CN104279000B - 自动铺、联网掘进临时支护装置 - Google Patents

Abstract

本发明属于煤矿井下综掘面临时支护支架的技术领域，具体涉及一种自动铺、联网掘进临时支护装置，解决了现有经常会造成顶板掉矸伤人事故，无法充分发挥高性能掘进机效率问题。其包括前支架组和后支架组，前、后支架组分别包括左右两个支架，前支架组的顺梁前端有自动铺设锚网机构和自动联网装置，前、后支架组的左右底座及左右顶梁分别通过推拉油缸连接，横梁顶部和与其固连的本组支架组的顺梁底部之间有高度差，横梁顶部对应另一组支架组顺梁底部的位置处设置可升降的托辊。本发明支护与铺网可同步进行，大大的减小了工人的劳动强度，提高了掘进效率，可实现工作面的及时支护，为作业人员的安全提供了有力保障。

Description

自动铺、联网掘进临时支护装置

技术领域

本发明属于煤矿井下综掘面临时支护支架的技术领域，具体涉及一种自动铺、联网掘进临时支护装置。

背景技术

国内大多数煤矿井下掘进工作面普遍使用的临时超前支护有：一是吊挂环穿管式前探梁临时支护；二是掘进机机载临时支护装置；三是采用多排单体液压支柱加高强度工字钢棚梁支护法等。这些方式虽然在一定程度上缓解了掘进工作面迎头支护的压力，改善了工作面的支护状况，但实际使用过程中还存在支护力小，对巷道顶板反复支撑，工人劳动强度大，对设备及操纵人员在安全上存在较大的隐患。

铺网主要靠工人踩在扶梯上手托锚网托着进行铺设。这种方式工人劳动强度大，效率低且安全不易保证。

发明内容

本发明为了解决现有煤矿井下掘进工作面临时超前支护存在的上述问题，造成在井下巷道掘进过程中，由于巷道掘进后顶板不能及时得到有效的支护，经常会造成顶板掉矸伤人事故，无法充分发挥高性能掘进机效率问题，提供了一种自动铺、联网掘进临时支护装置。

本发明采用如下的技术方案实现：

自动铺、联网掘进临时支护装置，包括前支架组和后支架组，前、后支架组分别包括左右两个支架，所述的支架包括底座、顶梁以及底座和顶梁之间的高度可调的连接件，每组支架通过前后两个横梁将其左右两个顶梁连接为一体，前支架组的横梁上布置有与其连接的两顺梁Ⅰ，后支架组的横梁上布置有与其连接的两顺梁Ⅱ，前支架组的顺梁前端有自动铺设锚网机构和自动联网装置，前、后支架组的左右底座及左右顶梁分别通过推拉油缸连接，横梁顶部和与其固连的本组支架组的顺梁底部之间有高度差，横梁顶部对应另一组支架组顺梁底部的位置处设置可升降的托辊。

所述的横梁顶部与本组支架组顺梁底部对应的位置设置有凸台，顺梁底部有凸起部分并开设凹槽，凸台凹槽固定连接；顺梁底部对应另一组支架组横梁的位置处设有升降油缸，升降油缸固定于横梁上，升降油缸顶部安装有可支撑滚轮的滚轮安装架，对应滚轮的顺梁底部有凸起部分并开有可容纳滚轮滚动的凹槽。

所述的自动铺设锚网机构包括前支架组顺梁前端铰接的刚性架，刚性架和顺梁之间连接有刚性架千斤顶，靠近刚性架前端的刚性架底部设置有用于悬挂锚网、且前后、上下分别交错且各自独立的钢棒，钢棒设置方向垂直于支架前进方向，钢棒可转动连接于顺梁，相邻钢棒的相邻端部有重叠段，顺梁前端设置与钢棒平行的可相对顺梁转动的滚轴，顺梁前端对应锚网运行位置的两侧设置限位板，锚网一端固定于钢棒并缠绕于钢棒之上，锚网的另一端绕经滚轴覆设于顶梁之上。

所述的自动联网装置安装于刚性架下部，包括钉针装置、弹簧、导向杆、送针块、推针油缸、推针板、联接针、钉针缠绕机构，钉针装置为箱型结构，推针油缸的缸体固定于钉针装置之内，推针油缸的活塞杆前端连接推针板，推针板前端对应的钉针装置上开有联接针出口，钉针装置之内、推针油缸的垂直方向上安装有弹簧，弹簧的一端固定于钉针装置内侧、另一端连接送针块，送针块前方为容纳联接针的针槽，钉针缠绕机构设置于钉针装置之外、联接针出口处，钉针缠绕机构包括马达以及缠绕块，马达的输出轴上安装缠绕块，缠绕块上开有对应钉针两脚端的槽孔结构，推针油缸的缸体内部前、后端都设置有传感器。联接针为通过胶水将单个U形的钉针联成一体组合而成，推针板下部的钉针装置内侧设置滑轨，推针板沿滑轨滑动。

所述的底座和顶梁之间的连接件包括支架中部的四连杆机构和两侧的立柱千斤顶，所述的四连杆机构包括底座上的两平行凸台，两凸台顶部为斜面，斜面上、下端分别铰接前连杆、后连杆的下端，前连杆、后连杆的上端顶部分别铰接掩护梁的一端，掩护梁的另一端铰接于顶梁，立柱千斤顶底部通过销轴连接于底座、顶部连接于顶梁。

本发明跨骑于掘进机之上，将悬挂于自动铺网装置下方钢棒上相互搭接的铺设锚网通过滚轴送于支护装置顶梁上，当掘进机向前掘进时，支护装置需跟随掘进机向前移动，对顶板进行及时支护并自动铺设锚网。支护装置前移时，首先伸后支架组的四根立柱，使后支架组的顶梁、顺梁完全支撑顶板，再降前支架组的左右四根立柱，直至前支架组的顶梁、顺梁及自动铺网装置脱离顶板降于外侧支架组的横梁上，同时前支架组横梁上的四个升降油缸伸出，由端部的滚轮支撑于后部支架组的顺梁的凹槽内使其接顶，通过前后支架组顶梁与底座间的推拉油缸同时推拉使前支架组向前移动一个推移行程，随着支护装置的前移，锚网将绕着滚轴自动铺设于支架顶梁之上；伸前架组的四根立柱，前支架组的顶梁、顺梁将锚网与顶板接触并支撑顶板，再降后支架组的左右四根立柱，直至后支架组的顶梁、顺梁脱离顶板降于前支架组的横梁上，同时后支架组横梁上的四个升降油缸伸出，由端部的滚轮支撑于前支架组的顺梁的凹槽内使其接顶。通过推移油缸的推拉使后支架组向前移动一个推移行程；一次循环直至支架移动到位后将前后两组支架组都撑顶。将掘进机退出，工作人员可在支护装置下方打锚杆。

本发明具有如下有益效果：可以为掘进工作面安全高效开采创造可靠、灵活的支护条件，对完善掘进面的机械化开采工艺，提高掘进速度和生产效率具有重要意义。与现在普遍使用的临时超前支护传统的支护方式以及工人踩在扶梯上进行人工铺设卷网相比，采用自动铺网掘进迈步超前支架作业，支护与铺网可同步进行，大大的减小了工人的劳动强度，提高了掘进效率，可实现工作面的及时支护，为作业人员的安全提供了有力保障。

本发明可实现全断面主动支撑顶板以及支护与铺网同步作业，避免作业人员在空顶下作业的安全隐患，有利于煤矿掘进工作的顶板安全管理，为综掘面创造了安全的工作环境；提高煤矿掘进面机械化支护作业程度，大大提高掘进速度和工作效率，降低掘进成本以及作业人员的劳动强度，缓解采掘接续紧张的被动局面，

1、为适应不同巷道条件进行有针对性的结构设计，结构紧凑，操作灵活，能够大大提高掘进速度和工作效率。

2、独立式的液压系统，对煤矿井下拉移支架现场适应性高。

3、两组支架组前后布置，顶梁间的推移油缸与底座间的推移油缸同时推拉使前后支架组向前移动，行走过程中始终有一组支架组撑顶，形成迈步式结构，减少对顶板的反复支撑，提高空间安全性。

4、每组支架采用四连杆机构，保证了支架纵向和横向稳定性，承受和传递外载，保持支架的整体刚性。

5、支架行走过程中，可将悬挂于自动铺网装置下方钢棒上相互搭接的铺设锚网通过滚轴送于支架顶梁上，实现锚网的自动铺设。

6、前后支架组的横梁上都布置有升降油缸，升降油缸的端头安装有滚轮，降前支架组的同时，前支架组横梁上的升降油缸伸出支撑后支架组的顺梁，通过推拉油缸使前支架向前移动，前支架组升降油缸上的滚轮在后支架组顺梁的凹槽内向前滚动。

附图说明

图1为本发明的主视图，

图2为本发明的俯视图，

图3为本发明的侧视图，

图4为图3的局部放大图，

图5为图1的局部放大图，

图6为联接锚网机构示意图，

图7为联接锚网机构侧视图。

图中：1-底座，2-前连杆，3-后连杆，4-掩护梁，5-顶梁，6-立柱千斤顶，7-推拉油缸，8-升降油缸，9-滚轮安装架，10-滚轮，11-刚性架，12-刚性架千斤顶，13-钢棒 ，14-锚网，15-滚轴，16-自动联网装置，17-横梁，18-顺梁Ⅰ，19-顺梁Ⅱ，20-前支架组，21-后支架组；

16.1-钉针装置，16.2-弹簧，16.3-导向杆，16.4-送针块，16.5-推针油缸，16.6-推针板，16.7-联接针，16.8-锚网，16.9-钉针缠绕机构，16.10-缠绕块。

具体实施方式

结合附图对本发明的具体实施方式作进一步说明。

自动铺、联网掘进临时支护装置主要由前后支架组、横梁、顺梁、托辊、推拉油缸、刚性架、滚轴、钢棒、刚性架千斤顶、升降油缸、滚轮、滚轮安装架、自动联网装置、液压系统等组成。两组支架组分别由左右两个支架通过两个横梁将两个顶梁连接为一体而组成，每组支架的横梁上布置有顺梁和托辊。顺梁主要用于支撑顶板，托辊主要用于支架前移过程给顺梁提供滚动摩擦。前支架组的顺梁前端安装有刚性架、滚轴、钢棒、自动联网装置等，主要用于实现自动铺设、联接锚网。前后两组支架组的顶梁、底座上分别布置有推拉油缸，主要实现装置的前移。顺梁下部都设有升降油缸上部安装的滚轮行走的凹槽，以便支架在前移时，滚轮支撑顺梁在其凹槽槽内滚动，减少摩擦。自动铺设锚网机构包括刚性架、滚轴、钢棒等，安装于前支架组的顺梁前端，在支架前移的过程中，可实现锚网的自动铺设。自动联网装置安装于刚性架下部，在自动铺设锚网时可实现相互搭接锚网的自动联接。本发明与掘进机合理的配套，能够及时实现全断面支护以及自动铺设锚网，避免作业人员在空顶区域作业，提高了机械化支护作业程度，降低了作业人员劳动强度，提高掘进效率，为作业人员的安全提供了有力保障。进一步说明如下：

自动铺、联网掘进临时支护装置，包括前支架组20和后支架组21，前、后支架组分别包括左右两个支架，所述的支架包括底座1、顶梁5以及底座1和顶梁5之间的高度可调的连接件，每组支架通过前后两个横梁17将其左右两个顶梁5连接为一体，前支架组的横梁上布置有与其连接的两顺梁Ⅰ18，后支架组的横梁上布置有与其连接的两顺梁Ⅱ19，前支架组1的顺梁前端有自动铺设锚网机构和自动联网装置，前、后支架组的左右底座及左右顶梁分别通过推拉油缸7连接，横梁顶部和与其固连的本组支架组的顺梁底部之间有高度差，横梁顶部对应另一组支架组顺梁底部的位置处设置可升降的托辊。

所述的横梁顶部与本组支架组顺梁底部对应的位置设置有凸台，顺梁底部有凸起部分并开设凹槽，凸台凹槽固定连接；顺梁底部对应另一组支架组横梁的位置处设有升降油缸，升降油缸固定于横梁上，升降油缸顶部安装有可支撑滚轮的滚轮安装架，对应滚轮的顺梁底部有凸起部分并开有可容纳滚轮滚动的凹槽。

所述的自动铺设锚网机构包括前支架组20顺梁前端铰接的刚性架11，刚性架11和顺梁之间连接有刚性架千斤顶12，靠近刚性架前端的刚性架底部设置有用于悬挂锚网、且前后、上下分别交错且各自独立的钢棒13，钢棒13设置方向垂直于支架前进方向，钢棒13可转动连接于顺梁，相邻钢棒的相邻端部有重叠段，顺梁前端设置与钢棒平行的可相对顺梁转动的滚轴15，顺梁前端对应锚网运行位置的两侧设置限位板，锚网14一端固定于钢棒13并缠绕于钢棒之上，锚网的另一端绕经滚轴15覆设于顶梁之上。

所述的自动联网装置安装于刚性架下部，包括钉针装置16.1、弹簧16.2、导向杆16.3、送针块16.4、推针油缸16.5、推针板16.6、联接针16.7、钉针缠绕机构16.9，钉针装置16.1为箱型结构，推针油缸16.5的缸体固定于钉针装置16.1之内，推针油缸16.5的活塞杆前端连接推针板16.6，推针板16.6前端对应的钉针装置16.1上开有联接针出口，钉针装置16.1之内、推针油缸16.5的垂直方向上安装有弹簧16.2，弹簧16.2的一端固定于钉针装置16.1内侧、另一端连接送针块16.4，送针块16.4前方为容纳联接针16.7的针槽，钉针缠绕机构16.9设置于钉针装置16.1之外、联接针出口处，钉针缠绕机构16.9包括马达以及缠绕块16.10，马达的输出轴上安装缠绕块16.10，缠绕块16.10上开有对应钉针两脚端的槽孔结构，推针油缸16.5的缸体内部前、后端都设置有传感器。联接针16.7为通过胶水将单个U形的钉针联成一体组合而成，推针板16.6下部的钉针装置16.1内侧设置滑轨，推针板沿滑轨滑动。

所述的底座和顶梁之间的连接件包括支架中部的四连杆机构和两侧的立柱千斤顶6，所述的四连杆机构包括底座上的两平行凸台，两凸台顶部为斜面，斜面上、下端分别铰接前连杆2、后连杆3的下端，前连杆2、后连杆3的上端顶部分别铰接掩护梁4的一端，掩护梁4的另一端铰接于顶梁5，立柱千斤顶6底部通过销轴连接于底座1、顶部连接于顶梁5。

本发明各组件效果如下：

1、自动铺、联网掘进临时支护装置，解决煤矿掘进工作面支护问题，实现了自动铺网，加快了工作面的安全高效推进；

2、铰接框架式纵梁与横梁机构，实现对顶板的不间断连续支护，降低了对巷道顶板的反复支撑，保持了顶板的完整性；

3、横梁上布置升降油缸，使一组支架组在下降同时，其横梁上的升降油缸伸出支撑另一组支架组的顺梁，达到了巷道始终有临时支护；

4、每组支架组的顺梁下部设有凹槽，作为升降油缸端部滚轮的轨道，使支架在前移过程中顺梁在滚轮上滚动前移，减小相互摩擦；

5、支架横梁上布有传感器，以保证一组支架在下降的同时其横梁上的升降油缸伸出相应的行程；

6、支架组前后布置，避免支架组在行走过程中相互干涉，保证行走的稳定性；

7、挂网的钢棒上下交错布置，可使锚网实现自动搭接；

8、通过刚性架千斤顶将刚性架向下摆动一定角度，降低钢棒的高度，工人可支架更换锚网而无需借助扶梯；

9、支架四连杆机构，保证了支架纵向和横向稳定性，保持支架的整体刚性，提高了对巷道的有效支撑；

10、实现掘进——无支护——临时超前支护——铺设锚网——永久性支护的衔接过渡，实现了掘进与支护连续作业方式；

11、独立式的液压系统，提高了掘进工作面现场适应性，液压系统操纵方便安全。

Claims (7)

1.一种自动铺、联网掘进临时支护装置，其特征在于包括前支架组（20）和后支架组（21），前、后支架组分别包括左右两个支架，所述的支架包括底座（1）、顶梁（5）以及底座（1）和顶梁（5）之间的高度可调的连接件，每组支架通过前后两个横梁（17）将其左右两个顶梁（5）连接为一体，前支架组的横梁上布置有与其连接的两顺梁Ⅰ（18），后支架组的横梁上布置有与其连接的两顺梁Ⅱ（19），前支架组（20）的顺梁前端有自动铺设锚网机构和自动联网装置，前、后支架组的左右底座及左右顶梁分别通过推拉油缸（8）连接，横梁顶部和与其固连的本组支架组的顺梁底部之间有高度差，横梁顶部对应另一组支架组顺梁底部的位置处设置可升降的托辊。

2.根据权利要求1所述的自动铺、联网掘进临时支护装置，其特征在于所述的横梁顶部与本组支架组顺梁底部对应的位置设置有凸台，顺梁底部有凸起部分并开设凹槽，凸台凹槽固定连接；顺梁底部对应另一组支架组横梁的位置处设有升降油缸，升降油缸固定于横梁上，升降油缸顶部安装有可支撑滚轮的滚轮安装架，对应滚轮的顺梁底部有凸起部分并开有可容纳滚轮滚动的凹槽。

3.根据权利要求1或2所述的自动铺、联网掘进临时支护装置，其特征在于所述的自动铺设锚网机构包括前支架组（20）顺梁前端铰接的刚性架（11），刚性架（11）和顺梁之间连接有刚性架千斤顶（12），靠近刚性架前端的刚性架底部设置有用于悬挂锚网、且前后、上下分别交错且各自独立的钢棒（13），钢棒（13）设置方向垂直于支架前进方向，钢棒（13）可转动连接于顺梁，相邻钢棒的相邻端部有重叠段，顺梁前端设置与钢棒平行的可相对顺梁转动的滚轴（15），顺梁前端对应锚网运行位置的两侧设置限位板，锚网（14）一端固定于钢棒（13）并缠绕于钢棒之上，锚网的另一端绕经滚轴（15）覆设于顶梁之上。

4.根据权利要求3所述的自动铺、联网掘进临时支护装置，其特征在于所述的自动联网装置安装于刚性架下部，包括钉针装置（16.1）、弹簧（16.2）、导向杆（16.3）、送针块（16.4）、推针油缸（16.5）、推针板（16.6）、联接针（16.7）、钉针缠绕机构（16.9），钉针装置（16.1）为箱型结构，推针油缸（16.5）的缸体固定于钉针装置（16.1）之内，推针油缸（16.5）的活塞杆前端连接推针板（16.6），推针板（16.6）前端对应的钉针装置（16.1）上开有联接针出口，钉针装置（16.1）之内、推针油缸（16.5）的垂直方向上安装有弹簧（16.2），弹簧（16.2）的一端固定于钉针装置（16.1）内侧、另一端连接送针块（16.4），送针块（16.4）前方为容纳联接针（16.7）的针槽，钉针缠绕机构（16.9）设置于钉针装置（16.1）之外、联接针出口处，钉针缠绕机构（16.9）包括马达以及缠绕块（16.10），马达的输出轴上安装缠绕块（16.10），缠绕块（16.10）上开有对应钉针两脚端的槽孔结构。

5.根据权利要求4所述的自动铺、联网掘进临时支护装置，其特征在于推针油缸（16.5）的缸体内部前、后端都设置有传感器。

6.根据权利要求5所述的自动铺、联网掘进临时支护装置，其特征在于联接针（16.7）为通过胶水将单个U形的钉针联成一体组合而成，推针板（16.6）下部的钉针装置（16.1）内侧设置滑轨，推针板沿滑轨滑动。

7.根据权利要求6所述的自动铺、联网掘进临时支护装置，其特征在于所述的底座和顶梁之间的连接件包括支架中部的四连杆机构和两侧的立柱千斤顶（6），所述的四连杆机构包括底座上的两平行凸台，两凸台顶部为斜面，斜面上、下端分别铰接前连杆（2）、后连杆（3）的下端，前连杆（2）、后连杆（3）的上端顶部分别铰接掩护梁（4）的一端，掩护梁（4）的另一端铰接于顶梁（5），立柱千斤顶（6）底部通过销轴连接于底座（1）、顶部连接于顶梁（5）。