CN102889089B - 炮掘工作面单柱式超前支护装置 - Google Patents

炮掘工作面单柱式超前支护装置 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种用于炮掘工作面顶板的铰接式单柱超前支护装置。本发明炮掘工作面单柱式超前支护装置，包括单体液压支柱和安装在其上的支护顶梁机构，该机构包括第一固定梁、第一左支撑梁、第一右支撑梁、第一左支护梁和第一右支护梁，第一固定梁的中部固定安装在单体液压支柱的顶端，第一左支撑梁的下端和第一右支撑梁的下端分别与第一固定梁的左右两端铰接，第一左、右支撑梁的上端分别与第一左、右支护梁的接近中部位置铰接，第一左、右支撑梁长度相等，第一左支护梁的右端与第一右支护梁的左端铰接，第一左支护梁和第一右支护梁的上表面均与顶板接触。本装置结构简单、操作简便，能够适用于顶板不平的工况。

Description

炮掘工作面单柱式超前支护装置
技术领域
本发明涉及一种用于矿井顶板的支护装置，特别是涉及一种用于炮掘工作面顶板的铰接式单柱超前支护装置。
背景技术
炮掘工作面不论是人工装煤还是机械装煤，工人都要在爆破后新悬露出来的顶板下出煤和安装支护，冒顶事故时有发生，给工人造成很大的人身危险。另外，处理冒落的矸石和填充空顶均增加了采煤的成本，并且放炮前加固支架和放炮后扶棚等工序增加了工人的无效劳动。为了避免炮掘时顶板出现冒顶事故，现多采用液压支架组成的交替或倒替式超前支架进行超前支护。但这些设备结构复杂，造价高，而且顶板不平的情况适用性差。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种结构简单、成本低、操作简便的炮掘工作面单柱式超前支护装置，能够适用于顶板不平的工况。
本发明炮掘工作面单柱式超前支护装置，包括单体液压支柱，在单体液压支柱的顶端固定安装有支护顶梁机构，支护顶梁机构包括第一固定梁、第一左支撑梁、第一右支撑梁、第一左支护梁和第一右支护梁，第一固定梁的中部固定安装在单体液压支柱的活柱顶端，是指直接连接在活柱的顶端，不是连接在柱帽上，不使用柱帽，第一固定梁与单体液压支柱的轴线垂直，第一左支撑梁的下端与第一固定梁的左端铰接，第一右支撑梁的下端与第一固定梁的右端铰接，第一左支撑梁的上端与第一左支护梁的接近中部位置铰接，第一右支撑梁的上端与第一右支护梁的接近中部位置铰接，第一左支撑梁与第一右支撑梁长度相等，第一左支护梁的右端与第一右支护梁的左端铰接，第一左支撑梁从右到左向上倾斜，第一右支撑梁从左到右向上倾斜，第一左支护梁和第一右支护梁的上表面均与顶板接触。
本发明炮掘工作面单柱式超前支护装置，其中所述支护顶梁机构还包括第一中支护梁，第一左支护梁和第一右支护梁通过第一中支护梁连接，第一左支护梁的右端与第一中支护梁的左端铰接，第一右支护梁的左端与第一中支护梁的右端铰接。
本发明炮掘工作面单柱式超前支护装置，其中所述支护顶梁机构还包括第二左支撑梁和第二右支撑梁，第二左支撑梁的下端铰接在第一固定梁的中部，第二左支撑梁的上端铰接铰接在左滑块上，左滑块滑动地安装在第一左支护梁上，在左滑块上安装有阻止左滑块和第一左支护梁相对运动的锁紧机构，第二左支撑梁与第一左支撑梁长度相等，第二右支撑梁的下端铰接在第一固定梁的中部，第二右支撑梁的上端铰接在右滑块上，右滑块滑动地安装在第一右支护梁上，在右滑块上安装有阻止右滑块和第一右支撑梁相对运动的锁紧机构，第二右支撑梁与第一右支撑梁长度相等，第二左支撑梁的下端的铰接轴与第二右支撑梁的下端的铰接轴为同一根轴。
本发明炮掘工作面单柱式超前支护装置，其中所述支护顶梁机构还包括第二固定梁、前支撑结构和后支撑机构，第二固定梁固定安装在单体液压支柱的顶端，且第二固定梁与第一固定梁垂直相交，前支撑机构包括第三左支撑梁、第三右支撑梁、第二左支护梁、第二中支护梁和第二右支护梁，第三左支撑梁和第三右支撑梁的下端均与第二固定梁的前端铰接，第三左支撑梁的上端与第二左支护梁的中部铰接，第三右支撑梁的上端与第二右支护梁的中部铰接，第三左支撑梁和第三右支撑梁关于第二固定梁对称，第二左支护梁的右端与第二中支护梁的左端铰接，第二右支护梁的左端与第二中支护梁的右端铰接，后支撑机构包括第四左支撑梁、第四右支撑梁、第三左支护梁、第三中支护梁和第三右支护梁，第四左支撑梁和第四右支撑梁的下端均与第二固定梁的后端铰接，第四左支撑梁的上端与第三左支护梁的中部铰接，第四右支撑梁的上端与第三右支护梁的中部铰接，第四左支撑梁和第四右支撑梁关于第二固定梁对称，第三左支护梁的右端与第三中支护梁的左端铰接，第三右支护梁的左端与第三中支护梁的右端铰接，前支撑结构和后支撑机构关于单体液压支柱对称设置，第二左支护梁、第二中支护梁、第二右支护梁、第三左支护梁、第三中支护梁和第三右支护梁均与顶板接触。
本发明炮掘工作面单柱式超前支护装置，其中所述单体液压支柱的底端安装有柱鞋。
本发明炮掘工作面单柱式超前支护装置，当所述支护顶梁机构收缩后，第一左支护梁的下端位于第一左支撑梁的左下侧，第一右支护梁的下端位于第一右支撑梁的右下侧。
本发明炮掘工作面单柱式超前支护装置与现有技术不同之处在于本发明的第一左支护梁和第一右支护梁之间是通过铰接连接，且第一左支护梁通过第一左支撑梁铰接支撑，第一右支护梁通过第一右支撑梁铰接支撑，将现有技术的一根整体结构的支护顶梁，变为两根相互铰接的第一左支护梁和第一右支护梁，第一左支护梁和第一右支护梁之间能够相对转动，可以变化形态以适应不同形状的顶板，从而适用于顶板不平的工况，而且本支护装置结构简单，成本低，当使用时，只需控制单体液压支柱伸长，即可通过第一左支护梁和第一右支护梁实现顶板的支撑，操作简单。
下面结合附图对本发明作进一步说明。
附图说明
图1为本发明炮掘工作面单柱式超前支护装置的实施例1的主视图；
图2为本发明炮掘工作面单柱式超前支护装置的支护顶梁机构的主视图（支撑状态）；
图3为本发明炮掘工作面单柱式超前支护装置的支护顶梁机构的主视图（收缩状态）；
图4为本发明炮掘工作面单柱式超前支护装置的实施例3的主视图。
具体实施方式
实施例1：
如图1所示，本发明炮掘工作面单柱式超前支护装置包括单体液压支柱1，在单体液压支柱1的顶端固定安装有支护顶梁机构2，单体液压支柱的底端安装有柱鞋11。通在单体液压支柱1的底端安装柱鞋11，能够降低对底板的压强。
支护顶梁机构2包括第一固定梁3、第一左支撑梁4、第一右支撑梁5、第一左支护梁6和第一右支护梁7，第一固定梁3的中部固定安装在单体液压支柱1的顶端，第一固定梁3与单体液压支柱1的轴线垂直，第一左支撑梁4的下端与第一固定梁3的左端铰接，第一右支撑梁5的下端与第一固定梁3的右端铰接，第一左支撑梁4的上端与第一左支护梁6的接近中部位置铰接，本实施例中为中部靠右位置。第一右支撑梁5的上端与第一右支护梁7的接近中部位置铰接，本实施例中为中部靠左位置。第一左支撑梁4与第一右支撑梁5长度相等，在图1所示工作状态下，二者关于单体液压支柱1的轴线对称。第一左支护梁6的右端与第一右支护梁7的左端铰接，第一左支护梁6和第一右支护梁7的铰接点位于单体液压支柱1的轴线上。第一左支撑梁4从右到左向上倾斜，第一右支撑梁5从左到右向上倾斜。
由于支护顶梁并非整体结构，而是通过铰接构成的转动副连接，因此，第一左支护梁6和第一右支护梁7可以发生相对运动，变化形态以适应不同形状的顶板。
图2为支护顶梁机构支撑顶板时的状态，此时第一左支护梁6和第一右支护梁7的上表面均与顶板接触，第一左支撑梁4和第一右支撑梁5分别支撑着第一左支护梁6和第一右支护梁7，使支护顶梁机构2构成一个稳定的支护状态，顶板的压力通过第一左支撑梁4、第一左支护梁6和第一右支撑梁5、第一右支护梁7、第一固定梁3传递到单体液压支柱1的活柱上。图3为支护顶梁机构2的收缩搬运状态，第一左支护梁6的下端位于第一左支撑梁4的左下侧，第一右支护梁7的下端位于第一右支撑梁5的右下侧，第一左支护梁6的左端（下端）和第一右支护梁7的右端（下端）均呈圆弧状。在收缩情况下，支护顶梁机构的整体体积紧凑，其内部装置均由第一左支护梁6和第一右支护梁7包围，起到保护内部结构的作用，防止碰撞损伤机构的铰接轴等重要部件。
本超前支护装置使用时，只要将其运输到炮掘工作面位置，将单体液压支柱竖立放好，然后将单体液压支柱的活柱伸出的设定的高度，使支护顶梁机构2的第一左支护梁6和第一右支护梁7支撑顶板；当拆卸本本超前支护装置时，只需将单体液压支柱泄压即可。
实施例2：
本实施例与实施例1的不同之处仅在于支护顶梁机构还包括第一中支护梁，第一左支护梁和第一右支护梁通过第一中支护梁连接，第一左支护梁的右端与第一中支护梁的左端铰接，第一右支护梁的左端与第一中支护梁的右端铰接。通过设置第一中支护梁，能够使支护顶梁机构适应更复杂的顶板形状。
实施例3：
如图4所示，本实施例与实施例1的不同之处仅在于支护顶梁机构2还包括第二左支撑梁9和第二右支撑梁10，第二左支撑梁9的下端铰接在第一固定梁3的中部，第二左支撑梁9的上端铰接在左滑块上，左滑块滑动地安装在第一左支护梁6上，在左滑块上安装有阻止左滑块和第一左支护梁6相对运动的锁紧机构，第二左支撑梁9与第一左支撑梁4长度相等，第二右支撑梁10的下端铰接在第一固定梁3的中部，第二右支撑梁10的上端铰接在右滑块上，右滑块滑动地安装在第一右支护梁7上，在右滑块上安装有阻止右滑块和第一右支撑梁5相对运动的锁紧机构，第二右支撑梁10与第一右支撑梁5长度相等，所述第二左支撑梁9的下端的铰接轴与第二右支撑梁10的下端的铰接轴为同一根轴。本实施例中左滑块和右滑块上安装的锁紧机构可以是通过顶丝顶紧，或者采用中国专利CN 101823531A所公开的锁紧机构。
本发明炮掘工作面单柱式超前支护装置在使用时，首先将其运输到炮掘工作面位置，将单体液压支柱竖立放好，然后将单体液压支柱的活柱伸出的设定的高度，使支护顶梁机构2的第一左支护梁6和第一右支护梁7支撑顶板，当第一左支护梁6和第一右支护梁7处于如图4所示的支撑状态时，将左滑块和右滑块上安装的锁紧机构锁紧，使第一左支撑梁4、第二左支撑梁9、第一右支撑梁5、第二右支撑梁10同时起到支撑作用；当拆卸本本超前支护装置时，只需将左滑块和右滑块上安装的锁紧机构松开后，将单体液压支柱泄压即可。
本实施例的支护顶梁机构2为由两个相同的平行四边形机构背对背通过一个铰接连杆连接而成。该机构将支护梁分成第一左支护梁6、第一中支护梁8、第一右支护梁7三个部分，并通过两个销轴铰接，当其中有一个杆件当作机架时，即第一固定梁3，机构的总体自由度为1，机构的自由度对顶板具有适应性。由图4可知，本临时支护装置可对侧向顶板的不平度有较强适应性，而且由于支护顶梁机构与单体液压支柱为接触支撑，并非活动连接，使单体液压支柱的活柱不受到弯矩作用，改善了单体液压支柱的受力条件。接触支撑是指支柱不通过柱帽与支护顶梁机构的第一固定梁连接，不加任何过渡连接或辅助装置。单体液压支柱在井下使用过程中可以受很大的轴向力，只可受很小的径向力，故此种接触支撑不因与顶梁强行连接而形成顶梁部受力不均匀或沉降速度不同时，支柱与铰接机构紧密连接而使支柱受到很大的径向力，支柱受力较为合理。
实施例4：
本实施例与实施例1的不同之处仅在于支护顶梁机构还包括第二左支撑梁和第二右支撑梁，第二左支撑梁的下端铰接在第一固定梁的中部，第二左支撑梁的上端铰接在滑块上，左滑块滑动地安装在第一左支护梁上，在左滑块上安装有阻止左滑块和第一左支护梁相对运动的锁紧机构，第二左支撑梁与第一左支撑梁长度相等，第二右支撑梁的下端铰接在第一固定梁的中部，第二右支撑梁的上端铰接在右滑块上，右滑块滑动地安装在第一右支护梁7上，在右滑块上安装有阻止右滑块和第一右支撑梁5相对运动的锁紧机构，第二右支撑梁与第一右支撑梁长度相等，所述第二左支撑梁的下端的铰接轴与第二右支撑梁的下端的铰接轴为同一根轴。本实施例中左滑块和右滑块上安装的锁紧机构可以是通过顶丝顶紧，或者采用中国专利CN 101823531A所公开的锁紧机构。
实施例5：
本实施例与实施例3的不同之处仅在于所述支护顶梁机构还包括第二固定梁、前支撑结构和后支撑机构，第二固定梁固定安装在单体液压支柱的顶端，且第二固定梁与第一固定梁垂直相交，第二固定梁穿过第一固定梁。前支撑机构包括第三左支撑梁、第三右支撑梁、第二左支护梁、第二中支护梁和第二右支护梁，第三左支撑梁和第三右支撑梁的下端均与第二固定梁的前端铰接，第三左支撑梁的上端与第二左支护梁的中部铰接，第三右支撑梁的上端与第二右支护梁的中部铰接，第三左支撑梁和第三右支撑梁关于第二固定梁对称，第二左支护梁的右端与第二中支护梁的左端铰接，第二右支护梁的左端与第二中支护梁的右端铰接。后支撑机构包括第四左支撑梁、第四右支撑梁、第三左支护梁、第三中支护梁和第三右支护梁，第四左支撑梁和第四右支撑梁的下端均与第二固定梁的后端铰接，第四左支撑梁的上端与第三左支护梁的中部铰接，第四右支撑梁的上端与第三右支护梁的中部铰接，第四左支撑梁和第四右支撑梁关于第二固定梁对称，第三左支护梁的右端与第三中支护梁的左端铰接，第三右支护梁的左端与第三中支护梁的右端铰接，前支撑结构和后支撑机构关于单体液压支柱对称设置，第二左支护梁、第二中支护梁、第二右支护梁、第三左支护梁、第三中支护梁和第三右支护梁均与顶板接触。
本实施例增大了超前支护装置的顶板支护面积，使用时，可在第一、第二、第三左支护梁、中支护梁、右支护梁上加金属网，以减少落矸，同时可在支护梁之间前后方向上搭接钢筋，协调受力。
以上所述的实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案作出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。

Claims (4)

1.一种炮掘工作面单柱式超前支护装置，包括单体液压支柱(1)，在单体液压支柱(1)的顶端固定安装有支护顶梁机构(2)，支护顶梁机构(2)包括第一固定梁(3)、第一左支撑梁(4)、第一右支撑梁(5)、第一左支护梁(6)和第一右支护梁(7)；第一固定梁(3)的中部固定安装在单体液压支柱(1)的活柱顶端，第一固定梁(3)与单体液压支柱(1)的轴线垂直，第一左支撑梁(4)的下端与第一固定梁(3)的左端铰接，第一右支撑梁(5)的下端与第一固定梁(3)的右端铰接，第一左支撑梁(4)的上端与第一左支护梁(6)的接近中部位置铰接，第一右支撑梁(5)的上端与第一右支护梁(7)的接近中部位置铰接，第一左支撑梁(4)与第一右支撑梁(5)长度相等，第一左支护梁(6)的右端与第一右支护梁(7)的左端铰接；所述第一左支撑梁(4)从右到左向上倾斜，所述第一右支撑梁(5)从左到右向上倾斜，所述第一左支护梁(6)和第一右支护梁(7)的上表面均与顶板接触，其特征在于：所述支护顶梁机构(2)还包括第一中支护梁(8)，所述第一左支护梁(6)和第一右支护梁(7)通过第一中支护梁(8)连接，第一左支护梁(6)的右端与第一中支护梁(8)的左端铰接，第一右支护梁(7)的左端与第一中支护梁(8)的右端铰接。
2.根据权利要求1所述的炮掘工作面单柱式超前支护装置，其特征在于：所述支护顶梁机构(2)还包括第二左支撑梁(9)和第二右支撑梁(10)，所述第二左支撑梁(9)的下端铰接在第一固定梁(3)的中部，第二左支撑梁(9)的上端铰接在左滑块上，所述左滑块滑动地安装在第一左支护梁(6)上，在左滑块上安装有阻止左滑块和第一左支护梁(6)相对运动的锁紧机构，所述第二左支撑梁(9)与第一左支撑梁(4)长度相等，所述第二右支撑梁(10)的下端铰接在第一固定梁(3)的中部，第二右支撑梁(10)的上端铰接在右滑块上，所述右滑块滑动地安装在第一右支护梁(7)上，在右滑块上安装有阻止右滑块和第一右支撑梁(5)相对运动的锁紧机构，所述第二右支撑梁(10)与第一右支撑梁(5)长度相等，所述第二左支撑梁(9)的下端的铰接轴与第二右支撑梁(10)的下端的铰接轴为同一根轴。
3.根据权利要求1或2所述的炮掘工作面单柱式超前支护装置，其特征在于：所述支护顶梁机构(2)还包括第二固定梁、前支撑结构和后支撑机构，所述第二固定梁固定安装在单体液压支柱(1)的顶端，且第二固定梁与第一固定梁(3)垂直相交，所述前支撑机构包括第三左支撑梁、第三右支撑梁、第二左支护梁、第二中支护梁和第二右支护梁，所述第三左支撑梁和第三右支撑梁的下端均与第二固定梁的前端铰接，第三左支撑梁的上端与第二左支护梁的中部铰接，第三右支撑梁的上端与第二右支护梁的中部铰接，所述第三左支撑梁和第三右支撑梁关于第二固定梁对称，所述第二左支护梁的右端与第二中支护梁的左端铰接，第二右支护梁的左端与第二中支护梁的右端铰接，
所述后支撑机构包括第四左支撑梁、第四右支撑梁、第三左支护梁、第三中支护梁和第三右支护梁，所述第四左支撑梁和第四右支撑梁的下端均与第二固定梁的后端铰接，第四左支撑梁的上端与第三左支护梁的中部铰接，第四右支撑梁的上端与第三右支护梁的中部铰接，所述第四左支撑梁和第四右支撑梁关于第二固定梁对称，所述第三左支护梁的右端与第三中支护梁的左端铰接，第三右支护梁的左端与第三中支护梁的右端铰接，
所述前支撑结构和后支撑机构关于单体液压支柱(1)对称设置，所述第二左支护梁、第二中支护梁、第二右支护梁、第三左支护梁、第三中支护梁和第三右支护梁均与顶板接触。
4.根据权利要求3所述的炮掘工作面单柱式超前支护装置，其特征在于：所述单体液压支柱的底端安装有柱鞋(11)。
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