触并实现初步定位。抵接部104活动连接于钻臂 10，并能够沿钻臂10长度方向伸出或收回，在锚杆14施工作业前抵接部104 伸出并压紧围岩以实现定位，施工完成后收回。

抵接部104上设置有导向孔105，导向孔105起到对钻杆13和锚杆14的导向作用。处于第一位置时，钻杆13或锚杆14沿转动部111连接轴103线方向的投影落在导向孔105内。导向孔105的尺寸大于钻杆13或锚杆14的尺寸，钻杆13或锚杆14前进时不与导向孔105发生接触，在视觉上起到粗略导向的作用。导向孔105上方设置有开槽，以便钻杆13或锚杆14放入。

锚杆14为中空结构，中空部分设置有用于混合锚固剂的混流器。在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接或彼此可通讯；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本发明中，术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (10)

1.一种锚注锚杆支护施工装置，其特征在于，包括：钻臂、钻箱、机械手组件、钻杆和锚杆，所述钻箱可滑动地连接于所述钻臂，所述钻箱上设置有转动部，所述机械手组件可转动地连接于所述钻臂，所述机械手组件端部设置有用于夹持所述钻杆或所述锚杆的夹持部；

所述机械手组件转动前后具有相应的第一位置和第二位置，处于所述第一位置时，所述钻杆或所述锚杆与所述转动部转动中心同轴；处于所述第二位置时，所述钻杆或所述锚杆沿所述转动部连接轴线方向的投影位于所述钻箱沿该方向的投影外。

2.根据权利要求1所述的锚注锚杆支护施工装置，其特征在于，所述钻臂上设置有机械手安装架，所述机械手组件可转动地连接于所述机械手安装架。

3.根据权利要求2所述的锚注锚杆支护施工装置，其特征在于，所述机械手安装架包括至少两个连接板和一根连接轴，两个所述连接板平行设置，所述连接轴的两个端部分别连接于两个所述连接板，所述机械手组件可转动地连接于所述连接轴。

4.根据权利要求1所述的锚注锚杆支护施工装置，其特征在于，所述机械手组件包括设置于所述钻臂两侧的第一组件和第二组件，所述第一组件和所述第二组件分别夹持所述钻杆和所述锚杆。

5.根据权利要求1-4中任一项所述的锚注锚杆支护施工装置，其特征在于，所述钻箱上设置有卡合部，处于所述第一位置时，所述钻杆端部或所述锚杆端部卡接于所述卡合部。

6.根据权利要求5所述的锚注锚杆支护施工装置，其特征在于，所述锚杆尾部设置有预紧组件，处于所述第一位置时，所述预紧组件卡接于所述卡合部。

7.根据权利要求1-4中任一项所述的锚注锚杆支护施工装置，其特征在于，所述钻臂靠近围岩的端部设置有用于抵接围岩的抵接部。

8.根据权利要求7所述的锚注锚杆支护施工装置，其特征在于，所述抵接部上设置有导向孔，处于所述第一位置时，所述钻杆或所述锚杆沿所述转动部连接轴线方向的投影落在所述导向孔内。

9.根据权利要求1-4中任一项所述的锚注锚杆支护施工装置，其特征在于，所述锚杆为中空结构，中空部分设置有用于混合锚固剂的混流器。

10.根据权利要求1-4中任一项所述的锚注锚杆支护施工装置，其特征在于，还包括用于驱动所述钻箱滑动及所述转动部转动的动力组件。

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