CN104594936B - 带压移架整体顶梁组合悬移液压支架及带压移架的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种带压移架整体顶梁组合悬移液压支架和带压移架方法，属于矿井支护设备技术领域。它包括托梁、顶梁、液压立柱和移顶梁千斤顶，所述的顶梁的下端铰接四根液压立柱，四根液压立柱的液压控制系统包括：在液压立柱正常支护时保证正常工作支护力的高压供液管路，和在液压立柱带压移架时提供液压立柱边移动边支撑顶板的支撑力的低压供液管路。整体顶梁组合悬移液压支架的带压移架是利用四根液压立柱来完成的。本发明技术克服了技术偏见，解决了整体顶梁组合悬移液压支架带压移架问题；提高支架的支护和移架速度，扩大了设备的使用范围。

Description

带压移架整体顶梁组合悬移液压支架及带压移架的方法

技术领域

本发明涉及一种矿山设备，具体涉及煤矿井下采煤工作面支护用的组合悬移液压支架。

背景技术

现有的整体顶梁组合悬移液压支架在煤矿井下使用时，虽然具有结构简单、整体稳定性好、降低工人劳动强度、提高劳动效率、设备资金投入少等优点。由于在工作面使用中支架向前移动时，必须将液压支柱缩回，顶梁与工作面顶板脱离才能移架，对不稳定的I类顶板和有伪顶易破碎的顶板回采工作面；由于顶板受到支架的反复支撑，容易造成顶板破碎，出现漏顶、冒顶现象，造成悬移液压支架设备在这些场合无法正常使用，使用范围受到限制。

为了解决现有整体顶梁组合悬移液压支架不能用于顶板不稳定回采工作面的问题；我公司开始设计了几种方案；原来设计的带压移架的支撑力是由采用各种增加辅助的构件完成的方法，但结果都是；结构复杂、转换操作繁琐、增加设备成本、挤占了设备下的有限空间，效果很不理想。

发明内容

为了克服上述现有技术的不足之处，本发明提供一种带压移架整体顶梁组合悬移液压支架及带压移架的方法，克服了技术偏见，利用液压立柱实现带压移架，在正常工作支护时及带压移架时提供高低两种液压，产生不同的两种支撑力，满足液压立柱在两种不同的工作状态的供液要求，使得原整体顶梁组合悬移液压支架具备带压移架功能。

本发明是通过如下技术方案实现的：一种带压移架整体顶梁组合悬移液压支架，它包括托梁、顶梁、液压立柱和移顶梁千斤顶，所述的顶梁的下端铰接四根液压立柱，所述的移顶梁千斤顶一端与托梁铰接，移顶梁千斤顶的另一端与顶梁前端铰接，所述的托梁与顶梁之间装有供顶梁在托梁上做前后导向滑动的导向机构，所述的四根液压立柱的液压控制系统包括：在液压立柱正常支护时保证正常工作支护力的高压供液管路，和在液压立柱带压移架时提供液压立柱边移动边支撑顶板的支撑力的低压供液管路。

所述的液压控制系统包括主要由三位换向阀、液控单向阀、高压供液管和回液管组成的高压控制回路，和主要由单向交替阀、两位换向阀和低压供液管组成的低压控制回路；

所述高压供液管的高压油管连接至所述三位换向阀，三位换向阀的出油口连接至所述单向交替阀的常开进油口，单向交替阀的常闭进油口连接在所述两位换向阀，两位换向阀的进油口连接至所述低压供液管，单向交替阀的出油口连接至所述液控单向阀的进油口，液控单向阀的出油口连接至每个液压立柱的下腔，液控单向阀的出油管路上连接有安全阀，所述液压立柱的上腔通过高压油管经所述三位换向阀连接至所述回液管，所述液控单向阀的控制端并联至高压油管上。

所述三位换向阀和两位换向阀为手动或电磁换向阀。

所述的液控单向阀和安全阀安装在每个液压立柱的缸体上。

一种所述的液压支架进行带压移架的方法，整体顶梁组合悬移液压支架的带压移架是利用四根液压立柱来完成的，液压立柱的液压控制系统能提供液压立柱在带压移架时边移动边支撑顶板的支撑力。

所述的液压支架进行带压移架的方法的进一步改进：带压移架由移顶梁千斤顶注液后活塞杆伸长推动顶梁向前移动，铰接在顶梁上的四根液压立柱边倾斜移动、边支撑顶板完成，带压移架时液压立柱的上、下腔注入的是设定的高、低压的液体, 液压立柱向上产生的支撑力要能有效支撑住已经离层和破碎的顶板，以防止冒落即达到目的。

所述的带压移架的方法的改进，包括如下步骤：

带压移架时：

a、先将立柱的工作状态由支护支撑力降为带压移架支撑力； 两位换向阀由右位转换至左位接通状态，三位换向阀由中位转换至右位降柱状态；高压液体经三位换向阀、进入立柱上腔，低压液体经两位换向阀左端、单向交替阀、液控单向阀进入立柱下腔，液压立柱在上、下腔液体的作用下产生向上的移架支撑力；

b、向移顶梁千斤顶注液、活塞杆伸长推动顶梁向前移动，铰接在顶梁上的四根液压立柱边倾斜移动边支撑顶板完成；

c、移架到位后，先将对角两液压立柱的活柱缩回、支撑复位，复位时支撑力由另外两根对角的液压立柱支撑；

d、重复c动作将另外对角的两根液压立柱的活柱缩回、支撑复位，完成一个移架行程动作。

本发明的有益效果是：

1、本发明克服了技术偏见，利用液压立柱实现带压移架。整体顶梁组合悬移液压支架是一项成熟的技术，使用时，所述的带压移架整体顶梁组合悬移液压支架与两侧相邻的液压支架由各自的托梁铰接连成一体。需要带压移架时，技术人员总是想从其两侧固定，利用两侧的支架作为支撑点，且另设支撑结构，很多年来都没用想到利用液压立柱。而立柱是主要的支撑件，长期被认为只能用来进行升柱和降柱两种动作，形成思维定势和技术偏见。本发明克服了这种技术偏见，在原设备机机构不变的条件，只是改变液压控制系统，使得原类型支架具备带压移架功能。提高了设备的性能，扩大了设备的使用范围。能够适用煤矿各种不稳定顶板的工作面环境。

2、有效控制顶板冒落，减少了顶板受到反复支撑产生顶板破碎的概率，改善了移架时支架上方顶板岩石的相互作用，大大改善了支架的控顶效果。工人的安全生产条件明显提高。使用带压移架可明显减少或避免支架移架时多次重复卸载、支撑造成的漏顶，冒顶等事故，扩大了整体顶梁组合悬移液压支架的使用范围。可用于不稳定的类直接顶板和易冒落、破碎顶板的工作面。

3、本发明的另一优点是；当顶板稳定良好，不需带压移架时，可快速转换为一般移架方式（不带压移架）。只需改变换向操纵阀的操作手柄。

4、现场试验证明本方案结构最简单、安全有效、低成本、工作可靠。

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是图1的左视图，也是本发明移架开始前的状态图；

图3是本发明移架过程的状态图；

图4是本发明液压控制原理图。

图中，1、挡煤板；2、托梁；3、顶梁；4、液压立柱；5、移顶梁千斤顶；6、前护梁；7、液控单向阀；8、三位换向阀；9、单向交替阀；10、两位换向阀；11、安全阀；P-高压供液管；O-回液管；LP-低压供液管；10A-带压移架档位；10B-正常支护档位；8A-升柱档位；8B-降柱档位。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明进一步说明。

如图1、如2、图3所示的一种带压移架整体顶梁组合悬移液压支架，它包括托梁2、顶梁3、液压立柱4和移顶梁千斤顶5，所述的顶梁3的下端铰接四根液压立柱4，所述的移顶梁千斤顶5一端与托梁2铰接，移顶梁千斤顶5的另一端与顶梁3前端铰接，所述的托梁2与顶梁3之间装有供顶梁3在托梁2上做前后导向滑动的导向机构，并且托梁2与顶梁3之间可以在一定范围上下浮动，使用时，所述的带压移架整体顶梁组合悬移液压支架与两侧相邻的液压支架由各自的托梁2铰接连成一体。所述的四根液压立柱4的液压控制系统包括：在液压立柱4正常支护时保证正常工作支护力的高压供液管路，和在液压立柱4带压移架时提供液压立柱4边移动边支撑顶板的支撑力的低压供液管路。所述的四根液压立柱4的液压控制系统具有高低两种液压供液回路，在液压立柱4正常支护时高压系统提供正常工作支护需要的支撑力，约为每个柱子50吨-60吨，在液压立柱4带压移架时低压系统提供正常支护的0.015～0.035倍的支撑力，即1/30至1/40，约为每个柱子1.5吨。

本发明充分利用原支架的四个液压立柱4在移架时的倾斜移动过程中实现带压移架功能，不再另设带压移架时产生向上支撑力的机构，增加利用了原部件的功能，最大限度满足了工人在支架下面的活动空间，减少工作状态变换时的操作繁琐难度。带压移架时，由移顶梁千斤顶5注液后活塞杆伸长推动顶梁3向前移动，铰接在顶梁3上的四根立柱边倾斜移动边支撑顶板完成，实现顶梁3边向前移动边向上支撑的功能：带压移架功能。

所述的顶梁3的前端连接前护梁6，顶梁3的后下端连接挡煤板1。

如图4所示，所述的液压控制系统包括主要由三位换向阀8、液控单向阀7、高压供液管P和回液管O组成的高压控制回路，和主要由单向交替阀9、两位换向阀10和低压供液管LP组成的低压控制回路；

所述高压供液管的高压油管连接至所述三位换向阀8，三位换向阀8的出油口连接至所述单向交替阀9的常开进油口，单向交替阀9的常闭进油口连接在所述两位换向阀10，两位换向阀10的进油口连接至所述低压供液管LP，单向交替阀9的出油口连接至所述液控单向阀7的进油口，液控单向阀7的出油口连接至每个液压立柱4的下腔，液控单向阀7的出油管路上连接有安全阀11，所述液压立柱4的上腔通过高压油管经所述三位换向阀8连接至所述回液管O，所述液控单向阀7的控制端并联至高压油管上。

所述三位换向阀8和两位换向阀10为手动或电磁换向阀。

所述的液控单向阀7和安全阀11安装在每个液压立柱4的缸体上。液控单向阀、安全阀直接安装在立柱上，其余各件用液压胶管、快换接头连接。

工作原理：

一般支护时（非带压移架），支护状态；升柱：两位换向阀在右位、低压液体断开；三位换向阀在左位升柱状态、高压液体经过三位换向阀、单向交替阀、液控单向阀进入立柱下腔，立柱上升，顶梁被立柱顶起与工作面顶板接顶。注液后；三位换向阀移至中位，高压液体断开，立柱呈初撑力状态支撑，当顶板岩石随着时间延长逐渐下沉，立柱下腔液体压力升高，当压力达到安全阀的开启压力后，安全阀打开降压，压力低于安全阀关闭压力后。安全阀关闭，保证立柱的支撑力在要求范围内。

一般移架：当支架需要前移时，先将立柱降柱脱离顶板。三位换向阀由中位换在右位降柱状态；高压液体进入立柱上腔（活塞杆腔），同时高压液体进入液控单向阀的控制端；液控单向阀打开；立柱下腔（活塞腔）液体经单向交替阀、三位换向阀进入回液管，立柱完成下降动作，顶梁与顶板脱离。向移架千斤顶注液；活塞伸出推动顶梁移动一个行程。移架到位后，将立柱升起。达到支护状态。

带压移架:先将立柱的工作状态由支护支撑力降为带压移架支撑力； 两位换向阀由右位转换至左位接通状态，三位换向阀由中位转换至右位降柱状态。高压液体经三位换向阀、进入立柱上腔（活塞杆腔）。低压液体经两位换向阀左端、单向交替阀、液控单向阀进入立柱下腔（活塞腔）。立柱在上、下腔液体的作用下产生向上的移架支撑力（约40～50KN）。

移架支撑力=低压压力X下腔面积—高压压力X上腔面积-支架自重

其中，高压供油管的泵站压力一般为31.5MP，低压压力可按照上述公式推算。

然后，向移架千斤顶注液；活塞伸出推动顶梁移动一个行程，铰接在顶梁3上的4根液压立柱4边倾斜移动边向上支撑顶梁完成带压移架。移架过程中；立柱的由原来的垂直状态变为倾斜状态，立柱的长度是逐渐变长，低压液体的不断注入，可保证立柱产生稳定的移架支撑力。

该种控制方式的控制系统较为简单，工作可靠。

一种所述的液压支架进行带压移架的方法，整体顶梁组合悬移液压支架的带压移架是利用四根液压立柱4来完成的，液压立柱4的液压控制系统能提供液压立柱4在带压移架时边移动边支撑顶板的支撑力。

所述的液压支架进行带压移架的方法的进一步改进：带压移架由移顶梁千斤顶5注液后活塞杆伸长推动顶梁3向前移动，铰接在顶梁3上的四根液压立柱4边倾斜移动、边支撑顶板完成，带压移架时液压立柱4的上、下腔注入的是设定的高、低压的液体, 液压立柱4向上产生的支撑力要能有效支撑住已经离层和破碎的顶板，以防止冒落即达到目的。

所述的带压移架的方法的改进，包括如下步骤：

带压移架时：

a、先将立柱的工作状态由支护支撑力降为带压移架支撑力； 两位换向阀由右位转换至左位接通状态，三位换向阀由中位转换至右位降柱状态；高压液体经三位换向阀、进入立柱上腔，低压液体经两位换向阀左端、单向交替阀、液控单向阀进入立柱下腔，液压立柱4在上、下腔液体的作用下产生向上的移架支撑力；

b、向移顶梁千斤顶5注液、活塞杆伸长推动顶梁3向前移动，铰接在顶梁3上的四根液压立柱边倾斜移动边支撑顶板完成；

c、移架到位后，先将对角两液压立柱4的活柱缩回、支撑复位，复位时支撑力由另外两根对角的液压立柱4支撑；

d、重复c动作将另外对角的两根液压立柱4的活柱缩回、支撑复位，完成一个移架行程动作。

本发明解决了以下问题：一、充分利用原整体顶梁组合悬移液压支架产生支撑力支撑顶板的构件：液压立柱，带压移架时依然由其承担支撑顶板的工作。可充分利用原构件的作用，降低生产成本，减少设备占用的宝贵空间，最大限度的满足工人在支架下面的活动空间。带压移架时：液压立柱4由开始的与底板垂直的支护状态变为带压移架的倾斜支撑状态时，液压立柱4的长度是变化的，要求液压系统在移架过程中，始终能够给下腔提供足够的恒定液压，其目的就是要保证支架在移架过程中顶梁始终擦着顶板前移，并与顶板保持足够的接顶支撑力约40～50KN。

二、设计带压移架液压支柱液压控制系统；该液压控制系统应满足液压立柱4在正常支护及带压移架时两种工作状态时的要求，并可快速转换，操作方便。立柱在倾斜移动中向上的支撑力要能有效支撑住已经离层和破碎的顶板，以防止冒落，即达到带压移架的功能。

本发明技术解决了整体顶梁组合悬移液压支架带压移架问题；能够良好的适应顶底板的变化，实现支架可靠的擦顶移架；有效的改善支架对顶板的控制效果，减少顶板冒漏事故，提高支架的支护和移架速度，改善工作面的安全和工人的劳动条件，提高了设备的性能，扩大了设备的使用范围。能够较好的适用煤矿各种不稳定顶板的工作面环境。

Claims (6)

1.一种带压移架整体顶梁组合悬移液压支架，它包括托梁（2）、顶梁（3）、液压立柱（4）和移顶梁千斤顶（5），所述的顶梁（3）的下端铰接四根液压立柱（4），所述的移顶梁千斤顶（5）一端与托梁（2）铰接，移顶梁千斤顶（5）的另一端与顶梁（3）前端铰接，所述的托梁（2）与顶梁（3）之间装有供顶梁（3）在托梁（2）上做前后导向滑动的导向机构，其特征在于：所述的四根液压立柱（4）的液压控制系统包括：在液压立柱（4）正常支护时保证正常工作支护力的高压供液管路，和在液压立柱（4）带压移架时提供液压立柱（4）边移动边支撑顶板的支撑力的低压供液管路；

所述的液压控制系统包括主要由三位换向阀（8）、液控单向阀（7）、高压供液管（P）和回液管（O）组成的高压控制回路，和主要由单向交替阀（9）、两位换向阀（10）和低压供液管（LP）组成的低压控制回路；

所述高压供液管的高压油管连接至所述三位换向阀（8），三位换向阀（8）的出油口连接至所述单向交替阀（9）的常开进油口，单向交替阀（9）的常闭进油口连接在所述两位换向阀（10），两位换向阀（10）的进油口连接至所述低压供液管（LP），单向交替阀（9）的出油口连接至所述液控单向阀（7）的进油口，液控单向阀（7）的出油口连接至每个液压立柱（4）的下腔，液控单向阀（7）的出油管路上连接有安全阀（11），所述液压立柱（4）的上腔通过高压油管经所述三位换向阀（8）连接至所述回液管（O），所述液控单向阀（7）的控制端并联至高压油管上。

2.根据权利要求1所述的带压移架整体顶梁组合悬移液压支架，其特征在于：所述三位换向阀（8）和两位换向阀（10）为手动或电磁换向阀。

3.根据权利要求1所述的带压移架整体顶梁组合悬移液压支架，其特征在于：所述的液控单向阀（7）和安全阀（11）安装在每个液压立柱（4）的缸体上。

4.一种用权利要求1所述的液压支架进行带压移架的方法，其特征在于：整体顶梁组合悬移液压支架的带压移架是利用四根液压立柱（4）来完成的，液压立柱（4）的液压控制系统能提供液压立柱（4）在带压移架时边移动边支撑顶板的支撑力。

5.一种用权利要求4所述的液压支架进行带压移架的方法，其特征在于：带压移架由移顶梁千斤顶（5）注液后活塞杆伸长推动顶梁（3）向前移动，铰接在顶梁（3）上的四根液压立柱（4）边倾斜移动、边支撑顶板完成，带压移架时液压立柱（4）的上、下腔注入的是设定的高、低压的液体, 液压立柱（4）向上产生的支撑力要能有效支撑住已经离层和破碎的顶板，以防止冒落即达到目的。

6.根据权利要求5所述的带压移架的方法，其特征在于：包括如下步骤：

带压移架时：

a、先将立柱的工作状态由支护支撑力降为带压移架支撑力； 两位换向阀由右位转换至左位接通状态，三位换向阀由中位转换至右位降柱状态；高压液体经三位换向阀、进入立柱上腔，低压液体经两位换向阀左端、单向交替阀、液控单向阀进入立柱下腔，液压立柱（4）在上、下腔液体的作用下产生向上的移架支撑力；

b、向移顶梁千斤顶（5）注液、活塞杆伸长推动顶梁（3）向前移动，铰接在顶梁（3）上的四根液压立柱边倾斜移动边支撑顶板完成；

c、移架到位后，先将对角两液压立柱（4）的活柱缩回、支撑复位，复位时支撑力由另外两根对角的液压立柱（4）支撑；

d、重复c动作将另外对角的两根液压立柱（4）的活柱缩回、支撑复位，完成一个移架行程动作。