CN103643975A - 一种用于急倾斜中厚煤层柔性掩护系统的支护单元 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于急倾斜中厚煤层柔性掩护系统的支护单元，由两个相同的主掩护支架和设在两主掩护支架之间的至少一个辅助掩护支架组成；或者由相同的至少两个主掩护支架组成；主掩护支架设有依次铰接的上支腿、支护梁和下支腿，支护梁呈拱形，下支腿和上支腿均呈直线形，在上支腿与支护梁之间以及下支腿与支护梁之间分别活动连接有第一液压缸，各主掩护支架中同一侧的第一液压缸的活塞杆同步伸缩；辅助掩护支架设有依次铰接的辅助下支腿、辅助支护梁和辅助上支腿，主掩护支架和辅助掩护支架的各支腿具有分别对应位于同一平面内的支撑外侧面和支撑底面。本发明的有益效果是，支护单元支护面积大、稳定性和安全性好，且可随煤层厚度和倾角变化而进行调整。

Description

一种用于急倾斜中厚煤层柔性掩护系统的支护单元

技术领域

本发明专利涉及到一种急倾斜中厚煤层开采支护设施，特别是一种用于急倾斜中厚煤层开采的掩护柔性的支护单元。

背景技术

采煤工作面中的支护设备是煤矿安全工作的保障设施，其使用过程中稳定性，以及移架的可控性是此类设备的重要指标。现有的综采液压支架可充分满足中厚煤层开采的安全性和可靠性要求，但通常只适用于倾角小于50度煤层的开采，而对于倾角大于50度的急倾斜煤层开采，因支架设备下滑分力过大，设备自身的稳固性极差。因此，现有液压支架不适用于急倾斜煤层，即使采用俯伪开采技术，也难以根本消除支架设备下滑的隐患。迄今为止，急倾斜煤层开采的支护安全仍是世界各产煤国家都尚未解决的难题。目前，国内外急倾斜中厚煤层采煤大多采用刚性的多边形屋架状支架结构，相邻支架之间采用钢丝绳连接形成柔性的掩护系统，以隔离采空区和回采空间，采煤工人在掩护系统的支架保护下进行采煤工作。该掩护系统的支架结构简单，工作面可设置得较长；支架依靠重力自行下放实现移架，自然实现采煤工作面沿采煤走向推进，其推进连续并简化了顶板管理，减轻了支架顶板架设和拆除的繁重体力劳动。但现有柔性掩护的支架存在以下缺陷，一是不能调整高度和宽度，对煤层厚度和倾角变化适应性差；二是回采空间受限，不适应机械化开采，工人工作环境恶劣，劳动强度大，产量低，安全保障低以及安全事故频发等问题；三是支架依赖于煤体支撑，其下放时机和下放量不能得到有效控制；四是，支架通常由型材制成，其单件宽度受到型材限制而通常较窄，其单个支架支护长度较短，支护稳定性较差。为此，本领域的技术人员进行了一些探索，并取得了一定的效果，如中国专利公告号CN201972720U，公告日期2011年9月14日，发明创造名称“可伸缩柔性掩护支架”，公开了一种可随煤层厚度变化进行宽度调节的掩护支架，其包括相互铰接的上肢和下肢以及连接在二者之间的液压千斤顶，上肢和下肢均呈“〕”形的刚性结构，液压千斤顶使掩护支架形成开度可变化的“弓”形结构，以适应煤层厚度变化时的支架宽度调节。但由于该支架受上肢和下肢的构件结构和形状限制，不能与工作面中围岩的底板和顶板实现良好的拟合，该支架存在趴架和仰架的隐患较大；同时，该支架的移架也只能完全随煤层的掘进而依靠采空区的矸石推进，不能实现支架高度的调节和移架量的有效控制。中国专利公开号CN102052083A，公开日期2011年511日，发明创造名称“多边形液压主动支护支架”，公开了一种环形封闭结构的八多边形支架，该八边形支架由一顶板支护梁、一底板支护板、两个侧帮和四个支撑杆组成，在两侧帮上各设有一液压支撑器使侧帮形成伸缩结构，支架上相邻构件通过铰接方式连接，利用液压支撑器的伸缩运动实现封闭结构的八边形支架的高度和宽度的调整。该支架可用于煤巷支护，便于拆装，同时，可对煤巷的顶板、底板和侧帮形成预加载荷，使支护更加稳固。但由于该支架呈封闭结构，不适于采煤工作面的支护；另外，即使将支架用于构成急倾斜每层开采的柔性支护系统，无论是顶板支护梁、底板支护板或任一侧帮位于采空区一侧，都存在相应构件两端铰接部位受矸石挤压载荷不等的情形，当出现此情形时，由于支架相邻构件之间仅通过铰接方式连接，相邻边之间没有设置其他辅助支撑构件，这种不均衡的载荷会造成相应构件转动而失稳，存在严重的塌架隐患。为此，需要进行进一步的改进。

发明内容

本发明目的是提供一种用于急倾斜中厚煤层柔性掩护系统的支护单元，以提高柔性支护系统的稳定性和采煤安全性，且可随煤层厚度变化而进行调整，进而提高急倾斜中厚煤层回采率和采煤的机械化程度。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案。

一种用于急倾斜中厚煤层柔性掩护系统的支护单元，包括主掩护支架，该主掩护支架设有支护梁和铰接在该支护梁一端的下支腿，所述支护梁呈拱形，在该支护支梁的另一端铰接有上支腿；所述下支腿和上支腿均呈直线形，在上支腿与支护梁之间以及下支腿与支护梁之间分别活动连接有第一液压缸，同一主掩护支架中的两个第一液压缸的活塞杆末端分别铰接在所述支护梁上；所述支护单元由两个相同的主掩护支架和设在两主掩护支架之间的至少一个辅助掩护支架组成，主掩护支架与辅助掩护支架之间以及辅助掩护支架之间具有设定间距；或者，支护单元由相同的至少两个主掩护支架组成，相邻主掩护支架之间具有设定间距；支护单元中主掩护支架的上支腿之间通过刚性构件形成对应的刚性连接；各主掩护支架中对应侧的所述第一液压缸的活塞杆同步伸缩；所述下支腿包括下支腿主体和下支腿伸缩体，该下支腿主体上端与所述支护梁一端形成铰接；支护单元中主掩护支架的所述下支腿主体通过另一刚性构件形成刚性连接；所述下支腿上的第一液压缸通过其缸体底端铰接在所述下支腿主体上；所述下支腿主体和下支腿伸缩体之间连接有第二液压缸，该下支腿伸缩体自由端具有尖锐的头部；所述辅助掩护支架设有依次铰接的辅助下支腿、辅助支护梁和辅助上支腿；该辅助下支腿与所述主掩护支架的下支腿主体形成刚性连接，该辅助下支腿的外侧面和底面分别位于对应的同一平面内；该辅助支护梁上形成的铰接轴线与所述主掩护支架的支护梁上的铰接轴线重合；该辅助上支腿与上支腿形成刚性连接，该辅助上支腿与所述主掩护支架的上支腿具有分别对应位于同一平面内的支撑外侧面和支撑底面。

采用前述技术方案的本发明，支护单元由相同的至少两个主掩护支架组成，或者由两个相同的主掩护支架和设在两主掩护支架之间的至少一个辅助掩护支架组成，且主掩护支架之间形成刚性连接或者主掩护支架与辅助掩护支架相应构件形成刚性连接，多个主掩护支架与辅助掩护支架同步运动，支护单元由相同的至少两个主掩护支架，或者由两个相同的主掩护支架和设在两主掩护支架的辅助掩护支架共同形成对采煤工作面的支护，有效增加了现有支护单元的支护长度，增大了单个支护单元的支护面积，从而有效提高了单个支护单元的稳定性。并且，直线形结构的下支腿和上支腿可分别与围岩底板和顶板平面形成良好的拟合，以增大接触面积，从而有效增大支架与围岩之间的摩擦阻力。本技术方案中下支腿呈伸缩结构，伸缩部分通过第二液压缸实现伸缩运动，可方便地通过对第二液压缸活塞杆伸缩的控制实现支架高度调节以及高度调节量的控制，为急倾斜中厚煤层的机械化采煤提供良好的实施条件，同时，利用下支腿伸缩体自由端的尖锐头部使其一部分插入煤层中，从而形成掩护支架的固定桩，进一步提高支护单元的稳定性。进而从三个方面提高支护单元的支护稳定性；本发明可通过两个第一液压缸分别调整下支腿和上支腿，或者对二者进行同时调整以实现支架宽度和高度的调整，其可充分满足如煤层厚度和煤层倾角等因素变化条件下的调整要求，以有效提高回采率。本发明中的多个主掩护支架中的下支腿上或上支腿上对应侧的第一液压缸可方便地应用现有液压控制技术实现同步控制，也可方便地实现单个微调，从而满足系统整体调整和个别支架的局部调整要求。另外，拱形结构的支护梁可有效提高支架的支护强度，进而提高采煤安全性。

优选的，所述上支腿包括上支腿主体和上支腿伸缩体，该上支腿主体与所述支护梁铰接另一端；支护单元中各主掩护支架的所述上支腿由所述上支腿主体通过所述刚性构件形成刚性连接；所述上支腿上的第一液压缸通过其缸体底端铰接在所述上支腿主体上；所述上支腿主体与上支腿伸缩体之间连接有第三液压缸，该上支腿伸缩体具有尖锐的头部；所述第三液压缸的活塞杆末端与所述上支腿伸缩体铰接；该上支腿主体与上支腿伸缩体之间形成有导轨副结构，该导轨副用以限定上支腿伸缩体的固定移动路径，且该固定移动路径与上支腿主体的轴线平行。本技术方案利用上支腿伸缩体自由端的尖锐头部使其一部分插入煤层中，从而形成掩护支架的另一固定桩，进一步提高支护单元的稳定性。本方案中的上支腿和下支腿呈伸缩结构，伸缩部分通过第二和第三液压缸实现伸缩运动，可方便地通过对第二和第三液压缸活塞杆伸缩的控制实现支架高度调节以及高度调节量的控制，为急倾斜中厚煤层的机械化采煤提供良好的实施条件，便于提高采煤效率。本发明主掩护支架中下支腿上和上支腿的第二液压缸和第三液压缸，可方便地应用现有液压和控制技术实现同步控制，也可方便地实现单个调整；从而实现支架高度调整，且调整过程中支架的稳定性好，也更适合于围岩较松软的煤矿。

进一步优选的，所述支护梁由3段梁铰接成拱形，包括顶梁，该顶梁一端铰接有上支护梁，该上支护梁的另一端与所述上支腿主体上端铰接，该顶梁另一端铰接有下掩护梁，该下掩护梁的另一端与所述下支腿主体上端铰接；所述的两个第一液压缸的活塞杆末端分别铰接在所述顶梁两端，或者，两个第一液压缸的活塞杆末端分别对应铰接在所述上支护梁和下掩护梁上部；在所述的各个顶梁、上支护梁以及下掩护梁三者中，至少有两者分别通过刚性构件对应形成刚性连接。支护梁由三段梁铰接成拱形，便于实现下支腿和上支腿之间的距离调整范围大的场合，以及煤层倾角变化的调整，无论两第一液压缸均活动连接在顶梁，或者分别连接在上支护梁和下掩护梁，都可确保支护梁两端的铰接点在某一支撑姿态的相对固定，避免采空区矸石挤压力不均造成铰接点位移，消除塌架的安全隐患；适用于煤层厚度变化大和倾角变化的煤矿。两个第一液压缸的活塞杆末端分别铰接在所述顶梁两端的方案对围岩顶板和底板的支撑分力大，且支撑力分布良好，进一步确保掩护支架承载状态稳定。两个第一液压缸的活塞杆末端分别对应铰接在所述上支护梁和下掩护梁上部的方案掩护支架内顶部空间大，确保具有足够机械化采煤设备布设空间。

更进一步优选的，所述辅助掩护支架的辅助下支腿与所述主掩护支架中的下支腿主体形成刚性连接，该辅助下支腿的外侧面和底面分别位于对应的同一平面内，以分别形成对应的位于同一平面内的支撑外侧面和支撑底面；所述辅助上支腿与上支腿主体形成刚性连接，该辅助上支腿的外侧面和底面与所述主掩护支架中上支腿主体的外侧面和底面分别位于对应的同一平面内；以分别形成对应的位于同一平面内的支撑外侧面和支撑底面；所述辅助支护梁与所述主掩护支架中的支护梁相同，以使该辅助支护梁上形成的铰接轴线与所述主掩护支架的支护梁上的铰接轴线重合，且该辅助支护梁中的顶梁、上支护梁以及下掩护梁与主掩护支架的支护梁中的顶梁、上支护梁以及下掩护梁通过相应的刚性构件形成对应一致的刚性连接，该辅助支护梁中的上支护梁的另一端与所述辅助上支腿上端铰接；该辅助支护梁中的下掩护梁的另一端与所述辅助下支腿上端铰接。在主掩护支架之间设置结构简单的辅助支架，且该辅助支架共同形成对煤层和矸石的支撑，相关部件通过刚性连接形成同步移动，在确保支护稳定性的情形下可降低制造和使用成本。

进一步优选的，所述支护梁依次由上支护辅梁段、上支护主梁段、顶梁段和下掩护梁段构成刚性的拱形结构，该支护梁分别由上支护辅梁段的自由端和下掩护梁段的自由端对应与所述上支腿主体和下支腿主体的上端铰接。本方案利用现有柔性支架的整体结构支架作为本发明中的主掩护支架的一部分构件，因此，本发明可利用现有支架进行改造，以降低制造成本，节约资源；同时，整体结构的支护梁承载能力强、结构稳定性好，安全性好，还可有效延长使用寿命；另外，在使用时，可将上支护辅梁段轴线调整成上支腿的轴线上，以使上支护辅梁段形成上支腿的延伸部分，可进一步改善上支腿上支腿和支护梁之间的受力情况，进一步提高结构稳定性。

更进一步优选的，所述辅助上支腿与上支腿主体形成刚性连接，该辅助上支腿的外侧面和底面与所述主掩护支架中上支腿主体的外侧面和底面分别位于对应的同一平面内，用以分别形成对应的位于同一平面内的支撑外侧面和支撑底面；所述辅助支护梁与所述支护梁相同，该辅助支护梁分别由上支护辅梁段的自由端和下掩护梁段的自由端对应与所述辅助上支腿和辅助下支腿的上端铰接；所述两个第一液压缸的活塞杆远端分别铰接在所述顶梁段两端。本方案在主掩护支架之间设置结构简单的辅助支架，且该辅助支架共同形成对煤层和矸石的支撑，相关部件通过刚性连接形成同步移动，在确保支护稳定性的情形下可降低制造和使用成本。同时，利用现有柔性支架的整体结构支架作为本发明中的其中一部分构件，因此，本发明可利用现有支架进行改造，以降低制造成本，节约资源；同时，整体结构的支护梁承载能力强、结构稳定性好，安全性好，还可有效延长使用寿命；另外，在使用时，可将上支护辅梁段轴线调整成上支腿的轴线上，以使上支护辅梁段形成上支腿的延伸部分，可进一步改善上支腿上支腿和支护梁之间的受力情况，进一步提高结构稳定性。

进一步优选的，所述下支腿伸缩体的自由端呈楔形，且楔形的斜面朝向内侧。利用下支腿伸缩体的楔形头部插入煤层中，楔形头的斜面使煤层对下支腿伸缩体的反作用力，具有增强下支腿对围岩底板正压力的分力，进一步提高支架支撑的稳定性，消除支架的仰架隐患。

进一步优选的，所述第二液压缸的缸体与对应下支腿主体铰接，该第二液压缸的活塞杆末端与所述下支腿伸缩体铰接；该下支腿主体与下支腿伸缩体之间形成有导轨副结构，导轨副结构用于使下支腿伸缩体具有固定的移动路径，且该固定移动路径与下支腿主体的轴线平行。以确保稳定性和高度调节的可控性。

进一步优选的，所述上支腿伸缩体的自由端呈楔形，且楔形的斜面朝向内侧。利用上支腿伸缩体的楔形头部插入煤层中，楔形头的斜面使煤层对上支腿伸缩体的反作用力，具有增强上支腿对围岩底板正压力的分力，进一步提高支架支撑的稳定性，消除支架的趴架隐患。

本发明中的第一液压缸、第二液压缸和第三液压缸最好都采用双作用液压缸，以形成压力液体的进回液体循环，减小液压站压力液箱体积。

本发明的有益效果是，支护单元支护面积大、稳定性和安全性好，且可随煤层厚度和倾角变化而进行调整，煤层回采率和采煤的机械化程度高。

附图说明

图1是本发明应用于急倾斜煤层时的使用状态示意图。

图2是本发明实施例1的结构示意图。

图3是本发明中图2的右视图图。

图4是本发明图3中的A—A剖视图。

图5是本发明实施例1和实施例2中辅助掩护支架的结构示意图。

图6是本发明实施例2中主掩护支架的结构示意图。

图7是本发明实施例3中主掩护支架的结构示意图。

图8是本发明实施例3中辅助掩护支架的结构示意图。

图9是本发明实施例4的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步的说明，但并不因此将本发明限制在所述的实施例范围之中。

实施例1，参见图1、图2、图3、图4、图5，一种用于急倾斜中厚煤层柔性掩护系统的支护单元，包括两个相同的主掩护支架，在两个主掩护支架之间设有三个辅助掩护支架，主掩护支架与辅助掩护支架之间以及辅助掩护支架之间具有设定间距；该主掩护支架设有支护梁和铰接在该支护梁一端的下支腿，所述支护梁呈拱形，在该支护支梁的另一端铰接有上支腿；所述下支腿和上支腿均呈直线形，在上支腿与支护梁之间以及下支腿与支护梁之间分别活动连接有第一双作用液压缸5，同一主掩护支架中的两个第一双作用液压缸5的活塞杆末端分别铰接在所述支护梁上；支护单元中两个主掩护支架的上支腿之间通过一刚性构件9形成对应的刚性连接；两个主掩护支架中对应侧的所述第一双作用液压缸5的进液腔和回液腔对应连通，以实现对应侧的所述双作用液压缸5的活塞杆同步伸缩；所述下支腿包括下支腿主体11和下支腿伸缩体12，该下支腿主体11上端与所述支护梁一端形成铰接；支护单元中两个主掩护支架的所述下支腿主体11通过另一刚性构件9形成刚性连接；所述下支腿上的第一双作用液压缸5通过其缸体底端铰接在所述下支腿主体11上；所述下支腿主体11和下支腿伸缩体12之间连接有第二双作用液压缸4，该下支腿伸缩体12自由端具有楔形的尖锐头部，且楔形的斜面朝向内侧；所述第二双作用液压缸4通过其活塞杆末端与所述下支腿伸缩体12铰接；该下支腿主体11与下支腿伸缩体12之间形成有导轨副结构，导轨副结构用于使下支腿伸缩体12具有固定的移动路径，且该固定移动路径与下支腿主体11的轴线平行；所述上支腿包括上支腿主体31和上支腿伸缩体32，该上支腿主体31与所述支护梁铰接另一端；支护单元中两主掩护支架的所述上支腿由上支腿主体31通过所述刚性构件9形成刚性连接；所述上支腿上的第一双作用液压缸5通过其缸体底端铰接在所述上支腿主体31上；所述上支腿主体31与上支腿伸缩体32之间连接有第三双作用液压缸6，该上支腿伸缩体32具有楔形的尖锐头部，且楔形的斜面朝向内侧；所述第三双作用液压缸6的活塞杆末端与所述上支腿伸缩体32铰接；该上支腿主体31与上支腿伸缩体32之间形成有导轨副结构，该导轨副用以限定上支腿伸缩体32的固定移动路径，且该固定移动路径与上支腿主体31的轴线平行；所述支护梁由3段梁铰接成拱形，包括顶梁21，该顶梁21一端铰接有上支护梁22，该上支护梁22的另一端与所述上支腿主体31上端铰接，该顶梁21另一端铰接有下掩护梁23，该下掩护梁23的另一端与所述下支腿主体11上端铰接；所述的两个第一双作用液压缸5的活塞杆末端分别铰接在所述顶梁21两端；所述的两个顶梁21下掩护梁23分别通过一刚性构件10对应形成刚性连接；所述辅助掩护支架设有依次铰接的辅助下支腿81、辅助支护梁和辅助上支腿82；该辅助下支腿81与所述主掩护支架的下支腿主体11形成刚性连接，该辅助下支腿81的外侧面和底面分别位于对应的同一平面内，用以分别形成对应的位于同一平面内的支撑外侧面和支撑底面；所述辅助支护梁与所述主掩护支架中的支护梁相同，以使该辅助支护梁上形成的铰接轴线与所述主掩护支架的支护梁上的铰接轴线重合，且该辅助支护梁中的顶梁21和下掩护梁23与主掩护支架的支护梁中的顶梁21和下掩护梁23通过相应的刚性构件10形成对应一致的刚性连接，该辅助支护梁中的上支护梁22的另一端与所述辅助上支腿82上端铰接；该辅助支护梁中的下掩护梁23的另一端与所述辅助下支腿81上端铰接；所述辅助上支腿82与上支腿主体31形成刚性连接，该辅助上支腿82的外侧面和底面与所述主掩护支架中上支腿主体31的外侧面和底面分别位于对应的同一平面内，用以分别形成对应的位于同一平面内的支撑外侧面和支撑底面。所述顶梁21上固定连接有用于固定连接钢丝绳的钢丝绳夹头8。

本实施例中导轨副结构的形成，可采用以下简单的结构方式实现，下支腿主体11和上支腿主体31由具有矩形滑槽的槽钢、工字钢或板材制成，板材通过焊接或者弯折成具有矩形滑槽的断面形状，下支腿伸缩体12和上支腿伸缩体32滑动配合在相应滑槽内，以使下支腿伸缩体12的移动路径平行于下支腿主体11轴线，以及上支腿伸缩体32，的移动路径固定平行于上支腿主体31轴线，在该滑槽的一端开口处焊接一挡块7，以使矩形滑槽的一段上形成封闭，从而使支腿伸缩体12和上支腿伸缩体32具有固定的路径移动。

在本实施例中，还可采用5个上支护梁22和5个下掩护梁23分别对应形成刚性连接，或者5个顶梁21和5个上支护梁22分别对应形成刚性连接，亦或是5个顶梁21、5个上支护梁22和5个下掩护梁23分别对应形成刚性连接的结构形式，替代本实施例中的5个下掩护梁23和5个顶梁21分别对应形成刚性连接的结构形式。

本实施例中辅助掩护支架的数量还可以是一个、两个、四个等其他自然数的个数，具体根据煤层情况、装拆架的方便性和安全性等因素确定，通常取3～5个为宜。

本实施例在实际应用中，对于围岩岩层较硬的煤矿，可仅采用下支腿呈伸缩结构的方式，以简化结构，并降低制造和使用成本。

本实施例中的上支护梁22、下掩护梁23、下支腿主体11和上支腿主体31上均可固定连接钢丝绳夹头8。

实施例2，参见图6，所述两个第一双作用双作用液压缸5的活塞杆末端分别铰接在所述上支护梁22和下掩护梁23上部。

本实施例的其余结构与实施例1相同，在此不再赘述。

实施例3，参见图7、图8，所述支护梁依次由上支护辅梁段24a、上支护主梁段22a、顶梁段21a和下掩护梁段23a构成刚性的拱形结构，该支护梁分别由上支护辅梁段24a的自由端和下掩护梁段23a的自由端对应与所述上支腿主体31和下支腿主体11的上端铰接；所述辅助支护梁与所述支护梁相同，该辅助支护梁分别由上支护辅梁段24a的自由端和下掩护梁段23a的自由端对应与所述辅助上支腿82和辅助下支腿81的上端铰接；所述两个第一双作用双作用液压缸5的活塞杆远端分别铰接在所述顶梁段21a两端；所述钢丝绳夹头8设有两个，该两个钢丝绳夹头8固定连接在顶梁段21a上。

本实施例中的上支护主梁段22a、下掩护梁段23a、下支腿主体11和上支腿主体31上均可固定连接钢丝绳夹头8。

本实施例的其余结构与实施例1相同，在此不再赘述。

实施例4，参见图9，一种用于急倾斜中厚煤层柔性掩护系统的支护单元，由相同的5个主掩护支架组成，相邻两个主掩护支架之间具有设定间距；该主掩护支架与实施例1、2或3中的任一主掩护支架相同；支护单元中各主掩护支架对应侧的5个第一双作用液压缸5的进液腔和回液腔对应连通，以实现对应侧的所述双作用液压缸5的活塞杆同步伸缩；支护单元中5个主掩护支架的上支腿主体31通过所述一刚性构件9形成刚性连接；支护单元中5个主掩护支架的所述下支腿主体11通过另一刚性构件9形成刚性连接；支护单元中5个支护梁采用实施例1、2或3中任意一种结构形式的支护梁。当支护梁采用3段梁铰接成拱形结构时，所述上支腿主体31上端与支护梁的上支护梁22的自由端与铰接，所述下支腿主体11上端与支护梁的下掩护梁23的自由端铰接；所述的两个第一液压缸5的活塞杆末端分别铰接在所述顶梁21两端，或者，两个第一液压缸5的活塞杆末端分别对应铰接在所述上支护梁22和下掩护梁23上部；在所述的各个顶梁21、上支护梁22以及下掩护梁23三者中，至少有两者分别通过刚性构件10对应形成刚性连接；当支护梁采用四段梁的刚性拱形结构时，所述上支腿主体31上端与支护梁的上支护辅梁段24a自由端铰接；所述下支腿主体11上端与支护梁的下掩护梁段23a的自由端铰接；两个第一液压缸5的活塞杆远端分别铰接在所述顶梁段21a两端。

本实施例与实施例1、2和3的区别仅在于将其中的辅助掩护支架替换为主掩护支架，其他结构完全相同，在此不再赘述。

本实施例中主掩护支架的数量还可以是两个、三个、四个等其他自然数的个数，具体根据煤层情况、装拆架的方便性和安全性等因素确定，通常取5～9个为宜。

本发明中所称的双作用液压缸是指活塞的两侧都能输入压力液的液压缸，本发明中所用的双双作用液压缸的活塞杆从缸体前端伸出缸体。

本发明的支护单元可通过钢丝绳串接成多个，以构成用于急倾斜煤层中的柔性支护系统，并可根据需要在支护单元的支护面上铺设防护网。

以上虽然结合了附图描述了本发明的实施方式，但本领域的普通技术人员也可以意识到对所附权利要求的范围内作出各种变化或修改，这些修改和变化应理解为是在本发明的范围和意图之内的。

Claims (10)

1.一种用于急倾斜中厚煤层柔性掩护系统的支护单元，包括主掩护支架，该主掩护支架设有支护梁和铰接在该支护梁一端的下支腿，其特征在于：所述支护梁呈拱形，在该支护支梁的另一端铰接有上支腿；所述下支腿和上支腿均呈直线形，在上支腿与支护梁之间以及下支腿与支护梁之间分别活动连接有第一液压缸（5），同一主掩护支架中的两个第一液压缸（5）的活塞杆末端分别铰接在所述支护梁上；所述支护单元由两个相同的主掩护支架和设在两主掩护支架之间的至少一个辅助掩护支架组成，主掩护支架与辅助掩护支架之间以及辅助掩护支架之间具有设定间距；或者，支护单元由相同的至少两个主掩护支架组成，相邻主掩护支架之间具有设定间距；支护单元中主掩护支架的上支腿之间通过刚性构件形成对应的刚性连接；各主掩护支架中对应侧的所述第一液压缸（5）的活塞杆同步伸缩；所述下支腿包括下支腿主体（11）和下支腿伸缩体（12），该下支腿主体（11）上端与所述支护梁一端形成铰接；支护单元中主掩护支架的所述下支腿主体（11）通过另一刚性构件形成刚性连接；所述下支腿上的第一液压缸（5）通过其缸体底端铰接在所述下支腿主体（11）上；所述下支腿主体（11）和下支腿伸缩体（12）之间连接有第二液压缸（4），该下支腿伸缩体（12）自由端具有尖锐的头部；所述辅助掩护支架设有依次铰接的辅助下支腿（81）、辅助支护梁和辅助上支腿（82）；该辅助下支腿（81）与所述主掩护支架的下支腿主体（11）形成刚性连接，该辅助下支腿（81）的外侧面和底面分别位于对应的同一平面内；该辅助支护梁上形成的铰接轴线与所述主掩护支架的支护梁上的铰接轴线重合；该辅助上支腿（82）与上支腿形成刚性连接，该辅助上支腿（82）与所述主掩护支架的上支腿具有分别对应位于同一平面内的支撑外侧面和支撑底面。

2.根据权利要求1所述的用于急倾斜中厚煤层柔性掩护系统的支护单元，其特征在于：所述上支腿包括上支腿主体（31）和上支腿伸缩体（32），该上支腿主体（31）与所述支护梁铰接另一端；支护单元中各主掩护支架的所述上支腿由该上支腿主体（31）通过所述刚性构件形成刚性连接；所述上支腿上的第一液压缸（5）通过其缸体底端铰接在所述上支腿主体（31）上；所述上支腿主体（31）与上支腿伸缩体（32）之间连接有第三液压缸（6），该上支腿伸缩体（32）具有尖锐的头部；所述第三液压缸（6）的活塞杆末端与所述上支腿伸缩体（32）铰接；该上支腿主体（31）与上支腿伸缩体（32）之间形成有导轨副结构，该导轨副用以限定上支腿伸缩体（32）的固定移动路径，且该固定移动路径与上支腿主体（31）的轴线平行。

3.根据权利要求2所述的用于急倾斜中厚煤层柔性掩护系统的支护单元，其特征在于：所述支护梁由3段梁铰接成拱形，包括顶梁（21），该顶梁（21）一端铰接有上支护梁（22），该上支护梁（22）的另一端与所述上支腿主体（31）上端铰接，该顶梁（21）另一端铰接有下掩护梁（23），该下掩护梁（23）的另一端与所述下支腿主体（11）上端铰接；所述的两个第一液压缸（5）的活塞杆末端分别铰接在所述顶梁（21）两端，或者，两个第一液压缸（5）的活塞杆末端分别对应铰接在所述上支护梁（22）和下掩护梁（23）上部；在所述的各个顶梁（21）、上支护梁（22）以及下掩护梁（23）三者中，至少有两者分别通过刚性构件对应形成刚性连接。

4.根据权利要求3所述的用于急倾斜中厚煤层柔性掩护系统的支护单元，其特征在于：所述辅助上支腿（82）与上支腿主体（31）形成刚性连接，该辅助上支腿（82）的外侧面和底面与所述主掩护支架中上支腿主体（31）的外侧面和底面分别位于对应的同一平面内；所述辅助支护梁与所述主掩护支架中的支护梁相同，且该辅助支护梁中的顶梁（21）、上支护梁（22）以及下掩护梁（23）与主掩护支架的支护梁中的顶梁（21）、上支护梁（22）以及下掩护梁（23）通过相应的刚性构件形成对应一致的刚性连接，该辅助支护梁中的上支护梁（22）的另一端与所述辅助上支腿（82）上端铰接；该辅助支护梁中的下掩护梁（23）的另一端与所述辅助下支腿（81）上端铰接。

5.根据权利要求2所述的用于急倾斜中厚煤层柔性掩护系统的支护单元，其特征在于：所述支护梁依次由上支护辅梁段（24a）、上支护主梁段（22a）、顶梁段（21a）和下掩护梁段（23a）构成刚性的拱形结构，该支护梁分别由上支护辅梁段（24a）的自由端和下掩护梁段（23a）的自由端对应与所述上支腿主体（31）和下支腿主体（11）的上端铰接；所述两个第一液压缸（5）的活塞杆远端分别铰接在所述顶梁段（21a）两端。

6.根据权利要求5所述的用于急倾斜中厚煤层柔性掩护系统的支护单元，其特征在于：所述辅助掩护支架的辅助下支腿（81）与所述主掩护支架中的下支腿主体（11）形成刚性连接，该辅助下支腿（81）的外侧面和底面分别位于对应的同一平面内；所述辅助上支腿（82）与上支腿主体（31）形成刚性连接，该辅助上支腿（82）的外侧面和底面与所述主掩护支架中上支腿主体（31）的外侧面和底面分别位于对应的同一平面内；所述辅助支护梁与所述支护梁相同，该辅助支护梁分别由上支护辅梁段（24a）的自由端和下掩护梁段（23a）的自由端对应与所述辅助上支腿（82）和辅助下支腿（81）的上端铰接；所述两个第一液压缸（5）的活塞杆远端分别铰接在所述顶梁段（21a）两端。

7.根据权利要求1～6中任意一项权利要求所述的用于急倾斜中厚煤层柔性掩护系统的支护单元，其特征在于：所述下支腿伸缩体（12）的自由端呈楔形，且楔形的斜面朝向内侧。

8.根据权利要求1～6中任意一项权利要求所述的用于急倾斜中厚煤层柔性掩护系统的支护单元，其特征在于：所述第二液压缸（4）通过其活塞杆末端与所述下支腿伸缩体（12）铰接；该下支腿主体（11）与下支腿伸缩体（12）之间形成有导轨副结构，导轨副结构用于使下支腿伸缩体（12）具有固定的移动路径，且该固定移动路径与下支腿主体（11）的轴线平行。

9.根据权利要求2～6中任意一项权利要求所述的用于急倾斜中厚煤层柔性掩护系统的支护单元，其特征在于：所述上支腿伸缩体（32）的自由端呈楔形，且楔形的斜面朝向内侧。

10.根据权利要求2～6中任意一项权利要求所述的用于急倾斜中厚煤层柔性掩护系统的支护单元，其特征在于：所述第一液压缸（5）、第二液压缸（4）、第三液压缸（6）均为双作用液压缸。

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