CN103758543B - 临时超前支护装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种临时超前支护装置，属于矿井支护技术领域。本发明包括单体液压支柱和展开顶梁，展开顶梁是主要由机架、上连杆、顶梁框架、支撑杆、支撑架和下连杆组成的连杆机构，支撑架的中间固定有支座杆，顶梁框架上有连杆，机架下部对称地铰接有一对所述的上连杆，上连杆的下端在铰点b铰接所述的连杆，支撑杆的上端在铰点c铰接在顶梁框架上，支撑杆的下端在铰点d铰接在支撑架上，下连杆的一端铰接在所述的上连杆上，下连杆的另一端铰接在支座杆上，展开顶梁完全展开时，铰点c、铰点b和铰点d三点的正面投影在一条斜直线上。本发明操作简易，支护覆盖面积大，使产品的重量减轻，便于收缩、展开支撑。

Description

临时超前支护装置

技术领域

本发明涉及一种适用于炮掘工作面的临时超前顶板支护装置，属于矿井支护设备技术领域。

背景技术

炮掘工作面会出现在爆破后作业时没有临时支护，工作人员安全受落矸与顶板跨落等威胁的问题，而在炮掘工作面上，要进行除矸、装运矸石、安装支护和下个工序的打眼放炮等工作。《煤矿安全规程》对巷道支护的第四十一条规定：掘进工作面严禁空顶作业。靠近掘进工作面10米内的支护，在爆破前必须加固。爆破崩倒、崩坏的支架必须先行修复，之后方可进入工作面作业。修复支架时必须先检查顶、帮，并由外向内逐架进行。

目前，对于掘进工作面的超前支护装置大致可以分为以下几种：简易木支柱支护、前探梁式支护、点柱式支护、单体柱加大板棚式支护、单体液压支柱配合金属铰接顶粱支护。还有一类在研究但未得到应用的自移式超前支护。

这些超前支护有以下几个特点。第一，架设和移除支护装置操作不便，除木支柱以外（现在很少使用）。因为大多数是要金属铰接顶梁和单体液压支柱配合使用的，所以安装铰接梁会耽搁很多时间，而且遇有地质构造、顶板起伏不平时不能使用，容易崩倒崩坏，在综掘工作面易被掘进机截割头撞倒、撞坏，同时还制约生产。第二，支柱联合使用的装置由于各个单体支柱不是同步液压缸工作，铰接在一起使用时，在升柱时要求各个支柱都必须有工人同时给其注液，所以要求工人较多，操作要求严格。第三，临时支护体积大，较笨重，材料消耗多，前移时所需工时多，人员多、劳动强度大，影响装岩和巷道的掘进进度。第四，对于点柱式支护，一是支护面积小，不能全面支护祼露岩体，有漏顶现象存在；二是单体支柱不能形成联合支护，容易受压倾倒；三是炮掘工作面容易放炮崩倒崩坏。因此设计简易，便携，操作简便可靠的临时超前支护设备非常重要，以保证在工作区域内工作人员安全不受落矸与顶板跨落等威胁。

发明内容

为了克服上述现有技术的不足之处，本发明提供一种临时超前支护装置，操作简易，支护覆盖面积大，使产品的重量降至两个工人能轻松搬动的范围，展开顶梁的控顶面积要覆盖整个迎头裸露部分，其中该装置从机构上实现便于收缩、展开支撑的功能。对于不同形状以及不规则的顶板具有自适应性。

本发明是通过如下技术方案实现的：一种临时超前支护装置，它包括单体液压支柱，单体液压支柱的顶盖上安装有展开顶梁，展开顶梁是主要由机架、上连杆、顶梁框架、支撑杆、支撑架和下连杆组成的连杆机构，所述的上连杆、顶梁框架、支撑杆和下连杆沿支撑架的中轴线对称成对设置；

所述的支撑架的中间固定有支座杆，所述的顶梁框架上有连杆，所述的机架下部对称地铰接有一对所述的上连杆，上连杆的下端在铰点b铰接所述的连杆，所述的支撑杆的上端在铰点c铰接在顶梁框架上，支撑杆的下端在铰点d铰接在支撑架上，所述的下连杆的一端铰接在所述的上连杆上，下连杆的另一端铰接在所述的支座杆上，展开顶梁完全展开时，所述的铰点c、铰点b和铰点d三点的正面投影在一条斜直线上。

所述的单体液压支柱的下端装有柱靴，柱靴包括能使单体液压支柱插入的柱靴窝，柱靴窝的周面上铰接有多个斜撑杆，斜撑杆的下端铰接有脚掌。

所述的斜撑杆有三个，三个斜撑杆均布在柱靴窝的周面上。

所述的支座杆为空心杆，所述的机架的下面中间固定有导向杆，导向杆插入所述的支座杆内与支座杆滑动连接。

    所述的支撑架的两侧各有两个所述的支撑杆，每侧的两个支撑杆连接同侧的一个顶梁框架。

    所述的支撑杆是由液压、弹簧联合减震的伸缩杆。

       所述的顶梁框架是由弹性钢板和刚性钢板焊接而成的框架结构。

所述的顶梁框架上铺设有钢丝网。

所述的铰点c和铰点b是球铰。

本发明的有益效果是：采用单体液压支柱作为支撑装置的动力，支撑装置以单体液压支柱为主体进行扩展，总体轻，搬动方便，安装简易。只允许单柱临时支护，不影响炮掘工作面迎头出矸及后部支护的同时确保当前工作面的工作安全。本发明展开顶梁与单体液压支柱配套使用，能够实现动作展开、收回，是能承受巨大载荷的“伞”一样的结构。展开顶梁是一个可以实现收缩、展开的六杆机构。占有空间小，不影响巷道的掘进工作，机构完全展开后处于死点位置，支撑的稳定良好。

对于不规则的顶板，如果是多角度形状的，则展开顶梁未完全展开就可以适应其顶板。如果顶板有一定的拱形，那么展开顶梁上的弹性钢板会受压弯曲来适应巷道。如果巷道顶板整体有一定（垂直掘进方向的）倾斜角度，那么展开装置的两边斜支撑杆可以受压缩，使整个顶梁处于有一定倾斜角度的状态去适应顶板。如果巷道顶板整体沿着掘进方向有一定的倾斜角度，顶梁会因为球铰发生一定角度的转动以适应顶板。总之，展开顶梁对巷道具有自适应性。

整个装置采用单体液压支柱作为支撑装置的动力，操作方便；展开支撑装置对不同形状的的顶板具有自适应性，同时它的结构与单体液压支柱的结构配套使用；整个装置搬动方便安装简易。考虑到部分巷道底板的条件恶劣，可给单体支柱设计柱靴结构以提高稳定性。

本发明的展开顶梁根据系列化的单体液压支柱也实现了系列化，以满足不同高度、宽度的掘进巷道支护。系列化的试验、生产和管理可以降低企业、矿井的生产应用成本。

附图说明

下面根据附图和实施例对本发明进一步说明。

图1是本发明结构示意图；

图2是本发明展开顶梁收缩状态结构图；

图3是图2的左视图；

图4是本发明展开顶梁完全展开状态结构图；

图5是图4的左视图；

图6是本发明柱靴结构示意图。

图中：1、机架，1-1、导向杆，2、上连杆，3、顶梁框架，3-1、连杆，4、支撑杆，5、支撑架，5-1、支座杆，6、下连杆，7、单体液压支柱，8、柱靴，8-1、柱靴窝，8-2、斜撑杆，8-3、脚掌。

具体实施方式

如图1、图2所示的实施例，一种临时超前支护装置，它包括单体液压支柱7，单体液压支柱7的顶盖上安装有展开顶梁，展开顶梁是主要由机架1、上连杆2、顶梁框架3、支撑杆4、支撑架5和下连杆6组成的连杆机构，所述的上连杆2、顶梁框架3、支撑杆4和下连杆6沿支撑架5的中轴线对称成对设置。

如图2、图3、图4、图5所示，所述的支撑架5的中间固定有支座杆5-1，所述的顶梁框架3上固连有连杆3-1，所述的机架1下部对称地铰接有一对所述的上连杆2，上连杆2的下端在铰点b铰接所述的连杆3-1，所述的支撑杆4的上端在铰点c铰接在顶梁框架3上，支撑杆4的下端在铰点d铰接在支撑架5上，所述的下连杆6的一端铰接在所述的上连杆2上，下连杆6的另一端铰接在所述的支座杆5-1上，如图4所示，展开顶梁完全展开时，所述的铰点c、铰点b和铰点d三点的正面投影在一条斜直线上。

如图2、图3、图4、图5所示，展开顶梁在竖直平面内是一个六杆机构，有一个自由度。整个展开顶梁左右结构对称，展开顶梁的机构中有转动副即铰点a、b、c、d、f、g；只有一个移动副e，也是主运动副，即由单体支柱的升高、下降来控制支撑架5的升高、下降动作。所述的铰点c和铰点b是球铰，其它则是销轴连接。展开顶梁处于收缩状态放置在单体支柱上，需要工作的时候，整个展开顶梁随着单体液压支柱上升至机架1接触顶板后，顶梁框架3在上连杆2及支撑杆4的带动下缓慢升高展开，以至接触顶板达到支撑的作用。顶梁框架3因为球铰b和c的缘故可以沿巷道方向有一定角度的转动，即适应沿巷道方向有倾角的不规则顶板。如图4所示，展开顶梁完全展开后转动副b、c和d三点在一条斜直线上。此时六杆机构处于一个死点位置即压力角为90°，传动角为0°。无论顶板给予顶梁框架3任何方向的载荷或者弯矩，都会通过运动副b传至运动副c再移交给支撑杆4。支撑杆4在工作的时候，不会发生任何方向的转动，展开顶梁整体性稳定。

如图1、图6所示，所述的单体液压支柱7的下端可以装有柱靴8，柱靴8包括能使单体液压支柱7插入的柱靴窝8-1，柱靴窝8-1的周面上铰接有多个斜撑杆8-2，斜撑杆8-2的下端铰接有脚掌8-3。所述的斜撑杆8-2有三个，三个斜撑杆8-2成120°夹角均布在柱靴窝8-1的周面上。其中柱靴窝8-1和斜撑杆8-2、斜撑杆8-2和脚掌8-3之间的铰点h、k都是销轴。工作时，将其放置在工作地点，手动搬开斜撑杆成一定角度即可。依据三角形稳定性的原理，柱靴将会对整个临时支护装置起到很好的稳定作用。

所述的支座杆5-1为空心杆，所述的机架1的下面中间固定有导向杆1-1，导向杆1-1插入所述的支座杆5-1内与支座杆5-1滑动连接。导向杆1-1可以起到导向作用，提高上升动作的稳定性。

    所述的支撑架5的两侧各有两个所述的支撑杆4，每侧的两个支撑杆4连接同侧的一个顶梁框架3。从图5看，每侧的连杆3-1位于两个支撑杆4之间。

    所述的支撑杆4是由液压、弹簧联合减震的伸缩杆。支撑杆4的结构是一个可伸缩的二力杆，利用液压—弹簧联合减震器原理实现伸缩与抗击冲击。当巷道顶板给予支撑杆4静载荷时，弹簧支撑；弹簧压缩至一定程度时杆件有机械限位，弹簧和机械杆同时支撑顶梁；当巷道顶板有突然下沉或者矸石掉落冲击时，液压阻尼会有很大的阻尼力起到缓冲作用，以保护装置。

       所述的顶梁框架3是由弹性钢板和刚性钢板焊接而成的框架结构。顶梁框架的横向钢板可以为弹簧板，可以受压变形以适应拱形类的巷道。

所述的顶梁框架3上可以铺设钢丝网以挡矸、煤。

本发明的工作原理：

本发明临时超前支护装置，由展开顶梁和单体液压支柱配套使用，必要时采用柱靴。展开顶梁的支撑架5与单体液压支柱的顶盖镶嵌结合，单体液压支柱的缸体置入柱靴的柱靴窝中即可实现工作。

工作前，根据具体的巷道工况条件判断是否支撑需要柱靴稳定，如果底板条件差需要柱靴的话，人工将柱靴8搬动放置在工作地方，手动搬开斜撑杆8-2。然后将单体液压支柱搬动放置在柱靴中，再将展开顶梁放置在单体液压支柱上。这样工作前的准备工作完成。

需要它工作时，先借助人力让展开顶梁有一定程度的展开，即机架的水平位置高于两侧的顶梁框架位置时，用注液枪给放在工作面迎头上的整个装置中的单体液压支柱注液。单体液压支柱就会缓慢升高，同时当展开顶梁的机架1与顶板接触后固定不动，展开顶梁随之慢慢展开。当展开顶梁展开至如图4所示的状态时，完成升柱，停止注液，单体液压支柱给支撑装置一个初撑力。当顶板是平面的时候，展开顶梁就如图4所示的状态；当顶板两边下沉或者顶板本身就是多角度的时候，顶梁框架不需要完全展开即可适应顶板；当巷道顶板沿巷道方向有倾斜时候，顶梁框架又会随着顶板的倾斜角度而发生倾斜以适应顶板。

具体地，当如图1所示的展开顶梁和单体液压支柱以及柱靴配套在一起置于迎头时，支护准备工作基本完成。此时用注液枪向单体液压支柱中注液。注液的同时，展开顶梁随着单体液压支柱缓慢上升，当机架1与顶板接触后停止不动，顶梁框架3在连杆2、支撑杆4以及下连杆6的作用下缓慢展开，直至完全展开如图4所示，然后停止注液形成初撑。展开顶梁完全展开后，连杆机构处于死点位置，即如图4所示的c、b和d三点共线，所以机构的支撑稳定性良好。由于b、 c两处的运动副为球铰连接，所以顶梁框架可以根据顶板的形状而位置变化以适应顶板。支撑杆是液压弹簧减震器的形式，可以压缩使得顶梁框架倾斜以适应有坡度倾斜的巷道，液压阻尼可以抗击矸石、煤块的冒落冲击。

Claims (9)

1.一种临时超前支护装置，其特征在于：它包括单体液压支柱（7），单体液压支柱（7）的顶盖上安装有展开顶梁，展开顶梁是主要由机架（1）、上连杆（2）、顶梁框架（3）、支撑杆（4）、支撑架（5）和下连杆（6）组成的连杆机构，所述的上连杆（2）、顶梁框架（3）、支撑杆（4）和下连杆（6）沿支撑架（5）的中轴线对称成对设置；

所述的支撑架（5）的中间固定有支座杆（5-1），所述的顶梁框架（3）上有连杆（3-1），所述的机架（1）下部对称地铰接有一对所述的上连杆（2），上连杆（2）的下端在铰点b铰接所述的连杆（3-1），所述的支撑杆（4）的上端在铰点c铰接在顶梁框架（3）上，支撑杆（4）的下端在铰点d铰接在支撑架（5）上，所述的下连杆（6）的一端铰接在所述的上连杆（2）上，下连杆（6）的另一端铰接在所述的支座杆（5-1）上，展开顶梁完全展开时，所述的铰点c、铰点b和铰点d三点的正面投影在一条斜直线上。

2.根据权利要求1所述的临时超前支护装置，其特征在于：所述的单体液压支柱（7）的下端装有柱靴（8），柱靴（8）包括能使单体液压支柱（7）插入的柱靴窝（8-1），柱靴窝（8-1）的周面上铰接有多个斜撑杆（8-2），斜撑杆（8-2）的下端铰接有脚掌（8-3）。

3.根据权利要求2所述的临时超前支护装置，其特征在于：所述的斜撑杆（8-2）有三个，三个斜撑杆（8-2）均布在柱靴窝（8-1）的周面上。

4.根据权利要求1所述的临时超前支护装置，其特征在于：所述的支座杆（5-1）为空心杆，所述的机架（1）的下面中间固定有导向杆（1-1），导向杆（1-1）插入所述的支座杆（5-1）内与支座杆（5-1）滑动连接。

5. 根据权利要求1所述的临时超前支护装置，其特征在于：所述的支撑架（5）的两侧各有两个所述的支撑杆（4），每侧的两个支撑杆（4）连接同侧的一个顶梁框架（3）。

6. 根据权利要求1或5所述的临时超前支护装置，其特征在于：所述的支撑杆（4）是由液压、弹簧联合减震的伸缩杆。

7. 根据权利要求1所述的临时超前支护装置，其特征在于：所述的顶梁框架（3）是由弹性钢板和刚性钢板焊接而成的框架结构。

8.根据权利要求1或7所述的临时超前支护装置，其特征在于：所述的顶梁框架（3）上铺设有钢丝网。

9.根据权利要求1所述的临时超前支护装置，其特征在于：所述的铰点c和铰点b是球铰。