CN104141504B - 一种拱形断面巷道掘进支护装置 - Google Patents

Abstract

一种拱形断面巷道掘进支护装置，整体为拱形门式结构。其支架包括底座(1)，底座(1)上设有立柱(2)支撑整个支护装置，立柱(2)上部连接有纵向的顶梁(3)，底座上有竖梁安装座，里面套有活动竖梁，活动竖梁上端和顶梁铰接；顶梁(3)上安装拱形支护横梁(4、9)，拱形支护横梁上设有多个鞍形顺梁座(5)，所述鞍形顺梁座(5)上安装有顺梁(7)，顺梁(7)支撑巷道顶板，拱形断面巷道掘进支护装置的拱形支护横梁分为左右端头横梁(4)及左右活动横梁(9)，左右端头横梁通过铰接销孔(12)与支架顶梁(3)的横梁座铰接在一起，活动横梁(9)安装在端头横梁(4)内部，利用限位销轴穿过限位销孔(12)和活动横梁(9)的限位口限位铰接。

Description

一种拱形断面巷道掘进支护装置

技术领域

本发明涉及一种煤矿掘进支护装置，整体为拱形门式结构，特别涉及一种断面为拱形的煤矿掘进支架，其能配套不同型号掘进机共同完成巷道掘进所有的工序，包括完成巷道掘进工作面的控制顶板和超前支护工作，同时能实现有效支撑拱形断面，防止安全隐患。

背景技术

大部分煤矿巷道一般采用放炮掘进和机械化掘进，随着掘进机械设备性能的不断完善提升，机械掘进已经成为发展的主要方向。但是煤矿掘进生产作业中40％以上的人身伤亡事故都是在工作面支护过程中发生的顶板类事故。由于巷道掘进空间有限不允许空顶作业，所以掘进与支护一直以来相互影响。由于不允许空顶作业，必须要及时进行支护，在永久支护前必须要做好超前支护，而超前支护一直是影响掘进作业的进度和安全的瓶颈。

现有技术中拱形断面巷道支护装置中，由于都采用固定架型结构，一套设备只适合一种断面形式的巷道使用，但是一个煤矿的巷道由于功能不同需要有不同的断面结构，所以现有的某一种规格的设备无法满足煤矿全部掘进工作要求，造成设备重复投资；而且由于巷道掘进施工很难做到理想的像施工图纸一样标准的顶板结构，导致顺梁在支撑过程中不可能达到可靠地全断面接顶，造成部分超切割的顶板部分无法接顶造成围岩松动；同时由于接顶面积变化，这导致支撑部位的不均匀造成可接顶部分的压强过大，对巷道顶板围岩造成二次破坏；在移架过程中，不可以带压移架，势必造成在移架过程中暂时性失去顶板支撑压力，从而会因围岩松动导致顶板冒落事故。

本发明就是为了解决目前煤矿巷道掘进的作业方式、作业流程和具体支护操作中存在的问题及不安全因素而提出的。

发明内容

本发明的主要目的在于在现有技术条件下，提出一种拱形断面巷道掘进支护装置，其能使得巷道掘进作业工艺流程更加顺畅合理，不仅提高了掘进单班产量，提高了设备的综合利用率，同时提高了作业安全性。

本发明公开的拱形断面巷道掘进支护装置为了实现其技术要求，整体为门式结构，其主体支架包括左右两侧对称纵向布置的底座，底座上有垂向的竖梁安装座，里面套有活动竖梁，活动竖梁上端和顶梁铰接(竖梁座和活动竖梁机构也可以用四连杆机构)；两侧底座上沿着巷道侧帮垂向设有立柱，立柱支撑整个支护装置，两侧的立柱上部都连接有纵向的顶梁，顶梁上安装拱形支护横梁，拱形支护横梁上设有多个鞍形顺梁座，所述鞍形顺梁座上纵向安装有顺梁，顺梁支撑巷道顶板，拱形断面巷道掘进支护装置的拱形支护横梁分为左右端头横梁及左右活动横梁，左右端头横梁通过铰接销孔与支架顶梁的横梁座铰接在一起，端头横梁体内断面为空心结构，活动横梁安装在端头横梁内部，可以伸缩移动，利用限位销轴穿过限位销孔和活动横梁的限位口限位铰接。架间间隔安装有推移千斤顶，实现移架操作。

其中按照安装排列顺序暂定为奇数组支架和偶数组支架两种支架，每种支架都包括多部支架组成，所述两种支架的多部支架在纵向上相互间隔布置，奇数组支架的多部支架的支撑顺梁(11)之间通过辅活动动顺梁铰接在一起，偶数组支架的多部支架的支撑顺梁(7)之间也通过辅活动动顺梁铰接在一起，所述两种支架的多部支架在底座与顶梁处纵向间隔布置有推移千斤顶机构，可以实现移架操作。两种支架的支撑顺梁在支护装置的顶部在横向上相互均匀间隔布置，从而使得两种支架可以单独移架而不互相干扰，在任何一组支架卸压后移架时，相邻支架的顺梁机构可以全压支撑顶板。

其中左右活动横梁安装在端头横梁内部利用限位调节机构固定，左右端头横梁的铰接销孔为长圆孔，和左右顶梁对应的横梁座铰接，左右活动横梁的铰接销孔用销轴铰接；左右横梁(端头横梁和活动横梁)整体呈“人”字形布置，在左右活动横梁端部铰接，可以有效提高支护强度，增大支护宽度。

其中在端头横梁的端部设有限位调节机构，和活动横梁可靠地限位固定，可以调节支架的横梁宽度来满足巷道施工宽度的要求，在端头横梁和活动横梁底部矩阵布置有凹槽型的顺梁座安装限位口，可以通过定位销轴安装顺梁座。

其中还包括用于支撑顺梁的多个鞍形顺梁座，其骑跨在横梁上，利用固定限位销和横梁限位口来与横梁之间实现相互固定；多个鞍形顺梁座可以根据位置不同，可以设置有5°、10°、15°、20°、25°、30°来调整鞍形顺梁座5相对 于横梁的倾斜角度，鞍形顺梁座通过顺梁升降导杆和调节千斤顶支撑顺梁。

其中还包括拱形断面巷道掘进支护装置中鞍形顺梁座的可调顺梁支撑补偿机构，在鞍形顺梁座的一侧为顺梁补偿调节千斤顶安装座，补偿调节千斤顶为十字轴形式，补偿千斤顶的肩轴通过卡座安装在鞍形顺梁座的侧面，在安装座上有固定压板通过螺栓连接；补偿千斤顶的活柱和顺梁连接；在鞍形顺梁座的另一侧为顺梁升降导向杆滑道，为矩形断面上下通透结构，上下口为斜角结构；顺梁升降导杆安装在里面；顺梁升降导向杆下端有突出的限位板，导杆的上端铰接孔和顺梁的辅助铰接孔连接。在鞍形顺梁座上端为补强筋板，下侧有3组固定销孔通过固定销固定在横梁上；为了防止横梁受到不平衡支撑力，每根横梁上相邻的鞍形顺梁座正反安装。顺梁补偿调节机构根据顶板状况适当调整支撑顺梁的位置，及接顶支撑力，可以使支撑顺梁全方位可靠支撑顶板。

在此进行限定，本发明中所述的方向根据煤矿前进方向确定，在巷道中，沿着巷道前进方向为纵向，在巷道截面中左右方向为横向，竖直高度方向为垂向。

本发明提供的煤矿掘进支护装置，不仅具有支护性能好、强度高，移架速度快、安全可靠等优点；最重要的是它突破了煤矿巷道掘进常规工序的互相制约互相影响的局限，实现了煤矿掘进中各个工序的平行作业，使用本发明可以将现有的巷道掘进速度提高2-3倍。减轻了一线人员的劳动强度，改善了整个掘进作业的工作环境。它还能提高支护装置顺梁定位的准确性，并防止在支护过程中出现支护漏洞。使用本套支护装置，可以省去超前支护环节，同时因其采用可调节结构，一套设备可以满足不同拱形断面的使用，操作简单，减轻了设备的重复投资，而且有很大的的技术革新空间。

附图说明

图1为拱形断面巷道支护装置的断面主视图；

图2为拱形断面巷道支护装置的主视图的局部放大图；

图3为拱形断面巷道掘进支护装置在巷道中的局部侧视图；

图4；为拱形断面巷道掘进支护装置侧视图局部放大图；

图5：为拱形断面巷道掘进支护装置的鞍形顺梁座结构图

图6：顺梁座、顺梁、横梁安装正视图；图7：顺梁座、顺梁、横梁安装侧视图；

图8：中部横梁正视图；图9：中部横梁俯视图；图10：端头横梁正视图；图11：端头横梁剖面图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步说明。

如图1和图2所示，本发明的拱形断面巷道支护装置的支架包括左右两侧对称布置的底座1，底座1上分别沿着巷道两侧垂向设有立柱2支撑整个支护装置，在两侧底座上还分别沿着巷道两侧设有垂向的竖梁座，竖梁座上安装有垂向的活动竖梁16，活动竖梁下端伸入竖梁座内，活动竖梁上端和沿着巷道两侧顶部纵向对称布置的顶梁3铰接(竖梁机构也可以用平面四连杆机构代替)；立柱2上部支撑有纵向的顶梁3，顶梁3上相对安装拱形支护横梁4、9，拱形支护横梁4、9为可调节结构，左右支护横梁为“人”字形布置，在左右活动横梁端部铰接；拱形支护横梁上设有多个鞍形顺梁座5，所述鞍形顺梁座5上安装有纵向的顺梁7，顺梁7支撑巷道顶板。

本套拱形断面巷道掘进支护装置为了实现其技术要求，按照安装排列顺序暂定为奇数组支架和偶数组支架两种支架，每种支架都包括多组如图1所示的支架，所述两种支架的多组支架在纵向上如图2相互间隔布置，奇数组支架的多组支架的支撑顺梁11之间通过辅助伸缩顺梁17铰接在一起，偶数组支架的多组支架的支撑顺梁7之间也通过辅助伸缩顺梁铰接在一起，奇数组支架和偶数支架各自的顺梁在横向间隔布置互不影响，所述两种支架的多组支架在底座和顶梁处纵向相互间隔设有推移机构(有推移千斤顶+万向连接头+销轴组成)，两种支架的支撑顺梁在支护装置的顶部在横向上相互均匀间隔布置，从而使得两种支架可以单独移架而不互相干扰。

在此进行限定，本发明中所述的方向根据巷道前进方向确定，在巷道中，沿着巷道前进方向为纵向，在巷道截面中左右方向为横向，竖直高度方向为垂向。

如图3所示，拱形断面巷道掘进支护装置的横梁分为左右端头横梁4及左右活动横梁9。左右端头横梁通过铰接销孔12与支架顶梁3的横梁座铰接在一起，端头横梁4体内断面为空心矩形结构，活动横梁9就安装在端头横梁4内部，可以伸缩移动，利用限位销轴穿过限位销孔13和活动横梁9的限位口限位铰接。左右端头横梁4的铰接销孔12为长圆孔，可以满足横梁的位移变化。横梁的端部(铰接销孔12)与端头横梁4呈135°夹角，在端头横梁4的尾部焊接有加强抱箍，在端 头横梁4的下侧设有一排凹槽型的顺梁座安装定位口14，可以通过定位销轴安装顺梁座。

如图4所示，拱形断面支护活动横梁9插在端头横梁内，可以伸缩移动，利用插在端头支架限位销孔内的限位销与活动横梁的限位口14固定。活动横梁分左右两部分，通过铰接销孔15用销轴铰接在一起，主梁体与铰接部呈135°夹角。在梁体的下侧有限位口14矩阵排列，排列距离与端头横梁一致。在活动横梁内部有沿梁体走向布置的加强筋板，可以增加梁体的强度。

如图5所示，本发明的拱形断面巷道掘进支护装置还包括鞍形顺梁座5与可调节顺梁支撑补偿机构。鞍形顺梁座5采用骑跨在横梁17(端头横梁4或活动横梁9)上，利用固定限位销和横梁限位口14来与横梁之间实现相互固定。为了不同角度支撑支架顺梁，鞍形顺梁座5可以根据位置不同，横梁与补偿调节千斤顶19的角度可以设计有5°、10°、15°、20°、25°、30°，来确保顺梁7可以垂直支撑顶板。鞍形顺梁座5通过顺梁升降导杆20和调节千斤顶19支撑顺梁7。

如图6所示是本发明的拱形断面巷道掘进支护装置中鞍形顺梁座5的可调顺梁支撑补偿机构。在鞍形顺梁座5的一侧为顺梁补偿调节千斤顶安装座23，补偿调节千斤顶19是为了在拱形巷道支护时为了使顺梁可靠接顶，补偿接顶间隙，补偿调节千斤顶19为十字轴形式，补偿调节千斤顶的肩轴就通过卡座24安装在鞍形顺梁座的侧面，为了防止千斤顶脱落，在安装座23上有固定压板通过螺栓连接。补偿千斤顶的活柱通过销孔和顺梁的辅助铰接孔连接。在鞍形顺梁座的另一侧为顺梁升降导向杆滑道25，为矩形断面上下通透结构，上下口为斜角结构；顺梁升降导向杆20就安装在里面。顺梁升降导向杆下端有突出的限位板，导向杆的上端铰接孔和顺梁铰接。在鞍形顺梁座上端为补强筋板26，下侧有3组固定销孔27通过固定销固定在横梁上。为了防止横梁受到不平衡支撑力，每根横梁上相邻的鞍形顺梁座正反安装。

在左右活动横梁顶部各有一个顺梁座限位口，如图1所示，顶部的支撑顺梁使用普通顺梁座安装，相邻两组支架根据实际情况顶部顺梁错位安装，如第一架顶部顺梁安装在左活动横梁上，那么第二架的顶部顺梁就安装在右活动横梁上。支架的其它顺梁安装原则也是一样，这样第一架支架在移架时，第二架支架的顺梁正常接顶支撑，各自的顺梁互不影响。

上述具体实施例通过示例描述，应该理解到，这些实施例受到不同变形和可选形式的影响。还应进一步理解到，权利要求并不意味限于公开的特定形式，而应该覆盖落在本发明实质和范围内的所有变形、等价替换和可选方式。

Claims (7)

1.一种拱形断面巷道掘进支护装置，整体为拱形门式结构，其装置包括左右底座(1)，底座(1)上有垂向的竖梁安装座，里面套有活动竖梁，活动竖梁上端和顶梁铰接；左右底座上沿着巷道侧帮垂向设有立柱(2)，立柱(2)支撑整个支护装置，立柱(2)上部连接有纵向的顶梁(3)，顶梁(3)上安装拱形支护横梁(4、9)，拱形支护横梁上设有多个鞍形顺梁座(5)，所述鞍形顺梁座(5)上安装有顺梁(7)，顺梁(7)支撑巷道顶板，其特征在于：

拱形断面巷道掘进支护装置的拱形支护横梁分为左右端头横梁(4)及左右活动横梁(9)，左右端头横梁通过铰接销孔(12)与顶梁(3)的横梁座铰接在一起，左右端头横梁(4)体内断面为空心结构，左右活动横梁(9)安装在左右端头横梁(4)内部，可以根据巷道宽度调节拱形支护横梁的长度，利用限位销轴穿过限位销孔(13)和左右活动横梁(9)的限位口限位铰接。

2.如权利要求1所述的一种拱形断面巷道掘进支护装置，在实际使用中纵向排列安装，与掘进机没有连接，按照排列顺序的序号分为两组支架，即奇数组支架和偶数组支架，所述两组支架的多部支架在纵向上相互间隔布置，奇数组支架的多部支架的顺梁(7)之间通过辅助梁连接在一起，偶数组支架的多部支架的顺梁(7)之间也通过辅助梁连接在一起，上述两组支架的多部支架在底座和顶梁处间隔布置有移架机构，两组支架的顺梁在支护装置的顶部在横向上相互均匀间隔布置，互不影响，从而使得两组支架可以单独移架而不互相干扰，同时在任何一组支架移架时，另一组支架可以全断面可靠接顶，确保顶板安全。

3.如权利要求1或2所述的一种拱形断面巷道掘进支护装置，其中左右端头横梁(4)的铰接销孔(12)为长圆孔，可以满足左右端头横梁的位移变化。

4.如权利要求1或2所述的一种拱形断面巷道掘进支护装置，其中在左右端头横梁(4)的下侧设有一排凹槽型的顺梁座安装限位口(14)，通过定位销轴安装所述鞍形顺梁座。

5.如权利要求1或2所述的一种拱形断面巷道掘进支护装置，其中还包括用于顺梁的多个鞍形顺梁座(5)，其骑跨在拱形支护横梁(4、9)上，利用固定限位销和顺梁座安装限位口(14)来与拱形支护横梁之间实现相互固定；鞍形顺梁座(5)两侧安装有顺梁升降导杆(20)和补偿调节千斤顶(19)，补偿调节千斤顶(19)相对于鞍形顺梁座(5)拱形支护横梁(4、9)的倾斜角度，设置有5°、10°、15°、20°、25°、30°；鞍形顺梁座(5)通过顺梁升降导杆(20)和补偿调节千斤顶(19)支撑顺梁(7)。

6.如权利要求5所述的一种拱形断面巷道掘进支护装置，其中还包括拱形断面巷道掘进支护装置中鞍形顺梁座(5)的可调顺梁支撑补偿机构，在鞍形顺梁座(5)的一侧为顺梁补偿调节千斤顶安装座(23)，补偿调节千斤顶(19)为十字轴形式，补偿调节千斤顶的肩轴通过卡座(24)安装在鞍形顺梁座的侧面，在安装座(23)上有通过螺栓连接的固定压板；补偿调节千斤顶的活柱通过销孔和顺梁的辅助铰接孔连接；在鞍形顺梁座的另一侧为顺梁升降导杆滑道(25)，为矩形断面上下通透结构，上下口为斜角结构；顺梁升降导杆(20) 安装在里面；顺梁升降导杆下端有突出的限位板，上端铰接孔和顺梁的辅助铰接孔连接；在鞍形顺梁座上端为补强筋板(26)，下侧有3组固定销孔(27)通过固定销固定在拱形支护横梁(4、9)上；为了防止拱形支护横梁(4、9)受到不平衡支撑力，每根拱形支护横梁(4、9)上相邻的鞍形顺梁座正反安装。

7.如权利要求1所述的一种拱形断面巷道掘进支护装置，其中竖梁安装座和活动竖梁用四连杆机构替代。