近些年,各煤机制造厂商和一些科研院所为了满足各大矿井采掘衔接的需要,早日实现快速掘进,国内涌现出了许多各式各样的“掘锚一体机”,但这些设备却存在一个共性问题,仅仅是单纯的掘进机外加锚杆钻机的简单组合,各自仍然是独立的设备单元,“掘”和“锚”二者仍为先后顺序关系,虽然将锚杆钻机通过各种形式装配在了掘进机机身上,但由于在整个截割过程中,设备机身是处于不停移动和摆动的状态,固定在机身上面的锚杆钻机自然无法实现准确定孔、打眼,所以也就无法形成有效孔位,导致在掘进机割煤或破岩时锚杆钻机只能处于“停用”状态,造成后续锚杆或锚索安设工作不能正常进行,由此带来的最主要问题就是掘进效率偏低,单日正规循环量少。本文采用推移掏槽油缸配合滑动连接架的设计,使掘进机组的截割部分和锚护部分完全分离、各自单独运行,从而实现掘进机组截割与开展顶板和两帮锚护的同步作业,实现“掘锚平行作业、同步施工”,从源头上解决传统掘进机存在的固有弊端,达到提高掘进和支护效率的最终目的。首先,通过对岩巷掘进施工作业现场进行调研分析,了解其破岩和支护的生产工艺,找到其中影响生产效率的关键因素,同时结合破岩和支护设备井下实际运行的工况特点,参考国内外各类资料,提出“掘锚同步、平行作业”的工作理念,设计一种依靠液压油缸和滑移机构来实现机组机身相对于巷道固定不动、而截割部位却能够正常前进和后退从而完成破岩任务的组合机构,获得其运行工况参数。通过三维立体建模建立出按照滑移机构的性能及工况设计出来的滑移架,并通过在推移油缸的作用下带动截割机构整体完成前后移动进行破岩,从源头设计上将破岩与支护相互分离开,实现了二者的独立运动与工作。其次,使用Ansys有限元软件对关键部件(滑移架)进行静力学和动力学分析,校核其机械性能,并修正相关强度、刚度参数,进而验证其机械结构的刚度和强度均可以满足实际生产的需求。另外在实际生产过程中,其液压掏槽机构的运行环境是最为恶劣的,其受力情况也是最为复杂的,其系统的稳定和可靠性将直接决定了现场安全生产的结果,因此结合整机使用工况参数,通过对推移油缸的液压系统建立与之相对应的数学模型,分析对推移油缸产生主要影响的因素并基于AMESim仿真软件建立起滑移架推移液压系统仿真模型,结合现实工况设置不同的外界负载和换向信号,对液压油缸进行动态响应分析,从而实现修正推移油缸液压系统的目的,证明机构操作便捷、调节性好、安全稳定,对巷道掘进施工具有较高的实用价值。最后,对机载锚杆钻机的数量和位置进行分析研究,优化作业效率。锚杆钻机的数量太少或太多都无法充分发挥平行作业的优势,数量太少会影响掘进效率,数量过多也会占用设备操作平台上有限的作业空间,增加了误操作的危险系数,设备使用效率无法饱和等,因此对机载锚杆钻机的布置进行设计具有非常重要的现实意义,对机载锚杆钻机的布置进行优化设计,对顶锚杆钻机和帮锚杆钻机的位置、数量进行确定,同时确定操作人员数量,计算掘进与锚护之间的相互对应关系和各自最优作业时间,并对作业实施过程和生产工艺进行简要叙述。通过以上分析研究,表明所设计和开发的新型掘锚同步机组能够实现“掘锚平行施工作业”,并且在安全性、操作性、经济性等方面均可以胜任井下的实际生产需要,这在解决矿井采掘衔接失调、实现岩巷快速掘进施工方面具有较高的实用价值。该论文有图43幅,表5个,参考文献90篇。