CN102322281B - 井巷快掘超前支护综合装置 - Google Patents

Abstract

本发明具体为井巷快掘超前支护综合装置，解决了现有巷道快速掘进中超前支护装置工作速度慢速度慢、适用范围窄、不能快速打注锚杆的问题。井巷快掘超前支护综合装置，包括两根并列设置的滑轨，滑轨上从前到后并列布置有三个门型支架，滑轨前端固定有锚杆打注支架，锚杆打注支架的两个液压油缸顶端之间连有锚杆打注横梁，锚杆打注横梁上均布设有若干锚杆机头安装底盘，门形支架Ⅰ前侧面水平布置若干前探梁，滑轨内轨道上套有与门形支架Ⅲ的滑块固定的轨座Ⅱ，轨座Ⅰ与轨座Ⅱ之间连有推动液压油缸，轨座Ⅰ与门形支架Ⅰ的滑块之间为可拆连接。本发明结构巧妙合理、性能可靠、安装简便、操作方便、适应巷道范围广。

Description

井巷快掘超前支护综合装置

技术领域

本发明涉及井巷掘进时的支护设备，具体为一种井巷快掘超前支护综合装置。

背景技术

我国巷道快速掘进方式中最主要的方式是悬臂式掘进机与 MQT系列锚杆钻机，SPJ-650型胶带输送机配套技术作业线，也称为巷道综合机械化掘进，但是综掘单进水平仍然徘徊在350米左右。巷道掘进超前临时支护安全问题是困扰煤矿生产多年的一项技术难题。国内煤矿巷道掘进中普遍提到使用的临时支护形式是吊环（U型卡）串梁和支柱加横梁两种支护形式，这两种方式都存在着安全不可靠、操作难度大 、支护强度低 、空顶区锚固作业等安全隐患，使用一掘一支施工工艺，循环作业时间长，制约掘进效率提高。随着综采技术的发展，国内已出现了年产几百万吨级、甚至千万吨级超级工作面，使年消耗回采巷道数量大幅度增加，而且现在综合机械化掘进速度远满足不了煤矿采掘抽衔接宽松顺畅、环节能力的提升、高产稳产安全发展要求。所以国内煤矿采取的措施是增加掘进队组解决采掘衔接紧张局面，然而掘进队组为了追求进尺，经常出现跨工序作业、超控顶作业、支护不及时、空顶时间长，锚杆锚固力达不到支护要求、不按正规循环组织生产等违章作业现象。因此、需要一种体积小、结构相对简单、性能可靠、安装简便、操作简单、适合于井下工作环境的人工控制的实用新型附属机械装置，用于掘进工作面超前临时支护、快速打注锚杆、锚索、架设工字钢棚梁实现综合机械化安全高效快速掘进。

从2010年部分生产矿井（西山煤电集团公司杜儿坪矿、马兰矿、镇城底矿、霍州煤电干河矿等）开始进行悬臂式掘进机机载临时支护装置试用，实现了机械化临时支护，淘汰了吊环（U型卡）串梁和支柱加横梁两种人工支护形式。但是掘进机机载临时支护装置存在以下问题：（1）该装置对顶板最大支撑力只有1.5吨，只有在地质条件好的情况下起到护顶作用。（2）如果顶板压力大破碎、掉皮或地质条件变化无常时，该装置不起作用。（3）该装置装配在掘进机悬臂上挡住司机视线及掘进机前照明灯干扰正常截割作业。（4）巷道高度低于3.0米时该装置不能顺利翻转打开收回，巷道高度大于4.0米时该装置不能使用。（5）机载前探支护装置护顶面积小只有2.5×2.5平方米。（6）机载超前临时支护时,只能打注巷道两帮侧的顶锚杆,其它部位的顶锚杆,只有机载超前支护装置收回方可打注。（7）使用机载临时支护装置进行支护工序作业制约掘进效率提高。

发明内容

本发明为了解决现有巷道快速掘进中超前支护装置工作速度慢、适用范围窄、不能快速打注锚杆的问题，提供了一种井巷快掘超前支护综合装置。

本发明是采用如下技术方案实现的：井巷快掘超前支护综合装置，其特征在于：包括两根并列设置的滑轨，每根滑轨上设有内轨道槽、外轨道槽两个并排的轨道槽；滑轨上从前到后并列布置有门形支架Ⅰ、门形支架Ⅱ、门形支架Ⅲ三个门型支架，每个门形支架包括两个支架座，每个支架座上固定有一个套在滑轨外轨道槽上的滑块，每个支架座的上下表面各插固有一根液压支柱，支架座上方的两个液压支柱顶端之间连有横梁；滑轨前端固定有锚杆打注支架，锚杆打注支架包括两个分别套在滑轨内轨道槽上的轨座Ⅰ，两个轨座Ⅰ内侧分别竖直固定一个液压油缸，两个液压油缸顶端之间连有锚杆打注横梁，锚杆打注横梁上均布设有若干锚杆机头安装底盘；门形支架Ⅰ的横梁上水平设置若干前探梁，滑轨内轨道槽上套有与门形支架Ⅲ的滑块固定的轨座Ⅱ，轨座Ⅰ与轨座Ⅱ之间连有推动液压油缸，轨座Ⅰ与门形支架Ⅰ的滑块之间为可拆连接。支架座的上下表面插固液压支柱的方式，支架座、轨座Ⅱ上固定滑块的方式，滑块、轨座Ⅰ、轨座Ⅱ套在滑轨上的方式、轨座Ⅰ与门形支架Ⅰ的滑块之间的可拆连接的方式，这些都是本领域技术人员容易想到和实现的。定义滑轨固定有锚杆打注支架的一端为前端，定义各个部件安装后两条滑轨之间的部分为内侧。井巷快掘超前支护综合装置装配完毕后，准备工作包括将钢带横向按作业规程规定要求的排距摆放在门形支架Ⅰ前探梁上，钢筋网摆放在钢带上，前探梁上的弹簧顶丝销将其卡住及用12#铁丝捆帮紧，掘进机割够1.6 至3.2米，将截割头落下，并将掘进机和切割头闭锁，井巷快掘超前支护综合装置准备开始工作。

具体工作过程中：

第一步，门形支架Ⅱ、门形支架Ⅲ的液压支柱伸长，支撑住巷道顶底板，装上轨座Ⅰ与门形支架Ⅰ的滑块之间的可拆连接，门形支架Ⅰ的液压支柱缩短，推动液压油缸伸长，带动门形支架Ⅰ和锚杆打注支架前移。前移到位后，门形支架Ⅰ的液压支柱伸长支撑住顶底板。

第二步，门形支架Ⅲ的液压支柱缩短，推动液压油缸缩短，带动门形支架Ⅲ前移。

第三步，拆掉轨座Ⅰ与门形支架Ⅰ的滑块之间的可拆连接，门形支架Ⅱ的液压支柱缩短，推动液压油缸伸长，带动锚杆打注支架和门形支架Ⅱ前移。前移到位后，门形支架Ⅱ的液压支柱伸长支撑住巷道顶底板，液压油缸伸长带动装好钻头的锚杆打注横梁上升到位，钻机转动打锚眼，锚杆打注横梁下降，装入锚杆，锚杆打注横梁上升打注第一排锚杆。打注完毕后锚杆打注横梁下降，换装钻头，推动液压油缸缩短带动锚杆打注支架达到第二排锚杆位置，锚杆打注横梁上升，钻机转动打第二排锚眼，然后换装锚杆打注第二排锚杆。

第四步，锚杆打注支架的液压油缸缩短，推动液压油缸继续缩短使得锚杆打注支架与门形支架Ⅰ到达同一位置。然后一个工作循环结束，进入下一次掘进工作循环。

本发明的有益效果如下：井巷快掘超前支护综合装置结构巧妙合理、性能可靠、安装简便、操作方便、适应巷道范围广、可配套机型多、工作过程符合《煤矿安全规程》有关规定。

1、实现煤矿井下巷道超快掘进。制约综合机械化掘进效率的主要原因是支护工序, 例如巷道断面为高（3.2米）╳宽（4.2米)，掘进2.0米巷道，掘进机割煤需要30分钟，停机进行巷道永久性支护需要90分钟，其中打注锚杆需要70分钟，中间环节需要20分钟，四六制作业，三个生产班，一个检修班。由于种种原因生产班实际有效作业时间为300分钟，一个生产班进尺5米。如果采用井巷快掘超前支护综合装置配合掘进机作业，掘进机割煤需要30分钟，停机进行巷道永久性支护需要30分钟，其中打注锚杆需要15分钟，中间环节需要10分钟，四六制作业，三个生产班，一个检修班。由于种种原因生产班实际有效作业时间为300分钟，一个生产班进尺10米。

2、实现机械化超前临时有效支护，实现快速打注锚杆、锚索、架设工字钢棚梁，实现了锚网的机械化铺架。

3、消灭空顶作业，减少顶板离层。人员始终在巷道顶板有效支护的环境中施工作业，消除工人对高危作业环境的心理精神负担，减轻工人劳动强度。

4、工序集成化，提高有效开机时间、减少工序循环次数、减少工序循环占用时间。

附图说明

图1为本发明的主视结构示意图；

图2为本发明的俯视结构示意图；

图3为本发明的侧视结构示意图；

图4为门形支架Ⅰ的结构示意图；

图5为锚杆打注支架的结构示意图；

图6为滑轨的横截面图；

图7为支架座的立体结构示意图；

图8为滑块的立体结构示意图；

图9为轨座Ⅱ的立体结构示意图；

图10为轨座Ⅰ的立体结构示意图。

图中：1-滑轨，2-门形支架Ⅰ，3-门形支架Ⅱ，4-门形支架Ⅲ，5-支架座，6-液压支柱，7-横梁，8-锚杆打注支架，9-轨座Ⅰ，10-液压油缸，11-锚杆打注横梁，12-锚杆机头安装底盘，13-前探梁，14-轨座Ⅱ，15-推动液压油缸，16-滑块，17-内轨道槽，18-外轨道槽，19-销孔Ⅰ，20-液压支柱插孔，21- U型槽Ⅰ，22-装配孔Ⅰ，23-凸起，24-销孔Ⅱ，25-装配孔Ⅱ，26-双耳卡槽，27-液压油缸套，28-销孔Ⅲ，29- U型槽Ⅱ，30-U形槽Ⅲ。

具体实施方式

井巷快掘超前支护综合装置，其特征在于：包括两根并列设置的滑轨1，每根滑轨上设有内轨道槽17、外轨道槽18两个并排的轨道槽；滑轨1上从前到后并列布置有门形支架Ⅰ2、门形支架Ⅱ3、门形支架Ⅲ4三个门型支架，每个门形支架包括两个支架座5，每个支架座5上固定有一个套在滑轨1外轨道槽18上的滑块16，每个支架座5的上下表面各插固有一根液压支柱6，支架座5上方的两个液压支柱6顶端之间连有横梁7；滑轨1前端固定有锚杆打注支架8，锚杆打注支架8包括两个分别套在滑轨1内轨道槽17上的轨座Ⅰ9，两个轨座Ⅰ9内侧分别竖直固定一个液压油缸10，两个液压油缸10顶端之间连有锚杆打注横梁11，锚杆打注横梁11上均布设有若干锚杆机头安装底盘12；门形支架Ⅰ2的横梁7上水平设置若干前探梁13，滑轨1内轨道槽17上套有与门形支架Ⅲ4的滑块16固定的轨座Ⅱ14，轨座Ⅰ9与轨座Ⅱ14之间连有推动液压油缸15，轨座Ⅰ9与门形支架Ⅰ2的滑块16之间为可拆连接。

具体实施方式中：

支架座5上下表面开有液压支柱插孔20，支架座5左右侧壁开有与液压支柱插孔20相通的销孔Ⅰ19，液压支柱6的端部开有与支架座（5）左右侧壁上的销孔Ⅰ（19）相配合的通孔，通孔与销孔Ⅰ19之间插有销杆。相比本领域技术人员所能想到的液压支柱6与支架座5之间的插固结构，这种结构更为简单有效。

支架座5内侧面开有卡在滑块16上下表面以及外侧面的U型槽Ⅰ21，支架座5外侧面开有装配孔Ⅰ22，滑块16外侧面开有与支架座5上的装配孔Ⅰ22位置对应的装配孔Ⅱ25，装配孔Ⅱ25与装配孔Ⅰ22中插有连接销轴；轨座Ⅰ9、轨座Ⅱ14外侧设有卡在滑块16上下表面以及内侧面的U型槽Ⅱ29。相比本领域技术人员所能想到的支架座5与滑块16之间的固定结构以及轨座Ⅰ9、轨座Ⅱ14与滑块16的配合，这种结构更为简单有效，且节省空间。

滑块16的内侧面开有U形槽Ⅲ30，滑块16U形槽Ⅲ30的上下端面设有卡在滑轨1外轨道槽18上的凸起23；轨座Ⅰ9、轨座Ⅱ14的U型槽Ⅱ29的上下端面设有卡在滑轨1内轨道槽17上的凸起23。相比本领域技术人员所能想到的滑块16、轨座Ⅰ9、轨座Ⅱ14套在滑轨1上的结构，这种结构更为简单有效。

轨座Ⅰ9内侧面设有用于固定液压油缸10的液压油缸套27。轨座Ⅰ与轨座Ⅱ的区别在于加设液压油缸套27。这种结构方便统一生产制造且更便于液压油缸10与轨座Ⅰ9之间的连接固定。

门形支架Ⅰ2的横梁7与前探梁13是滑动连接；锚杆打注横梁11与锚杆机头安装底盘12是滑动连接。滑动连接的实现可以是多种方式，这有利于改变前探梁13与锚杆机头安装底盘12的布置数量和布置位置。本实施方式中采用三个前探梁13和五个锚杆机头安装底盘12。

轨座Ⅰ9、轨座Ⅱ14上表面设有固定推动液压油缸15的双耳卡槽26，推动液压油缸15端部设有卡入双耳卡槽26内的单耳卡槽，双耳卡槽26与单耳卡槽之间插有销。相比本领域技术人员所能想到的推动液压油缸15两端的固定结构，这种结构更为简单有效。

轨座Ⅰ9、轨座Ⅱ14的上表面开有销孔Ⅲ28，门形支架Ⅰ2的滑块16上表面开有与轨座Ⅰ9上表面的销孔Ⅲ28位置对应的销孔Ⅱ24，门形支架Ⅱ3的滑块16上表面开有与轨座Ⅱ14上表面的销孔Ⅲ28位置对应的销孔Ⅱ24，销孔Ⅱ24与销孔Ⅲ28插有销。门形支架Ⅱ3与轨座Ⅱ14通过该方式实现连接固定。且销可以随时拔出插入，门形支架Ⅰ2与轨座Ⅰ9实现可拆连接，这种结构更简单方便。

工作过程如下：

第一步，门形支架Ⅱ3、门形支架Ⅲ4的液压支柱伸长，支撑住巷道顶底板，插入轨座Ⅰ9与门形支架Ⅰ2的滑块16之间的销，门形支架Ⅰ2的液压支柱6缩短，推动液压油缸15伸长，带动门形支架Ⅰ2和锚杆打注支架8前移。前移到位后，门形支架Ⅰ2的液压支柱6伸长支撑住顶底板。

第二步，门形支架Ⅲ4的液压支柱6缩短，推动液压油缸15缩短，带动门形支架Ⅲ4前移。

第三步，拔出轨座Ⅰ9与门形支架Ⅰ2的滑块16之间的销，门形支架Ⅱ3的液压支柱6缩短，推动液压油缸15伸长，带动锚杆打注支架8和门形支架Ⅱ3前移。前移到位后，门形支架Ⅱ3的液压支柱6伸长支撑住巷道顶底板，液压油缸10伸长带动装好钻头的锚杆打注横梁11上升到位，钻机转动打锚眼，锚杆打注横梁11下降，装入锚杆，锚杆打注横梁11上升打注第一排锚杆。打注完毕后锚杆打注横梁11下降，换装钻头，推动液压油缸15缩短带动锚杆打注支架8达到第二排锚杆位置，锚杆打注横梁11上升，钻机转动打第二排锚眼，然后换装锚杆打注第二排锚杆。

第四步，锚杆打注支架8的液压油缸10缩短，推动液压油缸15继续缩短使得锚杆打注支架8与门形支架Ⅰ2到达同一位置。然后一个工作循环结束，进入下一次掘进工作循环。 

Claims (7)

1.一种井巷快掘超前支护综合装置，其特征在于：包括两根并列设置的滑轨（1），每根滑轨（1）上设有内轨道槽（17）、外轨道槽（18）两个并排的轨道槽；滑轨（1）上从前到后并列布置有门形支架Ⅰ（2）、门形支架Ⅱ（3）、门形支架Ⅲ（4）三个门型支架，每个门形支架包括两个支架座（5），每个支架座（5）上固定有一个套在滑轨（1）外轨道槽（18）上的滑块（16），每个支架座（5）的上下表面各插固有一根液压支柱（6），支架座（5）上方的两个液压支柱（6）顶端之间连有横梁（7）；滑轨（1）前端固定有锚杆打注支架（8），锚杆打注支架（8）包括两个分别套在滑轨（1）内轨道槽（17）上的轨座Ⅰ（9），两个轨座Ⅰ（9）内侧分别竖直固定一个液压油缸（10），两个液压油缸（10）顶端之间连有锚杆打注横梁（11），锚杆打注横梁（11）上均布设有若干锚杆机头安装底盘（12）；门形支架Ⅰ（2）的横梁（7）上水平设置若干前探梁（13），滑轨（1）内轨道槽（17）上套有与门形支架Ⅲ（4）的滑块（16）固定的轨座Ⅱ（14），轨座Ⅰ（9）与轨座Ⅱ（14）之间连有推动液压油缸（15），轨座Ⅰ（9）与门形支架Ⅰ（2）的滑块（16）之间为可拆连接。

2.根据权利要求1所述的井巷快掘超前支护综合装置，其特征在于：支架座（5）上下表面开有液压支柱插孔（20），支架座（5）左右侧壁开有与液压支柱插孔（20）相通的销孔Ⅰ（19），液压支柱（6）的端部开有与支架座（5）左右侧壁上的销孔Ⅰ（19）相配合的通孔，通孔与销孔Ⅰ（19）之间插有销杆。

3.根据权利要求1或2所述的井巷快掘超前支护综合装置，其特征在于：支架座（5）内侧面开有卡在滑块（16）上下表面以及外侧面的U型槽Ⅰ（21），支架座（5）外侧面开有装配孔Ⅰ（22），滑块（16）外侧面开有与支架座（5）上的装配孔Ⅰ（22）位置对应的装配孔Ⅱ（25），装配孔Ⅱ（25）与装配孔Ⅰ（22）中插有连接销轴；轨座Ⅰ（9）、轨座Ⅱ（14）外侧设有卡在滑块（16）上下表面以及内侧面的U型槽Ⅱ（29）。

4.根据权利要求3所述的井巷快掘超前支护综合装置，其特征在于：滑块（16）的内侧面开有U形槽Ⅲ（30），滑块（16）U形槽Ⅲ（30）的上下端面设有卡在滑轨（1）外轨道槽（18）上的凸起（23）；轨座Ⅰ（9）、轨座Ⅱ（14）的U型槽Ⅱ（29）的上下端面设有卡在滑轨（1）内轨道槽（17）上的凸起（23）。

5.根据权利要求1所述的井巷快掘超前支护综合装置，其特征在于：轨座Ⅰ（9）内侧面设有用于固定液压油缸（10）的液压油缸套（27）。

6.根据权利要求1所述的井巷快掘超前支护综合装置，其特征在于：门形支架Ⅰ（2）的横梁（7）与前探梁（13）是滑动连接；锚杆打注横梁（11）与锚杆机头安装底盘（12）是滑动连接。

7.根据权利要求1所述的井巷快掘超前支护综合装置，其特征在于：轨座Ⅰ（9）、轨座Ⅱ（14）上表面设有固定推动液压油缸（15）的双耳卡槽（26），推动液压油缸（15）端部设有卡入双耳卡槽（26）内的单耳卡槽，双耳卡槽（26）与单耳卡槽之间插有销。

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