CN102654060A - 巷道掘进交错式支护装置 - Google Patents

Abstract

一种巷道掘进交错式支护装置，解决了现有技术存在的支护手段落后、移架困难、需要停机作业、效率低等问题，包括作为支撑的液压立柱及由横梁和顺梁组成的梁架，其技术要点是：梁架包括主梁架和辅梁架，其辅前、后横梁的侧部设置辅助打锚杆装置，主前顺梁前端与前梁组件铰接，主前横梁与辅后横梁之间铰接移架液压缸，液压立柱通过连接杆组装在一起同步移动。其结构设计合理，支护和移动稳定，装卸和维护方便，安全可靠，完全符合现场及时支护的使用条件，实现对巷道掘进工作面刚刚暴露顶板的及时机械化支护，能够辅助铺网和打锚杆等巷道永久支护作业，并掩护综掘机实现连续作业。显著提高巷道顶板的支护质量和掘进作业效率。

Description

巷道掘进交错式支护装置

技术领域

本发明涉及一种矿山开采中巷道掘进作业的支护装置，特别是一种采用机械化的手段与综掘机配合作业进行现场及时支护的巷道掘进交错式支护装置，主要用于对巷道掘进作业的刚刚暴露的顶板及辅助铺网和打锚杆等的及时机械化支护，掩护综掘机在巷道一定区域内实现连续支护作业。属于矿山机械制造及应用领域。

背景技术

目前的矿山开采，尤其是煤矿的井工开采中，巷道的掘进作业是所有其他作业的先决条件。随着综合机械化掘进机（简称“综掘机”）的普遍使用，巷道掘进的效率较传统的“打眼放炮”作业方式有了很大提高。但是，受巷道顶板岩石条件影响，普遍采用的掘进工艺是：一般掘进1～2米时就停机，用锚杆、锚索或棚梁等进行人工临时支护，然后再开机掘进1～2米，如此循环作业。这种断断续续的循环作业效率很低，使得掘进作业无法发挥综掘机的优势。有关数据显示，即使是中、大型煤矿井下巷道掘进时的综掘机开机率也不足30%，亦即有超过三分之二的时间都用于了人工临时支护。其根本原因就是现有的巷道掘进支护手段落后，缺少能够掩护综掘机正常掘进，并同时对掘进刚暴露的巷道顶板进行临时支护的安全设备。巷道掘进已经成为制约很多煤矿企业生产的瓶颈，据国内、外相关资料报导，目前尚无此类安全设备或技术的成熟应用。尽管我国自上世纪九十年代以来，也陆续出现了一些致力于解决这一问题的方案，但是无论从其设计原理上，还是从应用实践上都反映出这些方案过于理论化，远不能适应现场的实际需要。

现有的掘进作业支护装置可以大致分为三类：第一类是在现有掘进机上作些改动，将临时支护装置与综掘机合为一体，达到连续作业的目的，如专利公告号为CN2782932Y的“综掘迎头液压前探临时支护装置”、公开号为CN1987046A的“支护型连续掘进机”、公告号为CN2204334Y的“一种机掘工作面的前探支护”、公开号为CN101029570A的“掘进工作面超前支护装置”、公告号为CN200964858Y的“掘、护、锚一体化掘进设备”等。这些与综掘机固定在一起的支护装置，虽然在某种程度上解决了行走问题，但是综掘机在掘进过程中产生的巨大震动也将通过支护装置直接作用于所支护的巷道顶板，加速其破坏，同时与综掘机截割摇臂或机身的固定也容易因振动而产生各种故障；另外，该结构的支护面积及有效支护空间小，不能实现对掘进巷道的全断面支护，仍然要依靠间歇性的人工作业，存在一定的安全隐患。

第二类是采用平行间隔设置的棚梁加支腿（多为液压支柱），移动采用迈步自移或循环移架的结构：如专利公告号为CN2133672Y的“掘进工作面临时支架”、公告号为CN2142883Y的“掘进用柔性顶梁临时支护”、公告号为CN2189645Y的“掘进头临时支护特种液压支架”、公告号为CN2851578Y的“用于巷道掘进工作面的可缩支架”等。以上专利均属于采用“滑移”顶梁的结构，这种结构的支架均应用在普通综掘工作面中作为一种简易支架，对于矿压不大、地质条件较简单的煤层有一定适用性。该结构通常将两个并列布置的顶梁通过侧面的连接副并列地连接在一起，顶梁下与单体支柱相连，单体支柱直接作用在底板上。这种结构形式的支架依靠布置在两个并列顶梁之间或位于顶梁底部的推移千斤顶，相互推拉顶梁前行，但是它的移动必须借助与之相邻的支架顶梁或其他横向机构进行滑移。这些支护装置主要存在的问题：一是不能很好地解决移架后重新支护时的支架稳定性问题；二是遇有巷道起伏或底板较软时，这类结构往往会发生移架支护困难，支腿“扎底”的问题；三是无法解决掘进机最前端的及时支护问题，很难对掘进头刚暴露的顶板进行有效的及时支护。

第三类则是采用多个单元支架的结构形式，如专利公告号为CN100365244C的“用于巷道掘进工作面的液压支架”提出的插接形式，为支架的稳定和支护及移动提供了有利条件，但是这种插接的结构形式，使得支架整体较宽，不利于架间综掘机的布置，二者配合作业以及行走也受一定影响，且如该专利所述，永久支护仍需在支架的前端进行，没有从根本上改变综掘机的作业模式。而专利公告号为CN2890341Y的“掘进液压支护支架”的技术方案是为解决“炮掘”工作面而设计的，无法与综掘机进行配套作业。专利公告号为CN1035025C的“掘进工作面前配套支架”中提出的由多个单元支架前后拼接，组成整套支架的结构形式，试图对巷道顶板和两帮实现全封闭的支护，但在实际应用中发现，该支架结构存在着支护和移动的稳定性无法保证，在井下狭窄的巷道空间内安装、拆卸和维修不便等不足。

发明内容

本发明的目的是提供一种巷道掘进交错式支护装置，解决了现有技术存在的支护手段落后、移架困难、需要停机作业、效率低等问题，其结构设计合理，支护和移动稳定，装卸和维护方便，安全可靠，完全符合现场及时支护的使用条件，较好地满足井下巷道支护与综掘机进行配套作业的要求，实现对巷道掘进工作面刚刚暴露顶板的及时机械化支护，能够辅助铺网和打锚杆等巷道永久支护作业，并掩护综掘机实现连续作业。显著提高巷道顶板的支护质量和掘进作业效率。

本发明所采用的技术方案是：该巷道掘进交错式支护装置包括通过销轴铰接在横梁底部的作为支撑的液压立柱及由横梁和顺梁组成的梁架，其技术要点是：所述梁架包括主梁架和辅梁架，主梁架是由主前、后横梁及与相互铰接的主前、后顺梁连接在一起组成的框架，辅梁架是由辅前、后横梁及与相互铰接的辅前、后顺梁连接在一起组成的框架；辅前、后横梁的侧部设置辅助打锚杆装置，主梁架的主前顺梁前端与进行铺网工作的前梁组件铰接，并利用铰接在主前顺梁与前梁组件之间的前梁液压缸驱动前梁组件绕主前顺梁前端的铰接轴的轴线转动，主梁架的主前横梁与辅梁架的辅后横梁之间铰接移架液压缸，按照主梁架、辅梁架的顺序，通过连接杆分别将铰接在主前、后横梁和辅前、后横梁底部的液压立柱，两两一组连接在一起，利用移架液压缸分别交错驱动主梁架或辅梁架同步移动。

所述辅前、后横梁的侧部设置辅助打锚杆装置，辅助打锚杆装置的滑轨与辅前横梁或辅后横梁固定连接，铰接在滑轨上的升降液压缸的活塞杆端组装有滑块，组装有顶锚杆机的连杆回转机构铰接在滑块上，滑块在升降液压缸的带动下沿滑轨升降移动。

组装在所述辅前、后横梁侧部的辅助打锚杆装置上的顶锚杆机，沿连杆回转机构前部连杆的长度方向移动或绕连杆回转机构中部的铰接轴转动，或随连杆回转机构整体连杆绕滑块的铰接轴转动。

同步移动的所述液压立柱的连接杆上设置帮锚杆机。

所述主前、后横梁及辅前、后横梁的两端分别设置侧向调整机构。

本发明具有的显著特点和优势在于：由于本发明是采用分组框架构成的交错式支护结构，即由主前、后横梁及与相互铰接的主前、后顺梁连接在一起组成主梁架，由辅前、后横梁及与相互铰接的辅前、后顺梁连接在一起组成辅梁架，所以其结构设计合理，支护和移动稳定，在巷道掘进过程中互为支撑，通过移架液压缸相互推拉行走，并保证在主、辅梁架的移动过程中有一组框架始终处于接顶状态，实现连续的对顶板的支撑支护；显著提高巷道顶板的支护质量，消除了传统掘进工作面工人直接在暴露的顶板下高危作业的风险。因采用上述结构的机械化支护和自移方式，与综掘机或其他掘进作业方式相配合，装卸和维护方便，安全可靠，在实现足够强度支护的同时，不影响正常的掘进作业。这种与综掘机相独立的作业方式，既能提高综掘机一次开机连续掘进的时间和步距，将原来掘进作业的小循环、频繁交换作业工种，改变为长距离、大循环，减少不同工序交替准备时间；而且利用辅前、后横梁的侧部设置的辅助打锚杆装置，铰接在主梁架的主前顺梁前端的前梁组件进行铺网工作，能够辅助铺网和打锚杆等巷道永久支护作业，其适应角度变化范围大，灵活性强，对掘进工作面实施了有效的超前临时支护，并掩护综掘机实现连续作业。因此，本发明解决了现有技术存在的支护手段落后、移架困难、需要停机作业、效率低等问题，完全符合现场及时支护的使用条件，较好地满足井下巷道支护与综掘机进行配套作业的要求，实现对巷道掘进工作面刚刚暴露顶板的及时机械化支护，避免了作业装置的重复搬运，提高掘进作业效率。

附图说明

图1是本发明的一种具体结构示意图；

图2是图1的俯视图；

图3是图2沿A－A线的剖视图；

图4是图3中的侧向调整机构的局部放大结构示意图；

图5是图3中的辅助打锚杆装置的放大结构示意图；

图6是图5的俯视图。

图中序号说明：1前梁组件、2辅前横梁、3主前顺梁、4辅前顺梁、5主前横梁、6主后顺梁、7辅后顺梁、8辅后横梁、9主后横梁、10前梁液压缸、11移架液压缸、12液压立柱、13连接杆、14帮锚杆机、15辅助打锚杆装置、16顶锚杆机、17侧向调整机构、18侧推液压缸、19侧板、20连杆回转机构、21升降液压缸、22滑轨、23滑块、24布网辊。

具体实施方式

根据图1～6详细说明本发明的具体结构。该巷道掘进交错式支护装置包括通过销轴铰接在横梁底部的作为支撑的液压立柱12及由多个横梁和顺梁组成的梁架等件。其中梁架包括主梁架和辅梁架。主梁架是由主前横梁5、主后横梁9及与相互铰接的主前顺梁3、主后顺梁6连接在一起组成的框架。辅梁架是由辅前横梁2、辅后横梁8及与相互铰接的辅前顺梁4、辅后顺梁7连接在一起组成的框架。在辅前横梁2、辅后横梁8的侧部设置辅助打锚杆装置15，主梁架的主前顺梁3前端与进行铺网工作的前梁组件1铰接，并利用铰接在主前顺梁3与前梁组件1之间的前梁液压缸10驱动前梁组件1绕主前顺梁3前端的铰接轴的轴线转动。主梁架的主前横梁5与辅梁架的辅后横梁8之间铰接移架液压缸11，按照主梁架、辅梁架的顺序，通过连接杆13分别将铰接在主前横梁5、主后横梁9底部的液压立柱12和辅前横梁2、辅后横梁8底部的液压立柱12，两两一组连接在一起，利用移架液压缸11分别交错驱动每组液压立柱12支撑的主梁架同步移动或辅梁架同步移动。

为了能够更好地辅助铺网和打锚杆等巷道永久支护作业，在辅前横梁2、辅后横梁8的侧部设置辅助打锚杆装置15。该辅助打锚杆装置15的滑轨22与辅前横梁2或辅后横梁8固定连接，铰接在滑轨22上的升降液压缸21的活塞杆端组装有滑块23，组装有顶锚杆机16的连杆回转机构20铰接在滑块23上，滑块23在升降液压缸21的带动下沿滑轨22升降移动。

组装在辅前、后横梁2、8侧部的辅助打锚杆装置15上的顶锚杆机16，可以沿连杆回转机构前部连杆的长度方向移动，可以绕连杆回转机构20中部的铰接轴转动，也可以随连杆回转机构20整体连杆绕滑块23的铰接轴转动。

同步移动的液压立柱12的连接杆13上设置帮锚杆机14。

主前、后横梁5、9及辅前、后横梁2、8的两端分别设置侧向调整机构17。

因上述前梁组件1与主梁架上各主前顺梁3铰接，故可以进行辅助铺网作业。连接杆13分别连接支撑辅前横梁2和辅后横梁8的液压立柱12，以及支撑主前横梁5和主后横梁9的液压立柱12，使液压立柱12按主、辅梁架的顺序形成两两一组的形式，利用移架液压缸11分别交错驱动每组液压立柱12支撑的主梁架同步移动或辅梁架同步移动，以方便移架。

为了辅助打锚杆等作业，提高掘进巷道永久支护效率，通过辅助打锚杆装置15上的连杆回转机构20的顶锚杆机16，对巷道顶板上多个位置进行锚杆的安设，连杆回转机构20及顶锚杆机16的升降则由升降液压缸21来实现。在连接杆13上设置存放帮锚杆机14的结构，避免了作业时帮锚杆机14在工作面的重复搬运。为了保证主、辅梁架的平稳移架，通过侧向调整机构17上的侧推液压缸18和侧板19对主、辅梁架进行前移时的调偏。

由于液压立柱12和各液压缸的动作是由乳化液泵站提供动力，为便于巷道布置并简化操作，顶锚杆机16及帮锚杆机14也采用以乳化液为动力的方式。

该巷道掘进交错式支护装置工作时，在既定位置按照上述结构连接方式和附图说明安装布置好后，默认初始状态为液压立柱12升起，分别支撑主梁架和辅梁架，前梁液压缸10为伸出状态，移架液压缸11、升降液压缸21和侧推液压缸18均处于收回状态。调整液压立柱12使各顺梁与巷道顶板接实，综掘机驶入支护装置内，开始进行巷道掘进作业。

综掘机掘进一段距离之后，收回与主前横梁5和主后横梁9相连的液压立柱12，使整个主梁架从顶板脱离开（此时辅梁架仍支撑着顶板），收回前梁液压缸10，将联好的网经过布网辊24挂在前梁组件1上；移架液压缸11伸出，推动整个主梁架前移，在前移过程中，伸出前梁液压缸10，以抬起前梁组件1，以便进行自动铺网作业；移到位后，升起与主梁架相连的液压立柱12，使主梁架支撑住顶板。

综掘机继续掘进一段距离后，收回与辅前横梁2和辅后横梁8相连的液压立柱12，使整个辅梁架从顶板脱离开（此时主梁架仍支撑着顶板）；移架液压缸11收回，拉动整个辅梁架向前移；移到位后，升起与辅梁架相连的液压立柱12，使辅梁架与顶板接实。

重复上述步骤连续掘进数米后，将综掘机后退，通过安设在辅助打锚杆装置15上的顶锚杆机16，以及安设在连接杆13上的帮锚杆机14，开始对顶板以及巷道两帮进行永久支护；永久支护作业完毕之后，综掘机拖拽皮带前行，准备进行下一工作循环。

Claims (5)

1.一种巷道掘进交错式支护装置，包括通过销轴铰接在横梁底部的作为支撑的液压立柱及由横梁和顺梁组成的梁架，其特征在于：所述梁架包括主梁架和辅梁架，主梁架是由主前、后横梁及与相互铰接的主前、后顺梁连接在一起组成的框架，辅梁架是由辅前、后横梁及与相互铰接的辅前、后顺梁连接在一起组成的框架；辅前、后横梁的侧部设置辅助打锚杆装置，主梁架的主前顺梁前端与进行铺网工作的前梁组件铰接，并利用铰接在主前顺梁与前梁组件之间的前梁液压缸驱动前梁组件绕主前顺梁前端的铰接轴的轴线转动，主梁架的主前横梁与辅梁架的辅后横梁之间铰接移架液压缸，按照主梁架、辅梁架的顺序，通过连接杆分别将铰接在主前、后横梁和辅前、后横梁底部的液压立柱，两两一组连接在一起，利用移架液压缸分别交错驱动主梁架或辅梁架同步移动。

2.根据权利要求1所述的巷道掘进交错式支护装置，其特征在于：所述辅前、后横梁的侧部设置辅助打锚杆装置，辅助打锚杆装置的滑轨与辅前横梁或辅后横梁固定连接，铰接在滑轨上的升降液压缸的活塞杆端组装有滑块，组装有顶锚杆机的连杆回转机构铰接在滑块上，滑块在升降液压缸的带动下沿滑轨升降移动。

3.根据权利要求1或2所述的巷道掘进交错式支护装置，其特征在于：组装在所述辅前、后横梁侧部的辅助打锚杆装置上的顶锚杆机，沿连杆回转机构前部连杆的长度方向移动或绕连杆回转机构中部的铰接轴转动，或随连杆回转机构整体连杆绕滑块的铰接轴转动。

4.根据权利要求1所述的巷道掘进交错式支护装置，其特征在于：同步移动的所述液压立柱的连接杆上设置帮锚杆机。

5.根据权利要求1所述的巷道掘进交错式支护装置，其特征在于：所述主前、后横梁及辅前、后横梁的两端分别设置侧向调整机构。

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