CN102748051A - 一种机载式临时支护机 - Google Patents

Abstract

本发明涉及煤矿综掘巷道顶板的支护机械，具体为一种机载式临时支护机，解决超前支护距离、支撑能力和支护面积等，保证操作过程中具有良好视线等问题。该支护机安装在掘进机截割部位上，在截割部与单层支护架体之间安装有前垂直升降支撑装置和后垂直升降支撑装置。单层支护架体为单层主、副架梁展开式结构，单层支护架体侧伸缩支撑梁的左、右两端分别铰接两侧探梁，两侧探梁之间平行设置两前伸缩梁，前伸缩梁外筒前端与内弧形承重钢板连接，前伸缩梁外筒与侧伸缩支撑梁连接，前伸缩梁内筒前端连接前探梁，前伸缩梁内筒后端与连杆连接，连杆的另一端与侧探梁前部耳板铰接。该支护机采用前垂直升降支撑技术，实现了“超前支护”的技术要求。

Description

一种机载式临时支护机

技术领域

本发明涉及煤矿综掘巷道顶板的支护机械，具体为一种机载式临时支护机，它是在现有掘进机上附加的机械式临时支护方式，是二机合一的机载式临时支护装置。

背景技术

煤矿井下综掘巷道掘进后的临时支护工作，是一项艰苦复杂而又效率极低的工作，主要原因是掘进机与锚杆支护分体式工作，造成了大量的时间浪费，人工支护不但劳动强度大，而且工作效率又低，矿工站在裸露的顶板下面工作，危险性非常高。所以，一种能够替代人工操作的“机载式临时支护机”就成为矿工们梦寐以求的支护产品。

目前，国内煤矿综掘巷道的临时支护工作普遍采用窜管和支柱加横梁两种结构方式。该种支护方式不但劳动强度大、支护时间长，同时危险性又极高。由于支护面积小，护顶力差，也是导致易发生顶板沉降和变形的重要原因。

另外，对于目前顶板较低、支护面积要求又较大的综掘巷道，就需要支护架体具有同时向前及两侧展开的功能，而目前国内其他采用双层梁结构形式的支护机，由于机械总高度的过度增加，总不能满足掘进机现场实际工作的需求。

发明内容

本发明的目的在于提供一种机载式临时支护机，该支护机着重解决了现有技术对于要求超前支护距离远、支撑力强、支护面积大及巷道适应性广等问题。

本发明的技术方案是：

一种机载式临时支护机，该支护机安装于掘进机截割部位上，该支护机设有单层支护架体，在掘进机截割部与单层支护架体之间安装有前垂直升降支撑装置和后垂直升降支撑装置。

所述的机载式临时支护机，前垂直升降支撑装置采用垂直升降支撑结构，在掘进机截割部的保护筒上设有前垂直升降支撑装置底座，前垂直升降支撑装置的底端与前垂直升降支撑装置底座铰接，前垂直升降支撑装置的前端与单层支护架体的滑动连接装置采用十字轴方式滑动连接。

所述的机载式临时支护机，前垂直升降支撑装置为外保护筒内设置前垂直升降支撑油缸，前垂直升降油缸的活塞杆上安装有尼龙滑块，前垂直升降油缸活塞杆与前垂直升降支撑装置外保护筒间采用滑动方式连接。

所述的机载式临时支护机，该支护机还设有垂直翻转油缸，垂直翻转油缸的尾端与掘进机回转台销轴铰接，垂直翻转油缸的活塞杆端与后垂直升降支撑装置上的翻转板铰接；后垂直升降支撑装置的定位销孔与掘进机截割部减速机销轴铰接，后垂直升降支撑装置的伸缩内筒与单层支护架体的侧伸缩支撑梁通过十字轴安装块铰接。

所述的机载式临时支护机，单层支护架体为前探梁、前伸缩梁、侧探梁、侧伸缩支撑梁、连杆和内弧形承重钢板，采用单层设置的结构，具体结构如下：

侧伸缩支撑梁的两端分别铰接两侧探梁，两侧探梁之间平行设置两前伸缩梁，两前伸缩梁的外筒前部内侧与内弧形承重钢板连接，两前伸缩梁的外筒后端与侧伸缩支撑梁连接，两前伸缩梁内筒前端连接前探梁，两前伸缩梁内筒后部外侧分别与连杆的一端滑动连接，连杆的另一端与侧探梁铰接；

两前伸缩梁外筒间平行设置一对内弧形承重钢板，在内弧形承重钢板的弧形面侧设置滑动连接装置，前垂直升降支撑装置与单层支护架体之间通过滑动连接装置滑动连接。

所述的机载式临时支护机，滑动连接装置上设置长销轴和可在长销轴上滑动的十字轴安装块，十字轴安装块上开有十字轴销孔，十字轴销孔中插装有十字轴销轴，前垂直升降支撑装置与单层支护架体通过销轴同十字轴安装块铰接，前垂直升降支撑装置与滑动连接装置间通过十字轴安装块滑动连接。

所述的机载式临时支护机，前伸缩梁内筒外侧安装有推拉滑块，前伸缩梁的外侧设置连杆安装架，连杆的一端与前伸缩梁内筒通过推拉滑块、拉杆及滑动销轴与连杆安装架滑动连接，连杆的另一端与侧探梁的前部耳板铰接。

所述的机载式临时支护机，连杆安装架与前伸缩梁的连接面开有滑块孔槽，滑块孔槽中设置沿滑块孔槽往复运动的拉杆，拉杆的一端与连杆的一端铰接，铰接点销轴为滑动销轴，拉杆的另一端穿设于推拉滑块的中心孔，拉杆与推拉滑块滑动连接；连杆安装架两侧护板上对称开有护板滑动槽，滑动销轴两端与护板滑动槽滑动配合。

所述的机载式临时支护机，前探梁中装有可伸缩的前探梁副梁，侧探梁中装有可伸缩的侧探梁副梁，侧伸缩支撑梁中装有伸缩内筒。

所述的机载式临时支护机，该支护机通过定位销轴安装于掘进机截割部上，与掘进机形成一体化连接。

本发明的设计原理如下：

本发明机载式临时支护机采用单层支护架体结构，主要由单层支护架体、前垂直升降支撑装置、后垂直升降支撑装置、垂直翻转油缸及液压系统等组成。单层支护架体由前探梁、前探梁副梁、侧探梁、侧探梁副梁、前伸缩梁、侧伸缩支撑梁、连杆、连杆安装架和内弧形承重钢板等组成。

将垂直翻转油缸尾端及后垂直升降支撑装置定位销孔分别安装在掘进机截割部左右销轴上，垂直翻转油缸另一端与后垂直升降支撑装置翻转板铰接，后垂直升降支撑装置伸缩内筒耳板与单层支护架体的侧伸缩支撑梁十字轴铰接。

前垂直升降装置底座设置在掘进机截割部保护筒上，底座耳板与前垂直升降支撑装置底端耳板铰接，前垂直升降支撑装置前端与单层支护架体滑动连接装置间采用十字轴方式滑动连接。为确保掘进机截割头550mm伸缩功能不受影响，在前垂直升降支撑装置外筒（保护筒）与前垂直升降支撑油缸的活塞杆间增设了尼龙块滑动方式作为连接，该种方式与滑动连接装置共同作用，保证了掘进机截割部伸缩功能不受到任何影响。

推拉滑块受前伸缩梁内筒作用时向前移动，同时又带动拉杆、滑动销轴并最终推动连杆向前移动，由于连杆与侧探梁的构成为半径位移式伸展结构，随着连杆不断地向前移动，侧探梁前部的伸展随即展开。

本发明的有益效果是：

1、本发明支护机采用的是可向前及两侧同时伸展的单层支护架体，单层支护架体为前探梁、前伸缩梁、侧探梁、侧伸缩支撑梁、连杆、连杆安装架、内弧形承重钢板、滑动连接装置单层设置的结构，单层支护架体前部侧伸缩结构为半径位移式伸展结构，该结构趋于合理性地克服了对于巷道顶板低、支护面积要求大的技术难点，掘进机工作时，支护架体超出掘进机截割部盖板距离小于180mm，完全适合2.55m巷道临时支护的使用需要。

2、本发明机载式临时支护机，通过掘进机截割部左右销轴安装于截割部位上，与掘进机截割部形成机载式连接。该支护机具有支护架体前—侧探梁展开、升降、超前支护等功能，特别是该支护机加装了前垂直升降支撑装置后，使得该支护机的支撑能力得到了根本性改变，极大地增强了该支护机的超前支护能力，该产品不仅能完成一般巷道的临时性支护，对于巷道断面空顶区域易发生变形和沉降离层的巷道，同样也适用于超前支护。

3、本发明机载式临时支护机把矿工从危险的环境中解脱出来，让井下最危险的人工劳动实现机械化操作。

4、本发明机载式临时支护机将使巷道综掘进尺效率得到大幅度的提高。

5、本发明机载式临时支护机设计合理、灵活简便，可以适用于多种巷道的支护要求，并且具有真正的超前支护功能，能够完成巷道掘进与机械化支护连续性工作，不但提高了掘、护效率，同时也提高了矿工井下作业的安全性，而且也极大地降低了操作者的劳动强度。

6、本发明机载式临时支护机通过定位销轴与掘进机截割部进行连接，由于该产品采用了前垂直升降支撑装置，完全实现了超前支护的根本意义。

7、本发明机载式临时支护机，适用于各种不同类型的巷道，前部侧伸缩结构方式采用半径位移式伸展结构。

8、本发明机载式临时支护机，利用掘进机液压泵站，采用全液压驱动控制，简化了整机的结构，最大程度地降低了整机的空间尺寸。

9、本发明机载式临时支护机为模块化设计，结构紧凑，具有独立性，可广泛用于各种型号掘进机上配套使用，增加了掘进机的超前支护功能。

总之，本发明重点解决了超前支护距离、支撑能力和支护面积等参数外，同时也保证了机手操作过程中具有良好视线等问题。该支护机安装在掘进机截割部位上，在截割部与单层支护架体之间安装有前垂直升降支撑装置和后垂直升降支撑装置。单层支护架体为单层主、副架梁展开式结构，单层支护架体侧伸缩支撑梁的左、右两端分别铰接两侧探梁，两侧探梁之间平行设置两前伸缩梁，前伸缩梁外筒前端与内弧形承重钢板连接，前伸缩梁外筒与侧伸缩支撑梁连接，前伸缩梁内筒前端连接前探梁，前伸缩梁内筒后端与连杆连接，连杆的另一端与侧探梁前部耳板铰接。该支护机由于采用了前垂直升降支撑技术，使得该装置的支撑能力得到了根本性改变，真正实现了“超前支护”的技术要求。

附图说明

图1-图2为本发明的机载式临时支护机结构示意图和工作状态图。

其中，图1为采用单层支护架体时的结构示意图；图2为采用单层支护架体时的工作状态图。

图3为本发明单层支护架体结构示意图。

图4为本发明单层支护架体工作状态图。

图5-图8为本发明机载式临时支护机的工作过程示意图。其中，图5为初始状态；图6为支护机升起时最高点距顶板状态；图7为支护机工作预备状态；图8为支护机的工作状态。

图9-图10为连杆安装架的结构示意图。其中，图9为主视图；图10为俯视图。

图11-图12为滑动连接装置的结构示意图。其中，图11为主视图；图12为侧视图。

图13-图14为前垂直升降支撑装置十字轴的结构示意图。其中，图13为主视图；图14为侧视图。

图15-图16为前垂直升降支撑装置外保护筒与前垂直升降支撑油缸活塞杆间的连接示意图。其中，图15为主视图；图16为俯视图。

图17-图18为后垂直升降支撑装置十字轴的结构示意图。其中，图17为主视图；图18为侧视图。

图中，1单层支护架体；2垂直翻转油缸；3前垂直升降支撑装置；4后垂直升降支撑装置；5前垂直升降支撑装置底座；6翻转板；7前探梁；8前伸缩梁；9侧伸缩支撑梁；10侧探梁；11连杆；12连杆安装架；13推拉滑块；14滑块孔槽；15拉杆；16滑动销轴；17护板滑动槽；18滑动连接装置；19内弧形承重钢板；20十字轴安装块Ⅰ；21十字轴销孔Ⅰ；22十字轴销轴；23长销轴；24前伸缩梁内筒；25侧伸缩支撑梁内筒；26前探梁副梁；27侧探梁副梁；28尼龙滑块；29前垂直升降支撑装置外保护筒；30掘进机截割部；31掘进机回转台销轴；32掘进机减速机销轴；33机载式临时支护机；34巷道；35顶板；36活塞杆；37十字轴安装块Ⅱ；38十字轴销孔Ⅱ；39十字轴销孔Ⅲ；40连接板Ⅰ；41连接板Ⅱ。

具体实施方式

本发明机载式临时支护机安装于待支护部件（如：掘进机等）上，该支护机设有单层支护架体，在待支护部件与单层支护架体之间加装前垂直升降支撑装置和后垂直升降支撑装置。

如图1~4所示，该机载式临时支护机通过定位销轴安装于掘进机的截割部30上，与掘进机截割部形成机载式一体化连接。在掘进机截割部30与单层支护架体1之间加装前垂直升降支撑装置3和后垂直升降支撑装置4。该机载式临时支护机主要包括：单层支护架体1、垂直翻转油缸2、前垂直升降支撑装置3、后垂直升降支撑装置4等，具体结构如下：

垂直翻转油缸2的一端（尾端）同掘进机回转台销轴31铰接，垂直翻转油缸2的另一端（活塞杆端）与后垂直升降支撑装置4上的翻转板6铰接；后垂直升降支撑装置4的定位销孔同掘进机截割部减速机销轴32铰接，后垂直升降支撑装置4的伸缩内筒（耳板）与单层支护架体1的侧伸缩支撑梁9通过十字轴安装块Ⅱ37铰接，十字轴安装块Ⅱ37的上、下分别开有十字轴销孔Ⅱ38和十字轴销孔Ⅲ39，所述两个销孔呈十字形开设，十字轴销孔Ⅱ38与侧伸缩支撑梁9通过销轴连接，便于控制单层支护架体1前后摆动；十字轴销孔Ⅲ39与后垂直升降支撑装置4的伸缩内筒通过销轴连接，便于控制单层支护架体1左右摆动（图2、图17、图18）。垂直翻转油缸2作用时，将前、后垂直升降支撑装置推向垂直或向截割头处形成一定偏转，同时带动单层支护架体前移升高。

前垂直升降支撑装置3采用垂直升降支撑结构，在掘进机截割部的保护筒上设有前垂直升降支撑装置底座5，前垂直升降支撑装置3的一端（底端）与前垂直升降支撑装置底座5（耳板）铰接，前垂直升降支撑装置3的另一端（前端）与单层支护架体1的滑动连接装置18铰接。

本发明在掘进机截割部30与单层支护架体1之间加装了前垂直升降支撑装置3，使得其真正具有了超前支护功能，完全实现了超前支护的根本含义，使其既适用于一般性巷道，也适用于易发生变形和沉降离层的巷道使用。

如图3~4所示，本发明单层支护架体1为前探梁7、前伸缩梁8、侧伸缩支撑梁9、侧探梁10、连杆11、连杆安装架12、滑动连接装置18和内弧形承重钢板19，采用单层设置的结构，具体结构如下：

侧伸缩支撑梁9的两端分别铰接两侧探梁10，两侧探梁10之间平行设置两前伸缩梁8，两前伸缩梁8的外筒前部内侧之前通过两个连接板：连接板Ⅰ40、连接板Ⅱ41连接，两前伸缩梁8的外筒后端与侧伸缩支撑梁9连接，两前伸缩梁8的前伸缩梁内筒24前端连接前探梁7，两前伸缩梁8的前伸缩梁内筒24后部外侧分别与连杆11的一端滑动连接，连杆11的另一端与侧探梁10铰接。前伸缩梁8内筒外侧安装有推拉滑块13，前伸缩梁8的外侧设置连杆安装架12，连杆11的一端与前伸缩梁8的前伸缩梁内筒24通过推拉滑块13、拉杆15及滑动销轴16与连杆安装架12滑动连接，连杆11的另一端与侧探梁10的前部耳板铰接；

两前伸缩梁8外筒间平行设置一对内弧形承重钢板19，在内弧形承重钢板19的弧形面侧设置滑动连接装置18，前垂直升降支撑装置3与单层支护架体1之间通过滑动连接装置18滑动连接。滑动连接装置18上设置长销轴23和可在长销轴23上滑动的十字轴安装块Ⅰ20，十字轴安装块Ⅰ20上开有十字轴销孔Ⅰ21，十字轴销孔Ⅰ21与长销轴23穿设于十字轴安装块Ⅰ20上的另一销孔呈十字形开设，十字轴销孔Ⅰ21中插装有十字轴销轴22，前垂直升降支撑装置3与单层支护架体1通过十字轴销轴22同十字轴安装块Ⅰ20铰接，最终形成十字轴式的连接方式（图11-12、图13-14）。

连杆安装架12与前伸缩梁8的连接面开有滑块孔槽14，滑块孔槽14中设置沿滑块孔槽14往复运动的拉杆15，拉杆15的一端（耳板）与连杆11的一端（耳板）铰接，铰接点销轴为滑动销轴16，拉杆15的另一端穿设于推拉滑块13的中心孔，拉杆15与推拉滑块13滑动连接；连杆安装架12两侧护板上对称开有护板滑动槽17，滑动销轴16两端与护板滑动槽17滑动配合，滑动销轴16垂直于连杆安装架12在两护板滑动槽17间运行，滑动销轴16受推拉滑块13作用时，带动连杆11沿护板滑动槽17移动运行（图9~10）。

前探梁7中装有可自动伸缩的前探梁副梁26，侧探梁10中装有可自动伸缩的侧探梁副梁27，侧伸缩支撑梁9中装有侧伸缩支撑梁内筒25（图4）。

本发明中，前垂直升降支撑装置3采用垂直升降支撑结构，在单层支护架体1上设有滑动连接装置18，前垂直升降支撑装置外保护筒29内设置前垂直升降支撑油缸，前垂直升降支撑油缸的活塞杆36一端安装有尼龙滑块28，前垂直升降支撑油缸的活塞杆36通过尼龙滑块28与前垂直升降支撑装置外保护筒29滑动配合（图15~图16）。

本发明的连接结构克服了由于掘进机截割部30需有550mm伸缩量的使用要求，既满足了掘进机截割部550mm伸缩量的使用需求。前垂直升降支撑装置3与单层支护架体1之间采用滑动连接方式，又实现了前垂直升降支撑方式的合理安装。

如图5-8所示，本发明的工作过程如下：

（1）掘进机工作完成后，根据不同巷道34的高度和宽度，将掘进机停在适当的位置，为本发明机载式临时支护机33的工作做好准备。

（2）根据巷道顶板35所需支护面积，将支护架体的前、侧伸缩探梁伸出，将锚网或钢带铺设在支护架体表面，通过调整垂直翻转油缸2和前垂直升降支撑装置3及后垂直升降支撑装置4，完成支护架体的移动和升降，使其支护在巷道顶板35的空顶区域，从而完成巷道的支护与锚装工作。

（3）锚装工作完成后，将支护架体收回，掘进机即可立即投入工作，使得巷道掘进开采得以连续性工作。

本发明由于在支护架体的前部加装了前垂直升降支撑装置，同时也实现了超前支护的根本意义，不但可以支护一般巷道或顶板较低巷道，也满足于易发生变形和沉降离层巷道超前支护的使用要求，该设备使井下巷道顶板人工支护劳动转化成机械化操作控制，即解决了掘进机与临时支护分体工作造成的时间上的浪费，同时也解决了矿工劳动强度大、空顶作业危险性高等问题。

本发明机载式临时支护机通过定位销轴安装于掘进机截割部上，与掘进机形成一体化连接，该支护机具有伸缩、折叠、升降、支护架体前、侧翼伸缩功能，特别是该支护机的受力支撑点设计在掘进机截割头后面，由于前、后垂直升降支撑装置的共同作用，使得该支护机的受力状态得到了根本性改变，从而真正地实现了顶板的超前支护。

Claims (10)

1.一种机载式临时支护机，其特征在于：该支护机安装于掘进机截割部位上，该支护机设有单层支护架体，在掘进机截割部与单层支护架体之间安装有前垂直升降支撑装置和后垂直升降支撑装置。

2.按照权利要求1所述的机载式临时支护机，其特征在于：前垂直升降支撑装置采用垂直升降支撑结构，在掘进机截割部的保护筒上设有前垂直升降支撑装置底座，前垂直升降支撑装置的底端与前垂直升降支撑装置底座铰接，前垂直升降支撑装置的前端与单层支护架体的滑动连接装置采用十字轴方式滑动连接。

3.按照权利要求2所述的机载式临时支护机，其特征在于：前垂直升降支撑装置为外保护筒内设置前垂直升降支撑油缸，前垂直升降油缸的活塞杆上安装有尼龙滑块，前垂直升降油缸活塞杆与前垂直升降支撑装置外保护筒间采用滑动方式连接。

4.按照权利要求1所述的机载式临时支护机，其特征在于：该支护机还设有垂直翻转油缸，垂直翻转油缸的尾端与掘进机回转台销轴铰接，垂直翻转油缸的活塞杆端与后垂直升降支撑装置上的翻转板铰接；后垂直升降支撑装置的定位销孔与掘进机截割部减速机销轴铰接，后垂直升降支撑装置的伸缩内筒与单层支护架体的侧伸缩支撑梁通过十字轴安装块铰接。

5.按照权利要求1所述的机载式临时支护机，其特征在于：单层支护架体为前探梁、前伸缩梁、侧探梁、侧伸缩支撑梁、连杆和内弧形承重钢板，采用单层设置的结构，具体结构如下：

侧伸缩支撑梁的两端分别铰接两侧探梁，两侧探梁之间平行设置两前伸缩梁，两前伸缩梁的外筒前部内侧与内弧形承重钢板连接，两前伸缩梁的外筒后端与侧伸缩支撑梁连接，两前伸缩梁内筒前端连接前探梁，两前伸缩梁内筒后部外侧分别与连杆的一端滑动连接，连杆的另一端与侧探梁铰接；

两前伸缩梁外筒间平行设置一对内弧形承重钢板，在内弧形承重钢板的弧形面侧设置滑动连接装置，前垂直升降支撑装置与单层支护架体之间通过滑动连接装置滑动连接。

6.按照权利要求5所述的机载式临时支护机，其特征在于：滑动连接装置上设置长销轴和可在长销轴上滑动的十字轴安装块，十字轴安装块上开有十字轴销孔，十字轴销孔中插装有十字轴销轴，前垂直升降支撑装置与单层支护架体通过销轴同十字轴安装块铰接，前垂直升降支撑装置与滑动连接装置间通过十字轴安装块滑动连接。

7.按照权利要求5所述的机载式临时支护机，其特征在于：前伸缩梁内筒外侧安装有推拉滑块，前伸缩梁的外侧设置连杆安装架，连杆的一端与前伸缩梁内筒通过推拉滑块、拉杆及滑动销轴与连杆安装架滑动连接，连杆的另一端与侧探梁的前部耳板铰接。

8.按照权利要求7所述的机载式临时支护机，其特征在于：连杆安装架与前伸缩梁的连接面开有滑块孔槽，滑块孔槽中设置沿滑块孔槽往复运动的拉杆，拉杆的一端与连杆的一端铰接，铰接点销轴为滑动销轴，拉杆的另一端穿设于推拉滑块的中心孔，拉杆与推拉滑块滑动连接；连杆安装架两侧护板上对称开有护板滑动槽，滑动销轴两端与护板滑动槽滑动配合。

9.按照权利要求5所述的机载式临时支护机，其特征在于：前探梁中装有可伸缩的前探梁副梁，侧探梁中装有可伸缩的侧探梁副梁，侧伸缩支撑梁中装有伸缩内筒。

10.按照权利要求1所述的机载式临时支护机，其特征在于：该支护机通过定位销轴安装于掘进机截割部上，与掘进机形成一体化连接。

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