CN102121390B - 伸缩式掘进及时支护装置 - Google Patents

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Abstract

一种伸缩式掘进及时支护装置,它有效地解决了现有技术存在的在使用中不能连续接顶或接顶能力差的问题,包括液压立柱、横梁和顺梁,其技术要点是:液压立柱的柱底设立的底座,横梁包括相互平行布置的前、中、后、主支撑和辅支撑横梁,顺梁包括相互平行布置且与横梁相垂直的前、中、后弹性顺梁,前、中、后和边刚性顺梁,在两横梁之间分别铰接推移液压缸,将弹性顺梁和刚性顺梁分别固定在相应横梁上,插装在相应横梁的限位导套中,并在横梁的带动下沿限位导套往复移动。其结构分布合理,连续接顶调节方便,支撑稳定,改善了工人的作业环境,更好地满足了井下巷道支护与综掘机进行配套作业的要求,显著提高巷道顶板的支护质量和掘进作业效率。

Description

伸缩式掘进及时支护装置
技术领域
[0001] 本发明涉及一种改进的巷道掘进作业临时支护装置,特别是一种采用复合伸缩式顶梁机构与柔性接顶机构的掘进及时支护装置。属于矿山机械制造及应用领域。
背景技术
[0002]目前,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。随着煤矿的逐年开采,煤层深度越来越深,这样巷道顶板的岩石整体载荷有逐渐增大的趋势,由于岩石载荷的增大及顶板较发育势必不允许大面积空顶(即使在有临时支护的设施下也存在一定的危险性),顶板在一定的时间内若得不到及时有效的支护会发生顶板下沉和离层的现象。因此目前国内煤矿巷道即使在有临时支护的情况下,也只能允许4-6m左右的空顶。
[0003] 近年来有一些与综掘机相连的掘进临时支护方式,如公开号为CN201236706的掘进临时支护装置,但是这类固定在综掘机机身上的支护设备,受到综掘机作业的影响很大而实用性不强,因为综掘机在掘进工作时振动非常大,所以这类支护在掘进机工作时或者根本无法使用,或者直接造成巷道顶板的振动性破坏。
[0004] 本发明人曾设计出专利公告号为CN200985799Y的“巷道超前支护支架”,它适用于对采用现有永久支护手段的巷道在采煤工作面推进时进行超前支护。该支护支架的每一架由同样的顶梁、底座和连接其中的立柱及四连杆机构组成。其两架之间由防倒千斤 顶通过连接耳连接并列组成一组,前后相邻的两组支架由伸缩梁和推移千斤顶连接。作业时对巷道顶板的管理在一定程度上要依赖于巷道已有的锚网、棚梁等,仍需在支架前端进行 施工和巷道的预处理,其结构和支护原理不适用于在掘进工作面对掘进裸露的巷道顶板进行临时支护。在此基础上又设计出专利公告号为CN101251022B的“综掘机及时支护装置”,其采用由滑动顶梁和导向顶梁组成的前顶梁构成稳定结构的侧架,由并列的侧架通过拱形横梁或水平横梁铰接成前支架,布置在综掘机的上方,在横梁上间隔分布顺梁,相邻顺梁之间设置带式护梁或伸缩式顺梁结构。采用迈步前进的运行方式,经过现场的运行测试该支架在一定程度上对顶板的完整性仍有一定的影响,虽然减小了初撑力但交替迈步的方式不可避免的重复支撑顶板,在一定程度上影响了锚杆和锚索等永久支护的效果。
发明内容
[0005] 本发明的目的是提供一种伸缩式掘进及时支护装置,它有效地解决了现有技术存在的在使用中不能连续接顶或接顶能力差的问题,其结构分布合理,连续接顶调节方便,支撑稳定,改善了工人的作业环境,更好地满足了井下巷道支护与综掘机进行配套作业的要求,显著提高巷道顶板的支护质量和掘进作业效率。
[0006] 本发明所采用的技术方案是:该伸缩式掘进及时支护装置包括液压立柱、由液压立柱柱头支撑的横梁、组装在横梁上的顺梁,其技术要点是:所述液压立柱的柱底设置与液压系统连接的各自独立的底座,所述横梁包括相互平行布置的前横梁、中横梁、后横梁、主支撑横梁和辅支撑横梁,所述顺梁包括相互平行布置且与所述横梁相垂直的前弹性顺梁、中弹性顺梁、后弹性顺梁、前刚性顺梁、中刚性顺梁、后刚性顺梁和边刚性顺梁,所述前横梁与中横梁、中横梁与后横梁、后横梁与主支撑横梁的两梁之间,分别铰接有驱动两梁相对开、合移动的推移液压缸,所述前弹性顺梁和前刚性顺梁的一端分别固定在所述前横梁上,另一端分别插装在所述中横梁上方的限位导套中,并在所述前横梁的带动下沿所述中横梁上方的限位导套往复移动;所述中弹性顺梁和中刚性顺梁的一端分别固定在所述中横梁上,另一端分别插装在所述后横梁上方的限位导套中,并在所述中横梁的带动下沿所述后横梁上方的限位导套往复移动;所述后弹性顺梁、后刚性顺梁的一端分别固定在所述后横梁上,另一端分别插装在所述主支撑横梁和辅支撑横梁上方的固定导套中,并在所述后横梁的带动下沿所述主支撑横梁和辅支撑横梁上方的固定导套往复移动;所述边刚性顺梁的一端固定在所述后横梁的端部,另一端插装在所述主支撑横梁和辅支撑横梁上方的限位导套中。
[0007] 所述前横梁、中横梁、后横梁、主支撑横梁和辅支撑横梁的两端分别通过复位橡胶和销轴铰接在所述液压立柱的柱头上。
[0008] 所述前弹性顺梁、中弹性顺梁、后弹性顺梁均是由刚性箱体制成的前段与由层叠状板式弹簧制成的后段固定连接而成的组装式结构。
[0009] 所述辅支撑横梁外侧铰接有摆梁。
[0010] 本发明具有的优点及积极效果是:由于本发明采用由柱底设置与液压系统连接的各自独立底座的液压立柱及其柱头支撑的相互平行布置的前横梁、中横梁、后横梁、主支撑横梁和辅支撑横梁组成的横梁和铰接在横梁之间的驱动两梁相对开、合移动的推移液压缸构成的多级伸缩式顶梁机构,并结合与横梁相垂直的刚性顺梁和弹性顺梁共同构成的弹性接顶机构,所以很容易实现横梁与横梁之间的快速推拉移动,并形成稳定的支撑。所采用的各弹性顺梁和刚性顺梁的混合接顶形式,使本发明在支护和前移过程中始终保持良好的接顶状态。所采用的伸缩式步进方式,在装置后部的横梁保持支撑不动的情况下,前部若干个横梁和顺梁可跟随掘进机掘进而连续前移,在掩护掘进机连续掘进4米左右,装置达到最大伸缩状态时,掘进机退出设备外,工人进入装置内,根据顶板情况,可以在各横梁和顺梁下方、也可以随着装置的步进前移,在摆梁下方的空隙处进行永久支护作业,安全性高,增强了人与机和巷道的合理作业配比,提高了劳动生产率。符合掘进现场及时支护的使用条件,更好地满足了井下巷道支护与综掘机进行配套作业的要求,显著提高巷道顶板的支护质量和掘进作业效率。该装置可显著提高掘进机开机率,同时对巷道顶板的有效支护改善了两帮的受力状态和工人的作业环境,提高了掘进工作面的作业安全程度,取得了煤巷快速成巷的阶段性突破。
附图说明
[0011] 以下结合附图对本发明作进一步描述。
[0012] 图I是本发明的一种结构示意图;
[0013] 图2是图I的俯视图;
[0014] 图3是图I的侧视图;
[0015] 图4是图I中的一种弹性顺梁结构示意图。[0016] 图中序号说明:1液压立柱、2推移液压缸、3摆梁液压缸、4前横梁、5中横梁、6后横梁、7主支撑横梁、8辅支撑横梁、9固定导套、10摆梁、11前弹性顺梁、12中弹性顺梁、13后弹性顺梁、14前刚性顺梁、15中刚性顺梁、16后刚性顺梁、17边刚性顺梁、18阀组拖架、19液压系统、20挡块、21复位橡胶、22底座、23刚性箱体、24、板式弹簧。
具体实施方式
[0017] 根据图I〜4详细说明本发明的具体结构。该伸缩式掘进及时支护装置包括包括液压立柱I、由液压立柱I的柱头支撑的横梁、组装在横梁上的顺梁等零部件。其中液压立柱I的柱底设置与液压系统19连接的各自独立的底座22,以防止液压立柱I陷进底板。液压系统19通过阀组拖架18等部件固定。上述横梁包括相互平行布置的前横梁4、中横梁5、后横梁6、主支撑横梁7和辅支撑横梁8 ;顺梁包括相互平行布置且与各横梁相垂直的前弹性顺梁U、中弹性顺梁12、后弹性顺梁13、前刚性顺梁14、中刚性顺梁15、后刚性顺梁16和边刚性顺梁17等件。前弹性顺梁11、中弹性顺梁12、后弹性顺梁13均是由刚性箱体23制成的前段与由层叠状板式弹簧24制成的后段固定连接而成的组装式结构。前横梁4 与中横梁5、中横梁5与后横梁6、后横梁6与主支撑横梁7之间,分别铰接有驱动两梁相对开、合移动的推移液压缸2。前横梁4与中横梁5通过推移液压缸2驱动实现一级步进;推移液压缸2前端与前横梁4下侧用销轴铰接,推移液压缸2中部耳轴用挡块20固定在中横梁5下方的耳板之间。中横梁5与后横梁6通过推移液压缸2驱动实现二级步进;推移液压缸2前端与中横梁5下侧用销轴铰接,推移液压缸2中部耳轴用挡块20固定在后横梁6下方。后横梁6与主支撑横梁7通过推移液压缸2驱动实现三级步进。推移液压缸2前端与后横梁6下侧用销轴铰接,推移液压缸2中部耳轴用挡块20固定在主支撑横梁7下方。主支撑横梁7与辅支撑横梁8通过固定导套9铰接在一起形成支撑整体。
[0018] 前弹性顺梁11和前刚性顺梁14的一端通过U形螺栓分别固定在前横梁4上,另一端分别插装在中横梁5上方的限位导套中,并在前横梁4的带动下沿中横梁5上方的限位导套往复移动;中弹性顺梁12和中刚性顺梁15的一端分别固定在中横梁5上,另一端分别插装在后横梁6上方的限位导套中,并在中横梁5的带动下沿后横梁6上方的限位导套往复移动。后弹性顺梁13、后刚性顺梁16的一端分别固定在后横梁6上,另一端分别插装在主支撑横梁7和辅支撑横梁8上方的固定导套9中,并在后横梁6的带动下沿主支撑横梁7和辅支撑横梁8上方的固定导套9往复移动;边刚性顺梁17的一端固定在后横梁6的端部,另一端插装在主支撑横梁7和辅支撑横梁8上方的限位导套中。为了保持液压立柱I升降时的平衡和便于移动,前横梁4、中横梁5、后横梁6、主支撑横梁7和辅支撑横梁8的两端,分别通过复位橡胶21和销轴铰接在液压立柱I的柱头上。在辅支撑横梁8的外侧铰接有摆梁10,摆梁10的下方与摆梁液压缸3 —端相连,摆梁液压缸3的另一端与主支撑横梁7铰接。通过摆梁液压缸3的动作,可以实现摆梁10绕铰接点的上下摆动。在使用中,当摆梁10下摆时,可以将锚网铺挂在摆梁10上,然后伸出摆梁液压缸3,操纵摆梁10将锚网托起,工人通过锚杆、锚索等永久支护设备即可将锚网与巷道顶板固定。
[0019] 作业时,将该装置在井下掘进巷道的掘进迎头安装好,调整液压立柱1,使主支撑横梁7和辅支撑横梁8通过固定导套9接触并接实巷道顶板,此时所有的推移液压缸2均处于收回状态,前横梁4、中横梁5、后横梁6与主支撑横梁7和辅支撑横梁8之间靠拢在一起。综掘机在该装置内开始掘进作业,掘进一米左右时,收起前横梁4、中横梁5和后横梁6下方的液压立柱1,并操纵铰接在后横梁6和主支撑横梁7之间的推移液压缸2,从而驱动前横梁4、中横梁5、后横梁6和其上的前弹性顺梁U、中弹性顺梁12、后弹性顺梁13、前刚性顺梁14、中刚性顺梁15、后刚性顺梁16和边刚性顺梁17,整体移动前进一米后,升起前横梁4、中横梁5和后横梁6下方的液压立柱1,对掘进机掘进头上方的顶板进行临时支护。综掘机继续掘进一米左右时,收起前横梁4和中横梁5下方的液压立柱1,并操纵铰接在中横梁5和后横梁6之间的推移液压缸2,驱动前横梁4、中横梁5及其上的前弹性顺梁11、中弹性顺梁12、前刚性顺梁14和中刚性顺梁15,整体移动前进一米后,升起前横梁4和中横梁5下方的液压立柱1,对掘进机掘进头上方的顶板进行临时支护。
[0020] 同理,综掘机继续再掘进一米左右时,收起前横梁4下方的液压立柱1,并操纵铰接在前横梁4和中横梁5之间的推移液压缸2,驱动前横梁4及前弹性顺梁11和前刚性顺梁14整体移动前进一米后,升起前横梁4下方的液压立柱I,对掘进机掘进头上方的顶板进 行临时支护。综掘机再掘进一米后,停机并退出装置,将阀组拖架、锚杆机及其辅助装置移到位,进入拉架和铺网打锚杆状态。操纵收回摆梁液压缸3,将锚网铺挂在摆梁10上,然后通过摆梁液压缸3,用摆梁10将锚网托起,并从摆梁10的空隙中打锚杆做永久支护。打好一排锚杆之后,收回摆梁液压缸3和收起主支撑横梁7和辅支撑横梁8下方的液压立柱1,并拉靠铰接后横梁6和主支撑横梁7之间的推移液压缸2,再升起主支撑横梁7和辅支撑横梁8下方的液压立柱I,支撑顶板。再将锚网铺挂在摆梁10上,然后伸出摆梁液压缸3,并从摆梁10的空隙中打锚杆做永久支护。再打好一排锚杆之后,同样收回摆梁液压缸3,收起后横梁6、主支撑横梁7和辅支撑横梁8下方的液压立柱1,并拉靠连接中横梁5和后横梁6之间的推移液压缸2,重新升起后横梁6、主支撑横梁7和辅支撑横梁8下方的液压立柱1,支撑顶板。将锚网铺挂在摆梁10上,然后伸出摆梁液压缸3,并从摆梁10的空隙中打锚杆做永久支护。收起中横梁5和后横梁6下方的液压立柱1,并拉靠连接前横梁4和中横梁5之间的推移液压缸2,同时使中横梁6和主支撑横梁7之间的推移液压缸2处于伸出状态,但此时前横梁4、中横梁5和后横梁6处于收靠状态,升起中横梁5和后横梁6下方的液压立柱I,支撑顶板。收起主支撑横梁7和辅支撑横梁8下方的液压立柱1,并拉靠连接后横梁6和主支撑横梁7之间的推移液压缸2,再升起主支撑横梁7和辅支撑横梁8下方的液压立柱1,支撑顶板。至此,整套装置重新回到初始的收缩状态,再利用摆梁10铺网打完锚杆之后,装置完成一次掘进作业循环。
[0021] 重复上述步骤,将本装置推靠至掘进迎头,重新回到掘进起始状态,综掘机进入迎头开始下一个循环的掘进和支护。

Claims (4)

1. 一种伸缩式掘进及时支护装置,包括液压立柱、由液压立柱柱头支撑的横梁、组装在横梁上的顺梁,其特征在于:所述液压立柱的柱底设置与液压系统连接的各自独立的底座,所述横梁包括相互平行布置的前横梁、中横梁、后横梁、主支撑横梁和辅支撑横梁,所述顺梁包括相互平行布置且与所述横梁相垂直的前弹性顺梁、中弹性顺梁、后弹性顺梁、前刚性顺梁、中刚性顺梁、后刚性顺梁和边刚性顺梁,所述前横梁与中横梁、中横梁与后横梁、后横梁与主支撑横梁的两梁之间,分别铰接有驱动两梁相对开、合移动的推移液压缸,所述前弹性顺梁和前刚性顺梁的一端分别固定在所述前横梁上,另一端分别插装在所述中横梁上方的限位导套中,并在所述前横梁的带动下沿所述中横梁上方的限位导套往复移动;所述中弹性顺梁和中刚性顺梁的一端分别固定在所述中横梁上,另一端分别插装在所述后横梁上方的限位导套中,并在所述中横梁的带动下沿所述后横梁上方的限位导套往复移动;所述后弹性顺梁、后刚性顺梁的一端分别固定在所述后横梁上,另一端分别插装在所述主支撑横梁和辅支撑横梁上方的固定导套中,并在所述后横梁的带动下沿所述主支撑横梁和辅支撑横梁上方的固定导套往复移动;所述边刚性顺梁的一端固定在所述后横梁的端部,另一端插装在所述主支撑横梁和辅支撑横梁上方的限位导套中。
2.根据权利要求I所述的伸缩式掘进及时支护装置,其特征在于:所述前横梁、中横梁、后横梁、主支撑横梁和辅支撑横梁的两端分别通过复位橡胶和销轴铰接在所述液压立柱的柱头上。
3.根据权利要求I所述的伸缩式掘进及时支护装置,其特征在于:所述前弹性顺梁、中弹性顺梁、后弹性顺梁均是由刚性箱体制成的前段与由层叠状板式弹簧制成的后段固定连接而成的组装式结构。
4.根据权利要求I所述的伸缩式掘进及时支护装置,其特征在于:所述辅支撑横梁外侧铰接有摆梁。
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