CN104712356B - 一种液压自移循环支撑巷道组合支架及施工方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种液压自移循环支撑巷道组合支架及施工方法，至少包括架上悬吊自移装置、若干架架上悬吊式巷道液压支架、轨道、运载巷道液压支架的小车及小车牵引装置，所述架上悬吊式巷道液压支架沿巷道横截面方向支撑围岩，所述的架上悬吊式巷道液压支架的顶部与巷道顶板间留有用于放置悬吊自移装置的空间；所述的悬吊自移装置至少应包括相连的前、后悬吊架，在所述的前悬吊架的端部设有推移千斤顶及推移千斤顶缸体侧和活柱侧的锁止装置，所述的轨道平行安装在前、后悬吊架的下方且与前、后悬吊架的两端相连，小车安装在轨道上，所述的小车通过小车牵引装置牵引其沿着轨道来回运动。
Description
技术领域
本发明涉及地下采掘工程设备领域，具体的说，是涉及一种巷道临时支护的组合支架及其自移装置。
背景技术
矿山井下巷道的临时支护包括采矿工作面出口巷道为加强支护而设的临时支护和掘进工作面迎头为防止巷道开掘后围岩冒落坍塌伤人，而设的临时支护。这两类临时支护的共同特点是要随着采掘工作面的推进而前移。
传统的采矿工作面临时支护回撤搬运安装是人工进行的，职工劳动强度大，用人多、效率低、支护强度低，安全不可靠。近年来，随着采矿装备技术的发展，有部分综合机械化开采工作面出口巷道超前支护使用前拉后推或交替迈步式液压支架，这种液压支架大多是沿着巷道走向支护巷道顶板，虽然支架支护强度大，液压自移，解决了职工的劳动强度和安全问题，但支架反复碾压锚杆锚索，严重破坏了原有巷道支护，由于前拉后推或交替迈步存在反复支撑卸载对巷道顶板的破坏，当巷道压力大顶板破碎时难以应用。
掘进巷道临时支护是掘进工作面的主要安全设施。对于开采深度较浅且围岩强度高、开挖后自支撑稳定可靠、地质构造简单等适合条件，采用机械方式进行永久支护，作业人员不需要进入空顶区，可以不作临时支护，直接进行永久支护。但一般情况下，在巷道开挖后要先在掘进迎头附近实施临时支护，在临时支护的保护下实施巷道的永久支护。现有掘进巷道临时支护及采用机械方式进行永久支护主要有6种类型，这些临时支护方式均在不同程度上存在缺陷。
1、传统的临时支护方式有吊环加钢管(或轨道、型钢)等，通过前窜钢管(或轨道、型钢)等再加护顶材料临时支护顶板。临时支护前窜时需人工铺网、人工安装顶材料，劳动强度大，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、掘进机机架托梁式临时支护，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，实施临时支护及永久支护时掘进机就无法平行作业。
3、掘锚一体化掘进机从六十年代第一代掘锚机诞生至今已进行过两次变革，第三代掘锚一体化，虽然实现了掘锚平行作业，但锚杆空顶距大，一般在1.2-1.5米以上，支护不能紧跟迎头，所以，仅适用于釆深不大、矿压小、围岩条件较好的大断面矩形或梯形巷道，因此，一直没有得到广泛的推广应用。像我国绝大部分矿区及德国、波兰等国家开釆深度较深，矿压大，围岩松软破碎等条件，锚杆密集，甚至还需要挂网和锚索支护，支护工作量大，不仅空顶距离满足不了要求，支护时间远大于截割时间，也很难与截割同步。
4、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。
5、德国研制的单轨吊架棚机。可以实现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，相互干挠，影响平行作业效率。
6、TBM岩石掘进机有敝开式、双护盾、单护盾等，遂道施工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护是通过护盾全长对围岩的整体支撑、收缩、前移、再支撑，反复支撑易破坏围岩，仅适用于拐弯曲率半径大、大断面、围岩条件较好的遂道施工，遇断层、破碎带易被卡住。
因此，如何设计一种全新的装置，来实现巷道的临时支护，是本领域技术人员迫切需解决的问题。
发明内容
本发明的目的是为克服上述已有技术的不足，提供一种液压自移循环支撑巷道组合支架及其操作应用方法。
本发明采用的技术方案如下:
一种液压自移循环支撑巷道组合支架，至少应包括：架上悬吊自移装置、若干架架上悬吊式巷道液压支架、轨道、运载巷道液压支架的小车及小车牵引装置，其中，所述架上悬吊式巷道液压支架沿巷道横截面方向支撑围岩，所述的支架的顶部与巷道顶板间留有一定空间，所述的空间用于放置悬吊自移装置；所述悬吊自移装置至少应包括相连的前、后悬吊架，在所述的后悬吊架的端部设有推移千斤顶及推移千斤顶缸体侧和活柱侧的锁止装置，所述的轨道安装在前、后悬吊架的下方且与前、后悬吊架的两端相连，小车安装在轨道上，所述的小车通过小车牵引装置牵引其沿着轨道来回运动。
所述架上悬吊式巷道液压支架，按照支架的顶梁形状有“一”字形、“人”字形、三心拱形或半圆拱形；按照支架的支回方式有可沿巷道横截面方向折叠伸缩型和仅巷道液压支架两侧的支撑为伸缩型。
所述悬吊自移装置至少应包括相连的前、后悬吊架，在所述的前、后悬吊架内设有推移千斤顶及推移千斤顶缸体侧和活柱侧的锁止装置，当临时支护区长度较长或中间有变坡时,前后悬吊架之间设有若干个连接杆，前悬吊架、连接杆、后悬吊架间的联结为铰接。
所述悬吊自移装置按照悬吊方式有刚性悬吊或柔性悬吊两种形式，刚性悬吊式悬吊架与轨道间的联结为铰接或焊接为一体；柔性悬吊时，有可调整悬吊链(绳)长度和不可调整悬吊链(绳)长度两种形式；悬吊链(绳)长度的调整通过液压千斤顶或液压马达实现；
所述悬吊自移装置的前悬吊架前端分为无护顶板或有护顶板两种形式，如果有护顶板，则护顶板焊接固定在前悬吊架上。
所述悬吊自移装置的推移千斤顶缸体和活柱端分别设有锁止装置，所述锁止装置是使悬吊自移装置与巷道顶板或架上悬吊式巷道液压支架固定以限制其相对移动的装置，通过多种方式实现，如按照锁止装置与缸体和活柱间的联结关系有锁止装置直接设在缸体和活柱上；或位于缸体侧的锁止装置还能安装在连接杆；位于缸体侧的锁止装置的锁止方式是通过插销插在所述的巷道液压支架上的插孔内，或是两个巷道液压支架之间；锁止和解锁方式有推移和降架时自动锁止和解锁、手动液压或手动机械联动锁止和解锁三种方式。
所述的悬吊自移装置的推移千斤顶缸体和活柱端的锁止装置为钢丝绳弹簧伸缩套筒，当推移千斤顶缸体或活柱端移动时，拉钢丝绳套筒收缩脱离支架上的插孔解锁，当推移千斤顶缸体或活柱端移动到位时，在弹簧的作用下套筒伸出进入支架上的插孔自动锁止。
所述运载巷道液压支架的载架小车根据支架形式不同有多种形式，如对于可沿巷道横截面方向折叠伸缩型支架，小车上设有辅助支架升降的伸缩装置；对于仅巷道液压支架两侧支撑可伸缩型支架，小车上设有水平旋转托架，在支架降落于小车上后通过水平旋转使支架避开巷道支撑支架和巷道内设备设施移动。
所述小车牵引装置牵引方式有多种方式，如液压绞车、链(绳)、滑轮组牵引，液压千斤顶、链(绳)、滑轮组牵引，液压千斤顶组牵引。
下面以用于巷道掘进临时支护结合说明书附图说明装置的施工方法与工作原理：
步骤一：掘进机完成截割；
步骤二：升液压立柱，通过位于活柱侧的锁止装置锁止推移千斤顶的活柱；
步骤三：载架小车在牵引装置的带动下移动至轨道尾部的巷道液压支架下方；
步骤四：通过载架小车上的辅助升降装置配合，将尾部的巷道液压支架降落在小车上，同时位于缸体侧的锁止装置自动解锁；
步骤五：前移载架小车至轨道中部，推移千斤顶伸出前移架上悬吊自移装置且通过位于缸体侧的锁止装置自动锁止缸体；
步骤六：载架小车前移至轨道首部，升起巷道液压支架支护巷道顶板；
步骤七：后退载架小车至轨道中部；
步骤八：降液压立柱，推移千斤顶的活柱端收缩；
步骤九：重复步骤一至八，进入下一循环，直至工程施工完成。
本发明的有益效果如下：
本发明提出的方法和装置，能够实现掘进机掘进和巷道支护同时作业，可大幅度提高巷道掘进支护效率；本发明设计的临时支架循环系统，能够通过液压系统实现自行进和支架的机械辅助安装，自动化程度较高，避免了工人高强度劳动作业；本发明很大程度上避免了巷道掘进和支护空顶作业，对于保证安全具有积极意义；
附图说明
图1：本发明装置结构原理图；
图2：本发明工作原理图；
图3：本发明推移千斤顶原理图；
图4：本发明装置A-A截面图；
图5：本发明前悬吊架俯视图；
图6：本发明前悬吊架透视图；
图中:1、架上悬吊自移装置，2、悬吊式巷道液压支架，3、悬吊链(绳)，4、轨道，5、载架小车，6、小车牵引装置，7、前悬吊架，8、后悬吊架，9、推移千斤顶，10、推移千斤顶缸体侧锁止装置，11、推移千斤顶活柱侧锁止装置，12、连接杆，13、铰接，14、液压立柱，15、液压千斤顶，16、套筒结构，17、支护作业平台，18、护顶板。
具体实施方式
下面结合附图对本发明进行详细说明：
一种液压自移循环支撑巷道组合支架，其至少应包括：架上悬吊自移装置1、若干架(长度与需支护区相)架上悬吊式巷道液压支架2、悬吊链(绳)3、轨道4、运载巷道液压支架的小车5及小车牵引装置6等，其中，所述架上悬吊式巷道液压支架其主要特征是支架是沿巷道横截面方向支撑围岩的，支架中间位置架顶上(与巷道顶板间)留有一定空间，该空间用于放置悬吊自移装置2；所述悬吊自移装置(如图2)至少应包括前、后悬吊架7、8，推移千斤顶9及推移千斤顶缸体侧锁止装置10和推移千斤顶活柱侧锁止装置11，若干个连接杆(长度与需支护区相等)12等。
所述架上悬吊式巷道液压支架其主要特征是支架是沿巷道横截面方向支撑围岩的，支架架顶上(与巷道顶板间)留有一定空间，该空间用于放置悬吊自移装置；按照支架的顶梁形状有“一”字形、“人”字形、三心拱形、半圆拱形等形式；按照支架的支回方式有可沿巷道横截面方向折叠伸缩型和仅巷道液压支架两侧的支撑为伸缩型等形式。
悬吊自移装置(如图2所示)至少应包括前、后悬吊架7、8、推移千斤顶9及推移千斤顶缸体侧和活柱侧的锁止装置10和11等，当临时支护区长度较长或中间有变坡时,前后悬吊架之间设有若干个连接杆12,上述各部件间的联结为铰接13。
悬吊自移装置按照悬吊方式有刚性悬吊和柔性悬吊两种形式，刚性悬吊式悬吊架与轨道间的联结为铰接或焊接为一体；柔性悬吊时，有可调整悬吊链(绳)长度和不可调整悬吊链(绳)长度两种形式；悬吊链(绳)长度的调整通过液压千斤顶15或液压马达实现；
悬吊自移装置前悬吊架前端有无护顶板18和有护顶板18两种形式，护顶板焊接固定在前悬吊架7上。
悬吊自移装置推移千斤顶缸体和活柱端分别设有锁止装置。所述锁止装置是使自移装置与巷道顶板或支架固定以限制其相对移动的装置，可以通过多种方式实现，如按照锁止装置与缸体和活柱间的联结关系有锁止装置直接设在缸体和活柱上；
或推移千斤顶缸体侧锁止装置设在前、后连接杆上；锁止方式是通过插销插在巷道液压支架上的插孔内，或是两个支架间等其他形式；锁止和解锁方式有推移和降架时自动锁止和解锁，手动、液压或机械联动锁止与解锁等形式。
悬吊自移装置推移千斤顶缸体9和活柱端的锁止装置为钢丝绳弹簧伸缩套筒16，当推移千斤顶缸体或活柱端移动时，拉钢丝绳套筒收缩脱离支架上的插孔解锁，当推移千斤顶缸体或活柱端移动到位时，在弹簧的作用下套筒伸出进入支架上的插孔自动锁止。
运载巷道液压支架的小车根据支架形式不同有多种形式，如对于可沿巷道横截面方向折叠伸缩型支架，小车上设有辅助支架升降伸缩的装置；对于仅巷道液压支架两侧支撑可伸缩型支架，小车上设有水平旋转托架，在支架降落于小车上后通过水平旋转使支架避开巷道支撑支架和巷道内设备设施移动。
小车牵引装置牵引方式有多种方式，如液压绞车、链(绳)、滑轮组牵引，液压千斤顶、链(绳)、滑轮组牵引，液压千斤顶组牵引等。
下面以用于巷道掘进临时支护结合说明书附图说明装置的施工方法与工作原理：
步骤一：掘进机完成截割；
步骤二：升液压立柱14，锁止推移千斤顶9的活柱；
步骤三：载架小车5在牵引装置6的带动下移动至尾部巷道液压支架的下方；
步骤四：通过载架小车上的辅助升降装置配合，将尾部支架降落在小车上，同时锁止装置自动解锁；
步骤五：前移载架小车5至中部，伸推移千斤顶前移自移装置并自动锁止缸体；
步骤六：载架小车5前移至端部，升起液压支架支护巷道顶板。
步骤七：后退载架小车至中部。
步骤八：降液压立住14，推移千斤顶收缩。
步骤九：重复步骤一至八，进入下一循环，直至工程施工完成。
液压立柱14安装在支护作业平台17，随着支护作业平台17前移。
上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。
Claims (9)
1.一种液压自移循环支撑巷道组合支架，其特征在于：至少包括架上悬吊自移装置、若干架架上悬吊式巷道液压支架、轨道、运载巷道液压支架的载架小车及小车牵引装置，所述架上悬吊式巷道液压支架沿巷道横截面方向支撑围岩，所述的架上悬吊式巷道液压支架的顶部与巷道顶板间留有用于放置悬吊自移装置的空间；所述的架上悬吊自移装置至少应包括相连的前、后悬吊架，在所述的后悬吊架的端部设有推移千斤顶及该推移千斤顶缸体侧和活柱侧的锁止装置，所述的轨道安装在前、后悬吊架的下方且与前、后悬吊架的两端相连，小车安装在轨道上，所述的小车通过小车牵引装置牵引其沿着轨道来回运动。
2.如权利要求1所述液压自移循环支撑巷道组合支架，其特征在于：所述的架上悬吊式巷道液压支架按照支架的顶梁形状有“一”字形、“人”字形、三心拱形或半圆拱形；按照支架的支回方式有可沿巷道横截面方向折叠的伸缩型或仅巷道液压支架两侧的支撑为伸缩型。
3.如权利要求1所述液压自移循环支撑巷道组合支架，其特征在于：当临时支护区长度较长或中间有变坡时,前后悬吊架之间设有若干个连接杆，且前悬吊架、连接杆、后悬吊架间的联结为铰接。
4.如权利要求1所述液压自移循环支撑巷道组合支架，其特征在于：所述架上悬吊自移装置按照悬吊方式有刚性悬吊或柔性悬吊两种形式；
所述的刚性悬吊式悬吊架与轨道间的联结为铰接或焊接为一体的两种形式之一；
所述的柔性悬吊式悬吊架，有可调整悬吊链或绳长度和不可调整悬吊链或绳长度两种形式之一。
5.如权利要求1所述液压自移循环支撑巷道组合支架，其特征在于：所述架上悬吊自移装置的前悬吊架前端分为无护顶板或有护顶板两种形式，若有护顶板，则护顶板焊接固定在前悬吊架上。
6.如权利要求1所述液压自移循环支撑巷道组合支架，其特征在于：位于缸体侧的锁止装置还能安装在连接杆上；位于缸体侧的锁止装置的锁止方式是通过插销插在所述的巷道液压支架上的插孔内，或是两个巷道液压支架之间；锁止和解锁方式有推移和降架时自动锁止和解锁、手动液压锁止和解锁或手动机械联动锁止和解锁三种方式。
7.如权利要求1所述液压自移循环支撑巷道组合支架，其特征在于：所述的锁止装置为钢丝绳弹簧伸缩套筒。
8.如权利要求1所述液压自移循环支撑巷道组合支架，其特征在于：所述运载巷道液压支架的载架小车根据支架形式分为两种形式：一种形式：对于能沿巷道横截面方向折叠伸缩型支架，小车上设有辅助支架升降伸缩的装置；或另一种形式：对于仅巷道液压支架两侧支撑可伸缩型支架，小车上设有水平旋转托架，在支架降落于小车上后通过水平旋转使支架避开巷道支撑支架和巷道内设备设施移动。
9.如权利要求1所述液压自移循环支撑巷道组合支架的施工方法，其特征在于，如下：
步骤一：掘进机完成截割；
步骤二：升液压立柱，通过位于活柱侧的锁止装置锁止推移千斤顶的活柱；
步骤三：载架小车在牵引装置的带动下移动至轨道尾部的巷道液压支架下方；
步骤四：通过载架小车上的辅助升降装置配合，将尾部的巷道液压支架降落在小车上，同时位于缸体侧的锁止装置自动解锁；
步骤五：前移载架小车至轨道中部，推移千斤顶伸出前移架上悬吊自移装置且通过位于缸体侧的锁止装置自动锁止缸体；
步骤六：载架小车前移至轨道首部，升起巷道液压支架支护巷道顶板；
步骤七：后退载架小车至轨道中部；
步骤八：降液压立柱，推移千斤顶的活柱端收缩；
步骤九：重复步骤一至八，进入下一循环，直至工程施工完成。
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