CN115917118A - 用于锚索锚杆的锚索处理设备 - Google Patents

Abstract

一种用于地下采矿钻机(2)的锚索处理设备(1)，其中，所述锚索处理设备(1)包括第一馈送组件(3)，所述第一馈送组件包括锚索弯曲引导器(4)和第一馈送设备(5)，所述第一馈送设备被构造用以接收锚索(6)、抓握所述锚索(6)并将所述锚索(6)沿第一方向(D1)馈送到所述锚索弯曲引导器(4)中，其中，所述锚索弯曲引导器(4)被构造用以沿着弓形路径引导所述锚索(6)，使得所述锚索(6)在第二方向(D2)上离开所述锚索弯曲引导器(4)，所述第二方向(D2)相对于所述第一方向(D1)偏移预定角度。

Description

用于锚索锚杆的锚索处理设备

技术领域

本公开涉及地面加固系统，并且具体地是涉及与用于钻出钻孔并将锚索插入所钻出的钻孔中的钻机系统有关的改进。

背景技术

在坑道挖掘操作(诸如采矿)中，通常加固或支撑坑道的坑顶和坑壁，以防止坑顶和坑壁的坍塌，这样的坍塌在某些情况下可能导致重大的生命和机械损失。为了加固坑顶和坑壁，已经开发了许多类型的加固方法和设施。一种这样的方法是使用各种形状和大小的锚固锚杆，所述锚固锚杆被插入到相应的钻孔中，并通过机械膨胀或使用灌浆/脂料来锚固。锚索、丝网(meshing)等被铺设在那些锚固锚杆的端部之间，以支撑坑顶或坑壁。

另一种方法是将钢缆等插入钻孔中，以作为对固定的刚性伸长锚固锚杆的增强或作为主要支撑措施。在这种方法中，矿工嵌入(insert)第一组灌浆或粘结材料等，然后迫使锚索进入钻孔中，并且当就位和预张紧时，将第二组灌浆、粘结材料等嵌入到钻孔中和锚索周围，以确保锚索被稳固地固定并锚固到周围的岩石上。加硬材料、驱动头等也可以被添加到锚索的前端或第一端，以辅助将锚索打入到钻孔中。当将锚索安装到钻孔中时，需要矿工的沉重手动处理，以将锚索推入钻孔。锚索的相对刚度和锚索的沉重重量意味着：手动处理非常困难、耗时并且容易导致矿工受伤。而且，在一些情况下，将锚索推入钻孔时所涉及的手动施加会导致锚索无法完全穿透钻孔，这可能导致矿井坑顶或坑壁上的锚固不够令人满意。

AU2010200388A1涉及用于通过提供具有基于辊轮的驱动系统的锚索馈送器来缓解这样的锚索处理问题的技术。辊轮是可移动的，以适应不同直径的锚索。

然而，这种设备的缺点在于：仍然需要对锚索的大量手动处理才能使其进入所钻出的钻孔。

另一馈送设备示于PCT/FI98/00338中。所述馈送设备用于馈送压花锚丝，而不是锚索，并且具有用于馈送锚丝的可移动辊轮。可移动辊轮被加载装置偏压在锚丝上，从而使得能够使用具有不同直径的不同类型的锚丝。

US9815660B2公开了一种锚索馈送设备，其被设计成安装在钻机的顶部，以将锚索锚杆馈送到钻孔中。锚索馈送设备包括要联接到钻机的钻头的变速器，其中，变速器在钻头旋转时将动力从钻头传输到锚索馈送设备的一个或多个驱动轮。这种锚索馈送设备的缺点在于：它增加了钻机的顶部上的高度。有时，钻机在其中操作的矿井坑道很小，使得该锚索馈送设备将不适合坑道。

因而，本发明的目标在于提供一种改进的装置，以促进锚索锚杆的安全和快速安装，而与坑道大小无关。

发明内容

根据本公开的第一方面，上述目标通过如所附独立权利要求1所述的一种用于地下采矿钻机的锚索处理设备实现。锚索处理设备包括第一馈送组件，该第一馈送组件包括锚索弯曲引导器和第一馈送设备。第一馈送设备被构造用以接收锚索、抓握锚索并将锚索沿第一方向馈送到锚索弯曲引导器中。锚索弯曲引导器被构造用以沿着弓形路径引导锚索，使得锚索在第二方向上离开锚索弯曲引导器，所述第二方向相对于第一方向偏移预定角度，诸如90度±10度。

锚索弯曲引导器可以包括弓形管，以引导锚索从第一馈送设备沿着所述弓形路径穿过弓形管。可替选地是，锚索弯曲引导器(4)可以包括沿弓形路径布置的多个引导轮，以沿弓形路径引导锚索。

在使用时，第一馈送设备接收附近的锚索卷筒或其它锚索存放设备的自由端。然后，第一馈送设备将锚索馈送通过锚索弯曲引导器，该锚索弯曲引导器使锚索逐渐弯曲，使得锚索在从第一方向偏移预定角度的第二方向上离开锚索弯曲引导器。由此，锚索的自由端可以容易地从锚索卷筒(或其它锚索存放设备)移动，然后被自动地重新定向到基于手头的任务而选择的第二方向。通常，第二方向平行于钻机的钻孔方向，使得锚索于是可以移动到所钻出的钻孔中，而没有任何大幅的进一步弯曲。弓形管提供了坚固耐用且简单的装置，以随着锚索被第一馈送设备进一步馈送到弓形管中而弯曲/重新定向锚索。

第一馈送设备可以被构造用以水平地接收锚索，或者在与水平面成±30度以内的方向上接收锚索，或者在与水平面成±45度以内的方向上接收锚索。通过将第一馈送设备构造成使得其能够基本水平地接收锚索，锚索的自由端可以容易地从附近的锚索卷筒(或其它锚索储存设备)被手动地移动并直入到第一馈送设备中，而不需要手动弯曲锚索。

锚索处理设备可以进一步包括第二馈送组件，该第二馈送组件包括以可移动方式悬挂在悬挂机构上的第二馈送设备，该悬挂机构被构造成使得第二馈送设备可在第一位置与第二位置之间来回移动，该第一位置用于接收在第二方向上离开锚索弯曲引导器的锚索，该第二位置关于第二方向横向于第一位置。第二馈送组件从锚索弯曲引导器接收锚索的自由端，然后移动锚索的自由端，使得锚索与钻机的钻孔轴线对齐。一旦锚索处于第二位置，则锚索可以由钻机或第二馈送组件进一步处理，并被馈送到所钻出的钻孔中。总之，该系统使锚索能够从第一馈送设备被自动处理并进入钻孔，以便减少对人类操作者的需要，由此提高了锚索打锚杆操作的整体安全性。

悬挂机构可以包括彼此铰接地连接的多个臂，使得第二馈送设备可在第一平面内移动，其中，每个铰接连接部设有相应的驱动装置，以使臂相对于彼此旋转，由此控制第二馈送设备在第一平面内的位置。

所述多个铰接连接的臂通过马达彼此相对地旋转，由此控制第二馈送组件在第一平面中的位置，以便锚索可以被悬挂机构移动，使之与钻机对齐，而不需要手动工作。

悬挂机构可以被构造成使得第一平面正交于第二方向。

通过将悬挂机构的移动对准第一馈送组件，以便第一平面正交于第二方向，锚索可以垂直于第二方向移动，即：向侧面移动一小段距离，直至锚索与钻机的钻孔轴线对齐。锚索进入第二位置的这种侧面/横向移动意味着：锚索处理设备可以被定位在钻机旁边，这意味着钻机的高度不受锚索处理设备的影响。

第二馈送组件可以包括抓握爪，该抓握爪被构造成可在闭合位置和打开位置之间来回移动，所述闭合位置用于抓握锚索，在打开位置中，锚索可侧向移出抓握爪。抓握爪设有机动化的馈送轮，以通过处于闭合位置的抓握爪可选地保持或馈送锚索。

机动化的抓握爪允许第二馈送组件接合锚索和脱开锚索，而不必通过馈送组件馈送锚索的端部。这又使得第二馈送组件能够移出钻机的任何机构的路径，使得钻机可以如正常那样工作，以将锚索馈送到所钻出的钻孔中。因此，本发明的锚索处理设备适合于改装到现有的钻机，而不会减少钻机的用于钻孔过程的钻孔行程。机动化的驱动轮使得第二馈送组件能够控制锚索在钻孔中的位置，并且将锚索馈送到钻孔中，而不需依赖于任何其它馈送设备。这允许将锚索的尾部馈送到这样的一个位置，在该位置处，锚索的尾部可以连接到钻头，以最终被钻机馈送到钻孔中，用于通过钻机旋转。

锚索弯曲引导器的曲率半径可以被选择得足够得大，使得锚索在被馈送通过弓形管时不会塑性变形。通过如此构造弓形管，减轻了锚索的塑性变形，这又使得离开锚索弯曲引导器的锚索随着越来越多的锚索被馈送通过而沿第二方向继续直线前进。

本公开的第二方面涉及一种包括地下采矿钻机和上述的锚索处理设备两者的钻机系统。

包括所述锚索馈送设备的钻机系统允许操作者容易地将锚索从附近的锚索卷筒(或其它锚索储存设备)上展开，并容易地将锚索移动到第一馈送组件中。然后，锚索处理设备自动地将锚索移动到钻机内的第二位置，在第二位置中，钻机处理锚索的进一步移动，以馈送到所钻出的钻孔中。

锚索处理设备(1)可以被构造成使得第二方向(D2)与钻机(2)的钻孔方向(D3)相差不超过±10度，或者使得第二方向平行于钻机的钻孔方向。

通过使第二方向平行于钻机的钻孔方向，仅锚索的自由端的向侧面平移是需要的，而不必旋转。这简化了悬挂机构的设计，因为悬挂机构不需要旋转或弯曲锚索以使锚索与钻孔方向对齐。

悬挂机构可以被构造成使得第二馈送设备在第二位置与钻机的钻孔轴线对齐。换言之，第二位置可以是这样的，即：使得由处于第二位置的第二馈送设备保持的锚索可由第二馈送设备直地移动到钻孔中。

本公开的第三方面涉及一种包括如上所述的钻机系统的采矿机器，其中，采矿机器可以是设置有打锚杆机的切割机器、移动式打锚杆机、打锚杆车、掘锚机或掘进机。

本公开的第四方面涉及一种使用如上所述的钻机系统安装锚索锚杆的方法。该方法包括下列步骤：

·将锚索的自由端移入到第一锚索馈送设备中，

·操作第一馈送设备，以将锚索馈送通过锚索弯曲引导器并进入第二馈送设备，

·操作悬挂机构，以将第二馈送设备移动到其第二位置，

·操作第二馈送设备，以将锚索馈送入钻孔，直至锚索的尾部可附接到钻机的钻头，

·将第二馈送设备与锚索脱开，

·操作悬挂机构，以将第二馈送设备移出钻头的路径，

·将锚索的尾部附接到钻头，以及

·操作钻机的钻头，使锚索进一步进入钻孔并旋转锚索。

附图说明

图1示出了包括钻机和根据第一实施例的锚索处理设备的平台，其中通过第一馈送组件从地面位置馈送锚索。

图2示出了图1的平台，然而，锚索通过第二馈送设备被进一步馈送并进入钻孔。

图3-6示出了第二馈送设备的各种视图。

具体实施方式

将在下文中参考附图描述根据第一实施例的锚索处理设备1。锚索处理设备1与钻机2一起使用，诸如图1至2中所示的钻机。锚索处理设备1可以单独出售或者可以与钻机2一起作为钻机2系统出售。钻机2系统可以与采矿机器集成一体，或者作为单独出售的系统提供，以便与任何合适的载运设备一起使用。下面，描述首先集中于描述处理设备本身，尽管附图将锚索处理设备1连同钻机2一起示出。

如图1至2中所示，锚索处理设备1包括第一馈送组件3，该第一馈送组件3包括锚索弯曲引导器4和第一馈送设备5。第一馈送设备5被构造用以接收锚索6，抓握锚索6，并将锚索6沿第一方向D1馈送到锚索弯曲引导器中。第一馈送设备5设有相对的轮，所述相对的轮被构造用于在所述轮之间接收锚索6，以摩擦地接合锚索6，其中，至少其中一个轮可操作地连接到驱动装置，诸如电动马达。在其它实施例中，可以设置一些其它合适的驱动装置来代替机动化的轮，诸如一对可移动的抓握钳口，该抓握钳口被构造用以交替地抓握和移动锚索6。这里，第一馈送设备被构造用以水平地接收锚索，但是在其它实施例中，第一馈送设备可被选择为任何其它合适的方向，诸如与水平面成±30或±45度。

锚索弯曲引导器4被构造用以沿着弓形路径引导锚索6，使得锚索6在第二方向D2上离开锚索弯曲引导器4，第二方向D2相对于第一方向D1偏移预定角度。锚索弯曲引导器4包括弓形管10，以引导锚索6从第一馈送设备5沿所述弓形路径穿过弓形管10。在其它实施例中，可以设置用于引导锚索6同时使其弯曲以遵循弓形路径的一些其它合适装置来代替弓形管10，诸如沿弓形路径布置的接连的多对相对的轮，所述多对相对的轮被构造用以在所述多对相对的轮之间引导锚索6。

锚索处理设备1进一步包括第二馈送组件7，该第二馈送组件7包括以可移动方式悬挂在悬挂机构9上的第二馈送设备8。

悬挂机构9被构造成使得第二馈送设备8可在第一位置P1与第二位置P2之间来回移动，该第一位置P1在图1中示出，用于接收在第二方向D2上离开锚索弯曲引导器4的锚索，该第二位置P2在图2中示出，锚索6可从第二位置P2被馈送到钻孔中。第二位置P2关于第二方向D2大体横向于第一位置P1。通过将第二馈送设备8横向于第二方向D2移动，第二馈送设备8且因而锚索6可以向侧面移动到钻机2中，处于缩回的钻头与钻机2的外部部分之间。从该位置开始，锚索6可以被第二馈送设备8馈送到钻孔中。因此，第二馈送设备8的向侧面移动允许使用第二馈送设备8，而不会增加钻机2的高度，这是因为允许第二馈送设备8沿钻机2的长度从中间位置操作，并向侧面移动返回到第一位置P1并因而移出钻机2的钻头的路径，由此仍然允许钻头在其全行程上工作。

在该实施例中，第二位置P2是这样的位置，在该位置中，第二馈送设备8保持锚索6与钻机2的钻孔轴线对齐。然而，可替选地是，第二位置P2在其它实施例中可以略微不同，只要第二馈送组件7在处于第二位置P2时能够将锚索6馈送到钻孔的开口中并进一步馈送到钻孔中就行。

悬挂机构9包括彼此铰接地连接的多个臂，使得第二馈送设备8可在第一平面内移动。每个铰接连接部设有相应的驱动装置，以使臂相对于彼此旋转，由此控制第二馈送设备8在第一平面中的位置。

第二馈送组件7包括抓握爪11，该抓握爪11被构造成可在闭合位置与打开位置之间来回移动，该闭合位置用于抓握锚索6，在该打开位置中，锚索6侧向地移出抓握爪11。抓握爪11设有机动化的馈送轮12，以通过处于闭合位置的抓握爪11可选地保持或馈送锚索6。在其它实施例中，代替抓握爪11，第二馈送组件7可以具有任何其它合适的馈送机构。

如图1至2中所示，锚索馈送设备与钻机2一起使用，并且这些可以作为钻机系统一起提供。钻机系统的锚索处理设备1通常被构造成使得第二方向D2平行于钻机2的钻孔方向D3，如图2中所示。通常，钻孔方向接近于竖直，诸如竖直±10度。第二方向在其它实施例中可以与钻孔方向相差一些角度，例如，相对于钻孔方向不超过±10度。悬挂机构9被构造成通过从第一位置P1向侧面平移而使锚索6移动，使之在第二位置P2中与钻机2的钻孔轴线对齐。然而，如果第二方向D2在一些其它实施例中不平行于钻机2的钻孔轴线，则悬挂机构9可以可替选地是被构造成在移动到第二位置P2时使锚索6既平移又旋转，以便由此使锚索6与钻孔方向D3对齐。

在图3至6中示出了第二馈送设备7的各种视图。悬挂机构9包括具有多个节段的铰接臂，所述节段通过可旋转的铰链/接头连接起来。铰接臂的节段之间的相对旋转通过提供合适的驱动装置(诸如步进马达)来实现。第二馈送设备8设有形成抓握爪11的两个钳口。每个钳口设有馈送轮12，使得可以通过闭合钳口/抓握爪11而将锚索抓握在馈送轮12之间。设有致动器13，以用于控制抓握爪11的打开/闭合，如比较图3和图5最佳示出的那样。抓握爪11被构造成当抓握爪11打开时在中心贯通通道15内接收锚索，并在抓握爪11闭合时将锚索固位在中心贯通通道15内。第二馈送设备在中心贯通通道15的每一端上均设有引导筛14，以朝着中心贯通通道15引导锚索。因此，随着锚索首先由第一馈送设备馈送到第二馈送设备中，面对锚索弯曲引导器4的引导筛14将锚索6的前端部分引导到中心贯通通道15中。

可以使用以下方法操作钻机系统。该方法包括下列步骤：

·将锚索6的自由端移入到第一锚索馈送设备中，

·操作第一馈送设备5，以将锚索6馈送通过锚索弯曲引导器4并进入第二馈送设备8，

·操作悬挂机构9，以将第二馈送设备8移动到其第二位置P2，

·操作第二馈送设备8，以将锚索6馈送入钻孔中，直至锚索6的尾部可附接到钻机2的钻头，

·将第二馈送设备8从锚索6脱开，

·操作悬挂机构9，以将第二馈送设备8移出钻头的路径，

·将锚索6的尾部附接到钻头，并且操作钻机2的钻头，使锚索6进一步进入钻孔并旋转锚索6。

可替选地是，第二馈送设备8和第一馈送设备5两者都可以同时操作，从而使锚索6容易移动到钻孔中。在将第二馈送设备8移出钻头的路径时，第二馈送设备8通常移动到第一位置P1，但可替选地是，可以使用其它位置。

Claims (14)

1.一种用于地下采矿钻机(2)的锚索处理设备(1)，其中，所述锚索处理设备(1)包括第一馈送组件(3)，所述第一馈送组件(3)包括锚索弯曲引导器(4)和第一馈送设备(5)，所述第一馈送设备(5)被构造用以接收锚索(6)、抓握所述锚索(6)并将所述锚索(6)沿第一方向(D1)馈送到所述锚索弯曲引导器(4)中，其中，所述锚索弯曲引导器(4)被构造用以沿着弓形路径引导所述锚索(6)，使得所述锚索(6)在第二方向(D2)上离开所述锚索弯曲引导器(4)，所述第二方向(D2)相对于所述第一方向(D1)偏移预定角度(A)。

2.根据权利要求1所述的锚索处理设备(1)，其中，所述锚索弯曲引导器(4)包括弓形管(10)，所述弓形管(10)用于引导所述锚索(6)从所述第一馈送设备(5)沿着所述弓形路径穿过所述弓形管(10)，或者其中，所述锚索弯曲引导器(4)包括沿所述弓形路径布置的多个引导轮，以用于沿所述弓形路径引导所述锚索。

3.根据权利要求1-2中的任一项所述的锚索处理设备(1)，其中，所述第一馈送设备(5)被构造用以水平地接收所述锚索，或者在与水平面成±30度以内的方向上接收所述锚索，或者在与水平面成±45度以内的方向上接收所述锚索。

4.根据权利要求1-3中的任一项所述的锚索处理设备(1)，进一步包括第二馈送组件(7)，所述第二馈送组件(7)包括以可移动方式悬挂在悬挂机构(9)上的第二馈送设备(8)，所述悬挂机构被构造成使得所述第二馈送设备(8)能够在第一位置(P1)与第二位置(P2)之间来回移动，所述第一位置用于接收在所述第二方向(D2)上离开所述锚索弯曲引导器(4)的所述锚索(6)，所述第二位置关于所述第二方向(D2)横向于所述第一位置(P1)。

5.根据权利要求4所述的锚索处理设备(1)，其中，所述悬挂机构(9)包括多个臂，所述多个臂彼此铰接地连接，使得所述第二馈送设备(8)能够在第一平面(PL1)内移动，其中，每个铰接连接部设有相应的驱动装置，以使所述臂相对于彼此旋转，由此控制所述第二馈送设备(8)在所述第一平面(P1)内的位置。

6.根据权利要求5所述的锚索处理设备(1)，其中，所述悬挂机构(9)被构造成使得所述第一平面(P1)正交于所述第二方向(D2)。

7.根据权利要求4-6中的任一项所述的锚索处理设备(1)，其中，所述第二馈送组件(7)包括抓握爪(11)，所述抓握爪被构造成能够在闭合位置和打开位置之间来回移动，所述闭合位置用于抓握所述锚索(6)，在所述打开位置中，所述锚索(6)能够侧向地移出所述抓握爪(11)，其中，所述抓握爪(11)设有机动化的馈送轮(12)，所述馈送轮(12)用于通过处于所述闭合位置的所述抓握爪(11)可选地保持或馈送所述锚索(6)。

8.根据权利要求1-7中的任一项所述的锚索处理设备(1)，其中，所述锚索弯曲引导器的曲率半径被选择得足够得大，使得所述锚索在被馈送通过所述弓形管时不会塑性变形。

9.一种钻机系统，包括根据上述权利要求中的任一项所述的锚索处理设备(1)并包括所述钻机(2)。

10.根据权利要求9所述的钻机系统，其中，所述锚索处理设备(1)被构造成使得所述第二方向(D2)与所述钻机(2)的钻孔方向(D3)相差不超过±10度。

11.根据权利要求9所述的钻机系统，其中，所述锚索处理设备(1)被构造成使得所述第二方向(D2)平行于所述钻机(2)的钻孔方向(D3)。

12.根据权利要求9-11中的任一项所述的钻机系统，其中，所述悬挂机构(9)被构造成使得所述第二馈送设备(8)在所述第二位置(P2)与所述钻机(2)的钻孔轴线(D3)对齐。

13.一种包括根据权利要求9-12中的任一项所述的钻机系统的采矿机器，其中，所述采矿机器可以是设置有打锚杆机的切割机器、移动式打锚杆机、打锚杆车、掘锚机或掘进机。

14.一种使用根据从属于权利要求4或从属于权利要求5-8在从属于权利要求4时的任一项的权利要求9-12中的任一项所述的钻机系统安装锚索锚杆的方法，所述方法包括下列步骤：

●将锚索的自由端移入所述第一锚索馈送设备，

●操作所述第一馈送设备，以将所述锚索馈送通过所述锚索弯曲引导器(4)并馈送进入到所述第二馈送设备(8)中，

●操作所述悬挂机构(9)，以将所述第二馈送设备(8)移动到所述第二馈送设备(8)的第二位置，

●操作所述第二馈送设备(8)，以将所述锚索馈送入钻孔中，直至所述锚索的尾部能够附接到所述钻机(2)的钻头，

●将所述第二馈送设备(8)与所述锚索脱开，

●操作所述悬挂机构(9)，以将所述第二馈送设备(8)移出所述钻头的路径，

●将所述锚索的所述尾部附接到所述钻头，以及

●操作所述钻机(2)的钻头，使所述锚索进一步进入到所述钻孔中并旋转所述锚索。

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