CN204200257U - 一种煤矿掘进支护装置 - Google Patents

Abstract

一种煤矿掘进支护装置，整体为门式结构，由主体支架、支护平台、探水钻机(11)、自动铺网装置(12)、液压控制***组成，其中主体支架按照安装顺序可分为奇数组支架和偶数组支架两种支架，所述两种支架的多组支架在从巷道掘进工作面到皮带转载机尾纵向上相互间隔布置，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；每种支架的支撑顺梁利用调节顺梁铰接，调节顺梁为可伸缩结构，两种支架各自的支撑顺梁各成体系互不影响，在一种支架移架时，相邻的支架可以可靠接顶支护，从而使得两种支架可以单独移架而不互相干扰。本实用新型提供的煤矿掘进支护装置使得巷道掘进作业工艺流程更加顺畅合理，提高了设备的综合利用率。

Description

一种煤矿掘进支护装置

技术领域

本实用新型涉及一种煤矿掘进支护装置，特别涉及一种断面为矩形或梯形的煤矿掘进支架,但其和掘进机等设备没有硬性连接关系，可以独立操作，简单安全可靠，能配套不同型号掘进机或连采机共同完成巷道掘进所有的工序。其可以随着掘进工作面前进实现自动移架，其彻底简化了超前支护工序，可以随着掘进工作面推进同步完成巷道掘进工作面的控制顶板、机械自动化支撑、移架、铺网、探放水、架工字钢棚梁、打设锚杆锚索和洒水喷雾等一整套工序。

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。

现有技术中常用的煤矿掘进支护装置一般包括点柱式超前支护装置、前探梁式超前支护装置、组合式超前支护装置、机载式液压超前支护装置等类型，但是它们大多存在支撑能力不全面而存在安全隐患、无法与掘进装置配合等缺点，普通液压支架式超前支护装置能及时实现全断面支护，避免作业人员在空顶区域作业，但存在以下缺点：

(1)虽然可以实现全断面支护，但是现有的超前支护产品结构笨重，断面不同的巷道必须使用不同的支架，因为煤矿建设的特殊要求及地质条件、支护工艺、巷道功能的不同，一个煤矿的巷道种类少则五六种，多则十几种，一套超前支护产品根本无法同时实现多种不同断面形式巷道的掘进超前支护工作，必须根据不同的巷道定制不同的支架，造成大量设备重复购置。

(2)现有的掘进支护支架在移架时如果带压移架，势必对支架和顶板造成破坏；如果不带压移架，在移架时顶板处于不安全的空顶状态，容易发生顶板离层围岩松动等安全事故。

(3)现有的掘进支护支架接顶支撑顺梁长度较长，由于巷道顶板不可能完全是理想平面，所以它的接顶程度不高。同时由于架型较长，在巷道中线角度发生较大变化时，不好及时转弯跟进。

(4)现有的掘进超前支护支架功能单一，虽然可以满足超前支护的基本要求，但是整个掘进作业流程和普通前探梁、点柱式、机载式、组合式超前支护基本相近，工序流程相互制约，严重影响了掘进进度。

本实用新型就是为了解决目前煤矿巷道掘进的作业方式、作业流程和具体操作中存在的问题及不安全因素而提出的。

实用新型内容

本实用新型的主要目的在于在现有技术条件下，提出一种煤矿掘进支护装置,可以配套目前在用的各种型号掘进机使用；其能使得巷道掘进作业工艺流程更加顺畅合理，其完全省去了在巷道工作面推进的超前支护的工序，利用本套设备，可以在掘进机正常作业的状态下完成支护工作，极大程度上简化了掘进作业流程，提高了掘进进度；通过独特结构设计，一套设备可以满足不同宽度、高度的矩形和梯形巷道的掘进配套要求，提高了设备的综合利用率，减轻工人的劳动强度，提高了作业进度和安全性。

本实用新型公开的煤矿掘进支护装置为了实现其技术要求，整体为门式结构。由主体支架、支护平台、探水钻机、自动铺网装置、液压控制***组成，支护平台位于支护装置的最后方，利用液压千斤顶控制支护平台的推移。

其中主体支架包括多部支架，每部支架在左右侧底部都对称纵向设置一个滑撬式底座，每侧底座上各有2根垂向设置的立柱，所述立柱的底部与底座相连，所述立柱的顶部与支架上左右纵向设置的顶梁连接，顶梁上前后各有1处横梁座，左右横梁座上相对横向安装横梁，横梁上布置有用于安装支撑顺梁的顺梁安装座，顺梁安装座上安装有支撑顺梁，所述支撑顺梁用于支撑巷道顶板。

所述主体支架的多部支架在纵向上按照安装顺序暂定为奇数支架和偶数支架，奇数组支架的多部支架的支撑顺梁之间通过辅助连接顺梁铰接在一起，同理，偶数组支架的多组支架的支撑顺梁之间也通过辅助连接顺梁铰接在一起，两种支架各自的顺梁独立铰接，间隔布置，互不影响。

所述两种支架的多部支架在底座和顶梁处间隔纵向布置有推移机构(油缸+ 万向连接头+销轴)，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，所述两种支架各自的顺梁及连接顺梁自成体系，从而使得两种支架可以单独移架而不互相干扰。在奇数组支架移架时，相邻的偶数组支架的顺梁可以可靠接顶支撑，确保顶板安全，同理，在偶数组支架移架时相邻的奇数组支架也可以安全接顶支撑。

其中所述横梁采用可调节结构，横梁能根据巷道宽度来调整横梁长度，横梁分为左右端头横梁和中部横梁，端头横梁端部有长圆铰接孔，和顶梁的横梁座铰接；左右端头横梁为中空结构，中部横梁就安装在里面，可以伸缩抽拉调节***长度，端头横梁和中部横梁位置确定后通过横梁限位装置来限位固定。同理，横梁也可以采用左右横梁机构，一根横梁***另一根横梁内部，根据巷道宽度调节横梁组件长度。

其中在位于支护装置的底座上端有垂向引导竖梁，上口采用斜倒角结构，可以安装活动竖梁，竖梁机构主要作用是为了限定支架只可以沿垂直的方向做升降运动；当然也可以用平面四连杆机构来实现上述要求。

其中在最前方的第一组支架(也就是1#支架)引导竖梁体前面焊接有探水钻摇臂回转座，在引导竖梁两侧肩部焊接有探水钻机拉杆耳座，用来固定探水钻机。也可以使用架柱式钻机直接固定在位于支护装置最前方的第一组支架的前立柱上，来完成探放水作业。

其中在每组支架中，立柱支撑的两根纵向顶梁在上有横梁连接，在位于支护装置最前方的第一组支架的顶梁靠近前进侧有自动铺网装置安装座，用来安装自动铺网辊轴。

在此进行限定，本实用新型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。

本实用新型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；同时在任何一部支架移架时，相邻支架可以全压接顶支护，极大地提高了临时支护移架时顶板的安全稳定性能；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，使用本实用新型可以将现有的巷道掘进速度保守的计算可提高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。它的应用将对增加掘进工作面掘进产量、提高劳动生产率、降低成本、减轻工人的体力劳动和保证安全生产起到不可估量的作用。因此，多功能液压支架式掘进综合支护装 置技术上先进、经济上合理，安全上可靠、必将成为掘进综合机械化和自动化不可缺少的关键设备。

附图说明

图1为主体支架结构的截面图；

图2为主体支架截面图局部放大效果图；

图3为主体支架一部分侧视图；

图4为主体支架侧视图局部放大效果图；

图5-1为横梁组件中部横梁正视图；

图5-2为横梁组件中部横梁剖面图；

图5-3为横梁组件端头横梁正视图；

图5-4横梁组件端头横梁剖面图；

图6-1为顺梁安装座组件中部顺梁座正视图；

图6-2为顺梁安装座组件中部顺梁座侧视图；

图6-3为顺梁安装座组件肩部顺梁座正视图；

图6-4为顺梁安装座组件肩部顺梁座侧视图；图7-1为顺梁安装座及安装横梁、支撑顺梁配套安装正视效果图；

图7-2为顺梁安装座及安装横梁、支撑顺梁配套安装侧视效果图；其中：1：底座2：1#架支撑顺梁3：支撑顺梁安装座4：横梁安装销轴5：顶梁6：竖梁7：立柱8：手动操纵阀组9：探水钻摇臂10：探水钻架11：探水钻机12：自动铺网装置13：自动铺网辊轴14：横梁15、17：万象结轴16：连接底梁18、19：辅助连接顺梁、20：2#架支撑顺梁

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型作进一步说明。

本套煤矿掘进支护装置为了实现其技术要求，整体呈门式结构(如图2)，由主体支架、支护平台、探水钻机11、自动铺网装置12、液压控制***等组成。

支护平台位于支护装置的尾架的后方，支护平台上面安装有多台锚杆钻机，支护平台一般设置在掘进机第二运输机尾部，支护平台可以做巷道的永久支护。利用液压油缸完成支护平台的推移。(支护平台有单独的介绍，在此不作详解)

其中主体支架由多部支架构成，每部支架在左右两侧底部纵向对称设置底座1，在每侧的底座1上垂向设置2根立柱7，所述左右两侧立柱7的顶部支撑着 支架左右两侧纵向对称设置的顶梁5，两侧的顶梁5与支架上横向设置的横梁14相连，横梁14上布置有用于安装支撑顺梁2的顺梁安装座3，所述支撑顺梁2用于支撑巷道顶板。

所述主体支架的多部支架在纵向上排列安装布置，按照布置顺序奇数组的多部支架的支撑顺梁2之间通过辅助连接顺梁19连接在一起，偶数组的多部支架的支撑顺梁20之间也通过辅助连接顺梁19连接在一起，所述两组支架的多部支架在的底座1和顶梁5之间相互间隔设置有移架千斤顶，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，互不影响，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，本实用新型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。

首先根据附图来介绍主体支架的结构。

附图1-2示出了主体支架结构的侧视图和截面图。其中主体支架整体上采用门式框架铰接结构，以提高支架的稳定性。每架有四支立柱7分左右两排紧贴巷道两侧布置，支护强度高。该煤矿掘进支护装置主体支架总体上采用8-12组框架式门式支架排列安装，按照安装顺序，序号为奇数的每部支架单独与各自的支撑顺梁进行铰接，同理序号为偶数的每部支架的顺梁也单独铰接，在移架相互推拉过程中，其中一组始终处于接顶状态，而且采用短顺梁设计，接顶性更好。移架模式在调整或特殊环境下可采用单独移架，一般正常掘进情况下可采用电磁阀远程控制一次性整体移架。

主体支架分为端头超前支架、过渡支架、中部架和尾部架三部分；由于各种支架的结构相似，奇数组支架和偶数组支架的配合也相似，下面就以端头的1#架和2#架为例，简述一下在进行矩形与梯形断面支护时支护支架的各组成部分。

端头超前支架由前后倆架(1#架、2#架)组成，通过合理布置，使它们在移架过程中互不影响。

端头1#架底座1采用底靴式结构，底座1采用钢板焊接而成，在底座1两侧箱体内部布置有立柱窝，通过限位销与立柱7连接；为了增加强度在柱窝两侧垂直前后板焊接有补强筋板，底座1前部有滑靴和阀组安装座；在底座1后部有推移耳座，用来连接推移千斤顶；在底座1上端有引导竖梁6，上口采用斜倒角 结构；在引导竖梁6前面焊接有探水钻摇臂9回转座；在引导竖梁6两侧肩部焊接有探水钻机拉杆耳座，用来固定探水钻机11；引导竖梁6底部前面有排污孔，可以排出引导竖梁6内部的污水杂物；底座1布置在巷道两个下边角出采取薄底座结构设计，有效增加了巷道工作面的有效空间。底座1整体采用斜肩结构增加了引导竖梁6与底座体的强度。

顶梁是连接立柱7、竖梁6和横梁14的重要部件，是箱式焊接结构。在顶梁中部有主铰接孔，通过主销轴与竖梁6铰接，可以使顶梁与竖梁6实现10°-15°左右摆动，可以适应移架过程或顶板起伏造成的支撑角度变化量，使接横梁顶性更好；在顶梁的上部左右两侧分别有横梁安装座，通过销轴与横梁14铰接，在顶梁靠近巷道一侧左右焊接有限位销座在特殊情况可以利用限位销与横梁14上的限位销孔连接，在初装和断面要求比较高的时候起到防侧倒架的作用；在横梁耳座下面有立柱上柱窝，柱窝为铸钢铸造，立柱7通过销轴与顶梁的长圆孔铰接；在顶梁靠近前进侧有自动铺网装置安装座，用来安装自动铺网辊轴13。

本套装置的横梁14是通用件，是主要承重部件。采用可伸缩横梁结构，以适应不同宽度的巷道使用，横梁14分为端头横梁和中间活动横梁，中间活动横梁两头都套在端头横梁内，通过限位销孔和限位缺口用限位销进行调节固定。端头横梁端部有铰接长圆孔和顶梁铰接耳座进行铰接，其底部有主限位铰接孔和顶梁限位铰接耳座进行铰接，在其端头顶部有连接孔板可以与肩部顺梁座用4条螺栓进行连接；端头横梁限位缺口与中间横梁限位缺口还可以固定顺梁座；为了增加横梁的强度，分别在端头横梁口部设计一道加强箍，在中部横梁内纵向设计整体加强筋；限位缺口与肩部链接孔板的连接孔纵向矩阵布置，可以在不同长度或位置进行有效连接固定。

顺梁因为各架的位置不同，在设计上略有不同，在矩形、梯形断面支护时，它通过铰接座与顺梁座用销轴和横梁14进行铰接，顺梁是直接接顶的主要支撑部件，而且跨度较大所以在设计上充分考虑了它的力学性能，它的垂直面板采用高强度钢板沿着扭距变化楔形设计，最大程度的保证它的抗弯曲性能。在顺梁的端头分别有与链接顺梁或托网辊轮铰接的铰接孔。顺梁座由整块钢板冲压而成，有肩部顺梁座和中间顺梁座，顺梁座铰接长圆口与顺梁铰接长圆口铰接；肩部顺梁座连接孔和横梁14肩部链接孔板用四根螺栓进行连接；中间顺梁座有两种， 一种可以与端头横梁连接，一种可以与中部横梁连接。顺梁通过顺梁座与横梁14基本沿顶板90°布置，与巷道前进方向平行，有效地减少了移架阻力。在进行拱形断面支护时利用顺梁底部辅助铰接孔通过补偿千斤顶、顺梁导杆与鞍形顺梁座连接。端头1#架、2#架的顺梁在梁体内有加强筋板，实现超前支护。

立柱7采用单伸缩立柱，立柱7下端为半球结构安装在底座柱窝内，立柱7的下端柱脚是通过与底座1相连的两个销子铰接的，左、右方向可简化为固定连接，而它可以沿着巷道前进方向可以简化为铰接，设计实现10°-15°的摆动，由于引导竖梁与活动竖梁已经将支架顶梁的位移方向做了约束，使顶梁只能上下移动，所以立柱7承受的侧向力基本不大，立柱活柱顶部安装在顶梁柱窝内通过定位销与顶梁长圆销孔铰接；立柱7使用液压介质为乳化液，在立柱液压回路中装有YF型安全阀和KDF型液控单向阀，对立柱7进行保护。立柱7可以通过手动操纵阀操纵或遥控电磁阀远程操纵。因为立柱生产工艺已经趋于成熟，在这里不做过多的介绍。

推移装置是液压支架必备的重要辅助结构件。移架和拉架的动作就是通过推移千斤顶及其附属装置来完成的。本套掘进支护装置分别在2个底座1和2个顶梁处共设计有四点均衡布置推移装置，可以根据巷道实际掘进方向实现灵活转向，同时也有效地避免了在移架过程中对支架的扭曲损坏。本套支护设备的1#架和3#架通过连接底梁与连接顺梁连接，采用先推偶数架再拉奇数架的移架顺序，本套设备在移架过程中始终有一组支架保持全压接顶状态，另一组支架可以不带压移架，移架阻力较小。每组移架装置由推移千斤顶、万向连接头、铰接销轴和推移耳座组成，推移千斤顶两都和万向连接头、推移耳座分别用销轴铰接，可以实现相邻推移架的相对角度变化。移架千斤顶可以通过手动操纵阀操纵或遥控电磁阀远程操纵。

探水钻机安装机构是本套综合支护装置的一项重要创新，它可以配套安装常规使用的各种架柱式探水钻机。其工作原理是当正常掘进作业时，钻机机构收回，不影响配套掘进机作业，当需要进行探水作业时，钻机机构可以快速伸出在10分钟之内完成调试准备工作，通过其独特的设计可以实现掘进工作面多方位大角度的探放水、地质钻探、瓦斯抽放等工作。

端头2#架的基本结构和端头1#架相似，它布置在端头1#架和过渡架之间，底 梁就套在端头2#架底部，端头2#架采用窄架长顺梁结构，2#架的活动顺梁、立柱7、顺梁座和1#架通用，当1#架与过渡架移架时，由2#架支撑顶板。端头2#架的底座1、顶梁在靠过渡支架侧有推移耳座，在支架四角分别布置4组推移千斤顶，与过渡架利用万向连接头铰接，实现相互移架。2#架的顺梁采用加强长顺梁结构。

本套掘进多功能支护装置根据实际工况，既可以单独控制，又可以利用电磁阀进行远程集中控制。下面按支架降柱、移架、升柱的工作过程分别加以叙述。

一、升柱：液压支架移至新的工作位置后，应及时升柱，以支撑新暴露的顶板。将操纵阀转到升柱位置，打开供液阀，高压液体由主进液管进入，经操纵阀到液控单向阀，顶开阀球经油管进入支柱活塞腔，支柱活塞杆腔的油液，经油管和操纵阀流回主回液管，活柱和顶梁升起，支撑顶板。当支架过负荷时，安全阀泄液，以保证立柱的工作阻力。

二、降柱：当操纵阀转到降柱位置，打开供液阀时，高压液体由主进液管经操纵阀和油管，进入支柱活塞杆腔，同时也进入液控单向阀的控制管路，打开液控单向阀，支柱活塞腔的油液经油管、液控单向阀和操纵阀，流回主回液管，支柱卸载下降。

三、移架(排列序号为奇数的支架)：排列序号为奇数的液压支架卸载后，把操纵阀转到移架位置，打开供液阀，高压液体由主进液管经操纵阀、油管进入推移千斤顶的活塞杆腔，同时进入液控油路，打开液控单向阀，而活塞腔的油液经油管、液控单向阀、操纵阀流回主回液管，推移千斤顶收缩，以相邻支架为支点，拉架前移。

移架(排列序号为偶数的支架)：当排列序号为奇数的液压支架B前移并重新支撑后，需要前移偶数支架时，先把支架卸载后，把操纵阀转到推架位置，打开供液阀，高压液体由主进液管经操纵阀、液控单向阀进入推移千斤顶的活塞腔，活塞杆腔的油液经油管和操纵阀流回主回液管，推移千斤顶的活塞杆伸出，以液压支架B为支点，把支架A推移到新的工作位置。

在实际生产中，对于具体支架的动作，根据巷道掘进的具体情况和需要来确定。

四、探水钻机安装在端头1#架，可以配套使用各类架柱式探水钻机，在正常掘进作业时，探水钻机随着摇臂的转动紧靠在1#、2#支架之间的空隙处，不 影响掘进机作业，如果需要进行探水作业，那么松开摇臂锁紧螺母，根据钻眼左右角度先调节好摇臂位置，锁紧摇臂螺母；然后根据钻眼仰角调节好钻架的角度，锁紧钻架锁紧螺母。最后调节锁紧钻机固定拉杆完成钻机固定。钻机操作使用按照钻机操作规程进行，本文不作详述。

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，而应该覆盖落在本实用新型实质和范围内的所有变形、等价替换和可选方式。

Claims (6)

1.一种煤矿掘进支护装置，由主体支架、探水钻机(11)、自动铺网装置(12)、液压控制***组成，主体支架都包括多部支架，每部支架在左右两侧底部对称设置纵向底座(1)，底座上有垂向设置的立柱(7)，所述立柱(7)的底部与底座(1)安装，所述立柱(7)的顶部支撑支架上两侧纵向设置的顶梁(5)，顶梁(5)上的横梁座与横向设置的横梁(14)相连；横梁(14)上布置有用于安装支撑顺梁(2)的顺梁安装座(3)，所述支撑顺梁(2)用于支撑巷道顶板，按照安装顺序奇数组支架的多部支架的支撑顺梁(2)之间通过辅助连接顺梁(19)铰接在一起，偶数组支架的多部支架的支撑顺梁(20)之间也通过辅助连接顺梁连接在一起，两种支架的支撑顺梁在支护装置的顶部在横向空间上相互均匀间隔布置各成***互补连接，从而使得两种支架可以单独移架而不互相干扰。

2.如权利要求1所述的煤矿掘进支护装置，其中所述横梁(14)采用可调节横梁结构，能根据巷道断面宽度来调整横梁长度。

3.如权利要求1所述的煤矿掘进支护装置，其中在位于支护装置支架的底座(1)上端有引导竖梁，上口采用斜倒角结构，可以安装活动竖梁；在最前方的第一部支架引导竖梁体前面焊接有探水钻摇臂回转座，在引导竖梁两侧肩部焊接有探水钻机拉杆耳座，用来固定探水钻机(11)。

4.如权利要求1所述的煤矿掘进支护装置，其中探水钻机安装机构也可以将架柱式钻机直接固定在位于支护装置最前方的第一部支架的前立柱上。

5.如权利要求1所述的煤矿掘进支护装置，其中在每组支架中，立柱(7)支撑的两根顶梁(5)在横向上有横梁(14)连接，在位于支护装置最前方的第一组支架的顶梁靠近前进侧有自动铺网装置安装座，用来安装自动铺网辊轴(13)。

6.根据权利要求3所述的煤矿掘进支护装置，其中活动竖梁可以由平面四连杆机构代替。