CN103397888A - 用于掘进迎头临时支架升降运移的框架装置与操作方法 - Google Patents

Abstract

本发明具体公开了一种用于掘进迎头临时支架升降运移的框架装置与操作方法，包括液压自移系统、实现临时支架前后移动的载架小车和实现临时支架升降的支架升降辅助系统，所述的载架小车设于液压自移系统的顶部的支架上，且载架小车由牵引系统驱动，所述的支架升降辅助系统固定于液压自移系统的顶部的支架与底部的滑靴底座上。液压自移系统主要功能是使该装置随巷道掘进前移，载架小车及其牵引系统将临时支架从机后移至机前，支架升降辅助系统为临时支架的升降给予辅助。装置的下部拥有足够的空间满足掘进机及其操控人员作业及通风、除尘、管线等设施的布设，避免了巷道支护的空顶作业。

Description

用于掘进迎头临时支架升降运移的框架装置与操作方法

 

技术领域

本发明涉及一种用于掘进迎头临时支架升降运移的框架装置与操作方法。

背景技术

地下工程开掘后要进行支护，为了保障支护作业过程中不受围岩冒落坍塌伤害，必须要先行临时支护，以使作业人员在有可靠的支护下作业。

现有地下工程掘进施工临时支护方式主要有5种类型：

1、传统的临时支护方式，有吊环、钢管（或轨道、型钢）等方式，即通过前窜钢管等，在其上加护顶材料，在钢管等的后端与顶板间楔接，将前端撅起以护顶。

2、掘进机机载式托梁护顶方式。

3、前后推拉式或成对交替迈步式液压自移支架。

4、德国研制的单轨吊架棚机。

5、TBS遂道施工掘进机临时支护形式。

现有临时支护存在的主要问题：

1、传统的临时支护前窜时需人工铺网、上接顶材料，劳动强度大，仍存在空顶下作业不安全，对顶板支护力几乎没有，只能对作业人员起到有限的保护作用，常出现现场作业人员图省事、怕麻烦、不使用现象。

2、掘进机机载托梁式临时支护铺网作业仍在空顶下，支护面积达不到全断面，机架强度及与掘进机连接强度受限，支护力很小，掘进机就无法与永久支护平行作业。

3、前后推拉式或成对交替迈步式液压自移支架，每一个循环对顶板反复支撑一次，易破坏顶板，不利于对顶板的支护，顶板条件不好时，必须停机支护，不能实现掘进机截割与永久支护平行作业。

4、德国研制的单轨吊架棚机。可以实现架棚巷道永久支护的机械化操作，避免人员进入无支护区作业，但该设备结构太复杂，外形尺寸大，只能适用于大断面巷道施工，支护与掘进截割在同一区域，相互干扰，影响平行作业效率。

5、TBM遂道施工岩石掘进机有敝开式、双护盾、单护盾三种形式，临时支护形式是与全断面截割掘进机一体化的支护方式。该支护方式掘进迎头对顶帮的支撑是通过护盾全长对围岩的整体支撑、收缩、前移、再支撑，护盾对围岩的反复支撑，易破坏围岩，且TBM掘进机结构复杂，外形尺寸大，仅适用于围岩条件较好、拐弯曲率半径大的大断面施工，遇断层、破碎带易被卡住。

发明内容

为了解决现有技术存在的问题，本发明涉及一种用于矿山掘进工作面迎头临时支架升降运移的可自移框架装置。该装置与配套的临时支架配合，解决了掘进工作面临时支架的机前架设、机后回撤、前移至机前再架设的循环问题及巷道永久支护与掘进机截割平行作业问题。

本发明采用的技术方案如下：

一种用于掘进迎头临时支架升降运移的框架装置，包括液压自移系统、实现临时支架由后向前移动的载架小车和实现临时支架升降的支架升降辅助系统，所述的载架小车设于液压自移系统的顶部的支架上，且载架小车由牵引系统驱动，所述的支架升降辅助系统设于液压自移动框架系统的前后端并固定于液压自移动框架系统顶部的支架与底部的滑靴底座上。液压自移系统主要功能是使该装置随巷道掘进前移，载架小车及其牵引系统将临时支架从机后移至机前，支架升降辅助系统为临时支架的升降给予辅助。装置的下部拥有足够的空间满足掘进机及其操控人员作业及通风、除尘、管线等设施的布设，装置的外侧空间用于运移临时支架；为减少装置自行移动过程的摩擦力，装置整体固定于滑靴底座之上。

所述的液压自移系统包括机头、机尾和两个推移千斤顶，所述的推移千斤顶的一端通过多向铰接固定底座I与机尾底部连接，另一端通过多向铰接固定底座II与机头底部支架连接，且所述的机头和机尾各自固定在一个滑靴底座上，所述的机头和机尾的顶部设有供载架小车来回运动的轨道，且机头、机尾顶部间的轨道采用活动轨道，所述的活动轨道由移轨千斤顶驱动。

为保证机头有后退空间，机头、机尾顶部间的轨道采用活动轨道，在横向上通过一对分别固定于机头、机尾架上的移轨千斤顶可以向内侧平移，在纵向上机头或机尾端固定，另一端随机头或机尾移动可相对滑动。该装置从行进方向上分为机头端和机尾端两部分，机尾端为推进动力端，系统所需的液压推进力由液压泵提供。该系统通过两个推移千斤顶伸缩实现自行移动，两个推移千斤顶可实现同步或非同步移动。

所述的牵引系统包括牵引马达、传动轴、摩擦牵引轮、转向轮、张紧装置和绳索，所述的牵引马达驱动传动轴，所述的绳索通过牵引轮和转向轮连接于载架小车的两端；且在转向轮与传动轴之间设有张紧装置。利用该系统解决了掘进工作面临时支架的机前架设、机后回撤、前移至机前再架设的循环问题。当掘进迎头需要临时支架支护而巷道后方已完成永久支护时，通过机尾端的临时支架降架千斤顶将巷道后方的临时支架降落安置在载架小车上；通过牵引绳索由牵引系统提供动力将载架小车送达机头处，通过机头端的临时支架升架千斤顶升起临时支架至巷道顶板。

所述的机头设有升架千斤顶，在所述的机尾设有降架千斤顶，每组千斤顶由4个千斤顶构成，且在千斤顶的上端设有与临时支架相适应的卡槽；通过临时支架升架千斤顶可撑起载架小车上的临时支架，辅助临时支架的架设；通过降架千斤顶可辅助临时支架降落并安置于载架小车上，实现临时支架的回拆，为确保升降临时支架的千斤顶能够与临时支架紧密接触，其上端设置与临时支架外形相适应的卡槽。

所述的机头、机尾均包括一个支撑架，在支撑架上设有横向刚性梁和纵向刚性梁，且在横向刚性梁和纵向刚性梁之间设有斜撑。

在所述的机尾设置了液压先导降架集控台，在所述的机头设置了液压先导升架集控台，所述的集控台为便于临时支架升降操作。

在所述的机头和机尾两侧分别设有辅助临时支架伸缩的侧撑千斤顶。

上述装置其操作方法如下：

步骤一：安装准备，将装置运送至掘进迎头组装好，连接液压装置；分别操纵机头、机尾的集控台，将机头、机尾的升架、降架千斤顶分别支撑巷道顶板，形成着力点；通过推移千斤顶使得机尾、机头部分能够移动，将系统装置位置调正后，尾端降架千斤顶处于支撑状态；

步骤二：推动机头端移动，当掘进机截割完成一个步距后，通过机尾集控台伸推移千斤顶，将机头端推移到位。

步骤三：通过移轨千斤顶使活动轨道就位。

步骤四：降降架千斤顶，使支架降落于载架小车上。

步骤五：前移载架小车，运移支架到位。

步骤六：升升架千斤顶，伸侧撑千斤顶，将临时支架紧贴围岩，辅助完成临时支架的安装。

步骤七：降降架千斤顶，通过机尾集控台，降临时支架，缩回降架千斤顶和侧撑千斤顶，使临时支架置于载架小车上。

步骤八：拉动机尾端移动，通过机尾集控台，收缩推移千斤顶，将后部拉移到位；

步骤九：前移载架小车。

步骤十：升降架千斤顶。

步骤十一：降升架千斤顶。

步骤十二:后退机头端。

步骤十三：当进入下一循环时，重复步骤二至十二。

本发明与临时支架配合使用有以下有益效果：

1.能实现在掘进机前支护顶帮，掘进机后降架前移至掘进机前再支护顶帮，不存在反复支撑对巷道顶板与两帮的破坏问题。

2.可根据巷道围岩调整支架对顶帮的初撑力，既可以足够的初撑力限制围岩变形，也可以适当的初撑力利于围岩应力缓慢释放，可以对机上顶板有效支护。

3.掘进机截割与永久支护平行作业，互不干扰，大大提高了掘进机截割时间和效率。

4.临时支架到位后升架即可，架设时间短，自动化程度高，劳动强度低。

5.人员在可靠支护下操作，不存在空顶作业问题，安全可靠。

6.该装置不仅有效解决了巷道施工的临时支护问题，还能够实现永久支护与掘进机截割平行作业，能够大幅度提高巷道掘进单进和效率。

说明书附图

图1 装置结构透视图；

图2 装置结构截面图；

图3 装置结构剖面图；

图4 装置工作原理图；

图5 牵引系统细部图；

图中：1—降架千斤顶，2—载架小车， 3—刚性横梁， 4—机头集控台， 5—支撑架， 6—推移千斤顶，  7—牵引绳索， 8—机尾集控台，9—轨道托板， 10—侧撑千斤顶， 11—升架千斤顶， 12—牵引马达， 13—活动轨道， 14—多向固定底座， 15—滑靴底座， 16—移轨千斤顶， 17—卡槽， 18—张紧装置， 19—纵向斜撑 ，20—横向斜撑，21- 临时支架，22-巷道顶板，23-掘进迎头，24-巷道底板，25-摩擦牵引轮，26-传动轴，27-转向轮。

具体实施方式

下面结合附图对本发明进行详细说明：

如图1-图5所示，用于矿山掘进工作面迎头临时支架升降运移的可自移框架装置，该装置由液压自移系统、载架小车2、支架升降辅助系统三部分组成。液压自移系统主要功能是使该装置随巷道掘进前移，载架小车及其牵引系统将临时支架21从机后移至机前，支架升降辅助系统为临时支架21的升降给予辅助。该装置下部拥有足够的空间满足掘进机及其操控人员作业及通风、除尘、管线等设施的布设，避免了巷道支护的空顶作业，同时可利用该装置外侧空间运移临时支架；该装置从行进方向上分为机头端和机尾端两部分，机尾端为推进动力端，系统所需的液压推进力由液压泵提供。该系统通过两个推移千斤顶6伸缩实现自行移动，两个推移千斤顶可实现同步或非同步移动。该装置整体刚性固定于滑靴底座15之上。装置上端通过支撑架5与滑靴底座15刚性连接，并设有载架小车2与牵引绳索7，由牵引系统提供动力。

液压自移系统包括机头、机尾和两个推移千斤顶6，所述的推移千斤顶6的一端通过多向铰接固定底座14与机尾底部连接，另一端通过多向铰接固定底座与机头底部支架连接，且所述的机头和机尾各自固定在一个滑靴底座15上，滑靴底座15在巷道底板24上来回滑动,所述的机头和机尾的顶部设有供载架小车来回运动的轨道，且机头、机尾顶部间的轨道采用活动轨道13，活动轨道的底部设有轨道托板9，所述的活动轨道13由移轨千斤顶16驱动。

为保证机头有后退空间，机头、机尾顶部间的轨道采用活动轨道，在横向上通过一对分别固定于机头、机尾架上的移轨千斤顶可以向内侧平移，在纵向上机头或机尾端固定，另一端随机头或机尾移动可相对滑动。该装置从行进方向上分为机头端和机尾端两部分，机尾端为推进动力端，系统所需的液压推进力由液压泵提供。该系统通过两个推移千斤顶伸缩实现自行移动，两个推移千斤顶可实现同步或非同步移动。

牵引系统由牵引马达12、传动轴26、摩擦牵引轮25、转向轮27、张紧装置18和牵引绳索7组成，所述的牵引马达12驱动传动轴26，所述的牵引绳索7通过摩擦牵引轮25和转向轮27连接于载架小车2的两端；且在转向轮27与传动轴26之间设有张紧装置18。

装置的机头与机尾部分分别设有降架千斤顶1和升架千斤顶11，每组千斤顶由4个千斤顶构成，通过升架千斤顶11可撑起载架小车2上的临时支架21，辅助临时支护的架设；通过降架千斤顶1可辅助临时支架21降落并安置于载架小车2上，实现临时支架21的回拆，为确保升架、降架千斤顶11、1能够与临时支架21紧密接触，其上端设置与临时支架21外形相适应的卡槽17；为辅助临时支架21侧支撑伸缩设置了侧撑千斤顶10；装置的横向采用刚性横梁3连接，其中机头刚性梁距离装置前端留有足够的空间确保掘进机的正常作业；为便于对临时支架21升降操作，分别设置了液压先导升架集控台4和降架集控台8。为确保装置的稳定性，设置了纵向斜撑19和横向斜撑20。

一种用于矿山掘进工作面迎头临时支架21升降运移的可自移框架装置，其操作方法如下: 

步骤一：安装准备，将装置运送至掘进迎头23组装好，连接液压装置；分别操纵机头、机尾的集控台，将机头、机尾的升架、降架千斤顶分别支撑巷道顶板22，形成着力点；通过推移千斤顶使得机尾、机头部分能够移动，将系统装置位置调正后，尾端降架千斤顶处于支撑状态；

步骤二：推动机头端移动，当掘进机截割完成一个步距后，通过机尾集控台伸推移千斤顶，将机头端推移到位。

步骤三：通过移轨千斤顶使活动轨道就位。

步骤四：降降架千斤顶，使支架降落于载架小车上。

步骤五：前移载架小车，运移支架到位。

步骤六：升升架千斤顶，伸侧撑千斤顶，将临时支架紧贴围岩，辅助完成临时支架的安装。

步骤七：降降架千斤顶，通过机尾集控台，降临时支架，缩回降架千斤顶和侧撑千斤顶，使临时支架置于载架小车上。

步骤八：拉动机尾端移动，通过机尾集控台，收缩推移千斤顶，将后部拉移到位；

步骤九：前移载架小车。

步骤十：升降架千斤顶。

步骤十一：降升架千斤顶。                                               

步骤十二:后退机头端。

步骤十三：当进入下一循环时，重复步骤二至十二。

Claims (8)

1.一种用于掘进迎头临时支架升降运移的框架装置，包括液压自移系统、实现临时支架由后向前移动的载架小车和实现临时支架升降的支架升降辅助系统，所述的载架小车设于液压自移系统的顶部的支架上，且载架小车由牵引系统驱动，所述的支架升降辅助系统设于液压自移动框架系统的前后端并固定于液压自移动框架系统顶部的支架与底部的滑靴底座上。

2.如权利要求1所述的装置，其特征在于：所述的液压自移系统包括机头、机尾和两个推移千斤顶，所述的推移千斤顶的一端通过多向铰接固定底座I与机尾底部连接，另一端通过多向铰接固定底座II与机头底部支架连接，且所述的机头和机尾各自固定在一个滑靴底座上，所述的机头和机尾的顶部设有供载架小车来回运动的轨道，且机头、机尾顶部间的对接采用活动轨道，所述的活动轨道由移轨千斤顶驱动。

3. 如权利要求2所述的装置，其特征在于：所述的机头设有升架千斤顶，在所述的机尾设有降架千斤顶，每组千斤顶由4个千斤顶构成，且在千斤顶的上端设有与临时支架相适应的卡槽。

4. 如权利要求2所述的装置，其特征在于：所述的机头、机尾均包括一个支撑架，在支撑架上设有横向刚性梁和纵向刚性梁，且在横向刚性梁和纵向刚性梁之间设有斜撑。

5. 如权利要求2所述的装置，其特征在于：在所述的机尾设置了液压先导降架集控台，在所述的机头设置了液压先导升架集控台，所述的集控台为便于临时支架升降操作。

6. 如权利要求2所述的装置，其特征在于：所述的机头和机尾两侧分别设有辅助临时支架伸缩的侧撑千斤顶。

7. 如权利要求1所述的装置，其特征在于：所述的牵引系统包括牵引马达、传动轴、摩擦牵引轮、转向轮、张紧装置和绳索，所述的牵引马达驱动传动轴，所述的绳索通过牵引轮和转向轮连接于载架小车的两端；且在转向轮与传动轴之间设有张紧装置。

8. 如权利要求1所述的装置的操作方法，其特征在于： 

步骤一：安装准备，将装置运送至掘进迎头组装好，连接液压装置；分别操纵机头、机尾的集控台，将机头、机尾的升、降架千斤顶分别支撑巷道顶板，形成着力点；通过推移千斤顶使得机尾、机头部分能够移动，将系统装置位置调正后，尾端降架千斤顶处于支撑状态；

步骤二：推动机头端移动，当掘进机截割完成一个步距后，通过机尾集控台伸推移千斤顶，将机头端推移到位；

步骤三：通过移轨千斤顶使活动轨道就位；

步骤四：降降架千斤顶，使支架降落于载架小车上；

步骤五：前移载架小车，运移支架到位；

步骤六：升升架千斤顶，伸侧撑千斤顶，将临时支架紧贴围岩，辅助完成临时支架的安装；

步骤七：降降架千斤顶，通过机尾集控台，降临时支架，缩回降架千斤顶和侧撑千斤顶，使临时支架置于载架小车上；

步骤八：拉动机尾端移动，通过机尾集控台，收缩推移千斤顶，将后部拉移到位；

步骤九：前移载架小车；

步骤十：升降架千斤顶；

步骤十一：降升架千斤顶；

步骤十二:后退机头端；

步骤十三：当进入下一循环时，重复步骤二至十二。

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