CN107965342A - 拱形巷道掘进无反复支撑自移成套装置 - Google Patents

Abstract

本发明属于煤矿井下综掘面临时支护的技术领域，为了解决现有煤矿井下临时支护存在的上述问题，本发明提供了一种拱形巷道掘进无反复支撑自移成套装置，包括掘进机、支撑升降平台和若干外支撑装置，外支撑装置采用与拱形掘进巷道匹配的拱形支撑，外支撑装置之间相互平行、跨骑于掘进机上对拱形掘进巷道形成支撑，支撑升降平台设于掘进机顶部并能自由升降至与外支撑装置上部接触，外支撑装置与支撑升降平台接触后能随支撑升降平台沿掘进行进线向前推进至掘进机前端。本发明为掘进工作面安全高效开采创造可靠、灵活的支护条件，可实现对顶板的无反复支撑，保证顶板的完整性，同时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。

Description

拱形巷道掘进无反复支撑自移成套装置

技术领域

本发明属于煤矿井下综掘面临时支护的技术领域，具体涉及一种煤巷掘进无反复支撑自移装置。

背景技术

在快速掘进临时支护支架研制前，国内大多数煤矿井下掘进工作面普遍使用的临时支护有：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着许多不足之处，安全上仍然存在较大的隐患。掘进工作面临时支护的安全问题是长期困扰煤矿快速掘进安全生产多年的技术难题，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的效率。

（1）吊挂环穿管式前探梁临时支护

吊挂环穿式前探梁临时支护，主要由吊挂环和前探梁组成，环由锚杆固定在顶板上，前探梁在吊环中，探出后支护顶板，其主要问题：①利用半圆木和木楔将钢与顶板刹实背紧，没有初撑力，存在极大的安全隐患；②前探梁与顶板为点或线接触，不能对空顶区全面进行有效支护，如遇到顶板破碎使用效果就更差；③操作过程复杂，需要人工移动，劳动强度大，临时支护速度慢、效率低；④锚网支护方式在铺网时操作员必须进入空顶区作业，存在极大的安全隐患。

（2）掘进机机载临时支护装置

装置主要由左右底座、左右机架、左右翻转架、左右折臂架和顶架梁组成，安装在掘进机前中部。掘进机正常掘进时，该装置折叠收缩在截割减速机背部，不干扰掘进机的运动和截割作业功能；需要支护时通过操作支护折叠架的液压控制阀来控制折叠架的位置，使折叠架伸出支撑于顶板，完成支护功能。其主要缺陷：①支护面积小，不能完全支护暴露的顶板; ②锚网支护时操作人员仍在空顶下作业， 存在极大的安全隐患;③该装置对顶板适应性差。掘进时遇到顶底板起伏， 巷道变低， 机载支护不能完全施展开， 达不到初撑力， 存在较大安全隐患。

（3）多排单体液压支柱加高强度工字钢棚梁支护法

机掘后先迅速采用液压单体支柱将空顶区支撑牢固，然后再进行敲帮问顶，待处理完掉活矸、浮石后，迅速用单体柱将工字钢和钢丝网顶到顶部平直部分、连网、护住顶板。支设每根单体液压支柱时至少三人配合进行临时支护，工人劳动强度大，成本高，回柱危险性大，存在安全隐患，并且影响人员及设备通行，支护效果和安全保障不理想。

发明内容

本发明为了解决现有煤矿井下临时支护存在的上述问题，进而提供了一种拱形巷道掘进无反复支撑自移成套装置。

本发明采用如下技术方案：

一种拱形巷道掘进无反复支撑自移成套装置，包括掘进机、支撑升降平台和若干外支撑装置，外支撑装置采用与拱形掘进巷道匹配的拱形支撑，外支撑装置之间相互平行、跨骑于掘进机上对拱形掘进巷道形成支撑，支撑升降平台设于掘进机顶部并能自由升降至与外支撑装置上部接触，外支撑装置与支撑升降平台接触后能随支撑升降平台沿掘进行进线向前推进至掘进机前端。

所述外支撑装置包括两架相互平行的拱形支撑架，两架支撑架通过横向连接梁连接，每架支撑架包括支撑梁、端头梁和立柱，支撑梁和端头梁均为弧形梁，两组端头梁分别圆滑过渡铰接于支撑梁左右两端构成匹配支撑拱形掘进巷道的弧形梁；所述立柱铰接于端头梁的尾端对弧形梁两端进行对称支撑；所述端头梁上设有促使端头梁绕其与支撑梁的铰轴向内侧旋转收回的端头油缸，端头油缸由液压马达驱动。

所述端头梁与立柱的铰接处设有护帮梁，护帮梁为弧形梁段，与端头梁平滑过渡连接。

所述支撑梁的顶弧面上铰接有若干能适应顶板起伏变化的托盘，托盘是与支撑梁半径相同、内凹面同向的弧面板。

所述端头梁上设有防止护帮梁向外侧翘起的限位块，即护帮梁向外侧展开时的最大极限位置是与端头梁构成共圆心的弧，防止护帮梁相对端头梁外翘干扰巷道。

所述外支撑装置的同侧立柱间设有连接卡箍及防护板，护帮梁的内侧设有供防护板上下移动的滑槽。

所述支撑升降平台包括横架、滑移小车和升降装置，升降装置安装于掘进机上，横架设于升降装置顶部并随升降装置自由升降；所述横架上设有滑轨槽，滑轨槽内安装有供滑移小车滑移运动的滑轨，滑移小车随升降装置与外支撑装置的支撑梁接触、脱离。

所述升降装置采用液压升降，包括对称设于掘进机两侧的升降油缸，升降油缸外接驱动液压马达，升降油缸的缸体固定于掘进机架体上，升降油缸的活塞杆与横架连接。

所述横架与滑轨之间设有伸缩油缸，伸缩油缸的缸体固定于横架上，滑轨与伸缩油缸的活塞杆连接并能随活塞杆沿滑轨槽前移，伸缩油缸由液压马达驱动。

本发明是设置于掘进机机身上，与掘进机组成一体向前移动。在掘进工作面，跨骑掘进机上布置支撑装置，当掘进机向前掘进后，掘进机机身的升降平台升起，直至滑移小车与支撑装置底部接触，支撑装置收起立柱，支撑装置降落到升降平台的滑移小车上，收端头油缸，使得端头梁收到与支撑梁垂直；降升降平台至支撑装置脱离顶板并可沿前架的支撑装置内部空间通过，此时滑移小车载着支撑装置沿滑轨向前移动，到滑轨最前端时，此时再伸支撑架与滑轨间的伸缩油缸，使滑轨沿滑轨槽向前移动将支撑装置送至工作面迎头。升升降平台至支撑装置接触顶板，伸端头油缸使其与支撑梁平行，伸支撑油缸的立柱使支撑装置撑紧顶板。降升降平台，收支撑架与滑轨间的伸缩油缸使滑轨到初始位置。

本发明改变传统的支护方式、易及时实现全断面主动无反复支撑顶板，有利于矿井的顶板安全管理。

（1）煤巷掘进无反复支撑自移装置主要是通过升降平台的滑移小车将工作面后部的支撑装置运送到工作面迎头，对巷道进行及时支护，避免对巷道的反复支撑，实现无反复支护，保证巷道顶板的完整性。

（2）升降平台布置于掘进机机身上，随掘进机向前移动，升降平台内部设有升降油缸，与掘进机共用油箱为其升降提供动力。

（3）升降平台上设有滑轨，滑轨与横架间布置伸缩油缸，滑移小车将支撑装置送至滑轨最前端，再通过滑轨的前后伸缩使滑轨沿滑轨槽前移，将支撑装置送至工作面迎头。

（4）支撑架也可单独使用，此时对迎头的支护相对频繁，适用于煤巷掘进巷道条件不好时。将两架支撑架组合为一体形成支撑装置。

（5）支撑装置的支撑架两端设有端头梁，通过端头油缸控制其伸缩，伸出时端头梁可支护顶板，收回时端头梁与支撑梁垂直，可缩短支撑架以及支撑装置的长度，保证其可在掘进机与支撑装置间的适当空间前移。

（6）升降平台、支撑装置与掘进机共用油箱，为其提供动力源，可相应减少设备的动力源，保证井下的操作安全，节约成本。

（7）立柱与端头梁间设有护帮梁，可相应的保证支撑装置的稳定性，同时可对煤壁的片帮起到防护作用。

（8）支撑装置的支撑梁间、端头梁间均布置防护板，可防止顶板的煤矸掉落伤人以及对端头油缸起到保护作用；同侧立柱间设有连接卡箍，连接卡箍上布置有防护板，护帮梁间设有滑槽，立柱升降时，防护板可沿滑槽随立柱同时升降，对煤壁起到全防护作用。

（9）端头梁上设有限位块，防止护帮梁向内侧偏斜，对护帮梁起到限位作用，同时保证掘进机与支撑装置的内侧空间。

（10）支撑架的支撑梁上可设托盘，托盘与支撑梁球形连接，可适应顶板的起伏变化。立柱底部设锥钉，可在坚硬或不平整的底板进行扎底，对支撑架起到稳定作用。

本发明具有如下的有益效果：主要是通过升降平台的滑移小车将工作面后部的支撑装置运送到工作面迎头，对巷道进行及时支护，避免对巷道的反复支撑，实现无反复支护，保证巷道顶板的完整性，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。可简化支护程序，避免作业人员在空顶下作业的安全隐患。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，保证人员安全。

本发明为掘进工作面安全高效开采创造可靠、灵活的支护条件，可实现对顶板的无反复支撑，保证顶板的完整性，同时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。

附图说明

图1、2、3分别为本发明的总装主视图、侧视图和俯视图；

图4、5、6分别为升降平台与掘进机的连接主视图、侧视图和俯视图；

图7、8、9分别为外支撑装置的主视图、侧视图和俯视图；

图中：1.掘进机，2.支撑升降平台，3.外支撑装置，4.横架，5.升降装置，6．升降油缸，7．滑移小车，8．滑轨，9．滑轨槽，10．伸缩油缸，11液压马达，12．支撑架，13．支撑梁，14．端头梁，15．销轴，16端头油缸，17．立柱，18．护帮梁，19．连接梁。

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：

本发明所述拱形巷道掘进无反复支撑自移成套装置主要是通过升降平台的滑移小车将工作面后部的支撑装置运送到工作面迎头，对巷道进行及时支护，避免对巷道的反复支撑，实现无反复支护，保证巷道顶板的完整性。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。可简化支护程序，避免作业人员在空顶下作业的安全隐患。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，为作业人员的安全提供了有力保障。煤巷掘进无反复支撑自移装置主要由掘进机、支撑升降平台和支撑装置组成。支撑升降平台布置与掘进机机身，随掘进机前移。滑移小车跨骑与升降平台的滑轨上，通过液压马达实现滑移小车自移。滑轨与支撑架间布置伸缩油缸，通过伸缩油缸使滑轨在滑轨槽前移使支撑装置到达工作面迎头。

具体来说，主要包括掘进机1、机载支撑升降平台2和支撑装置3。所述的支撑升降平台2包括横架4、升降装置5、升降油缸6、滑移小车7、滑轨8、滑轨槽9、伸缩油缸10、液压马达11。所述的支撑装置3包括两架支撑架12组成，每架支撑架12主要由支撑梁13、端头梁14、销轴15、端头油缸16、立柱17及护帮梁18。两架支撑架12之间通过连接梁19连接。

所述的支撑升降平台2主要布置于掘进机机1机身上，与掘进机1组成一体，依靠掘进机向前移动，升降平台内部设有升降油缸6。升降平台2、支撑装置3与掘进机1共用油箱，为其提供动力源，可相应减少设备的动力源，保证井下的操作安全，节约成本。

所述的支撑升降平台2的横架4上设有滑轨槽9，滑轨槽9中布置有滑轨8。横架4与滑轨8间布置有伸缩油缸10，通过伸缩油缸10可实现滑轨8沿滑轨槽9的前后伸缩，将支撑装置3送至工作面迎头。

所述的滑移小车7跨骑于滑轨8上，滑移小车7上装有液压马达11，由掘进机1为其提供动力源，通过液压马达11实现滑移小车7的前后自移。

所述的支撑装置3的支撑架12也可单独使用，此时对迎头的支护相对频繁，适用于煤巷掘进巷道条件不好时。将两架支撑架12组合为一体形成支撑装置。

所述的支撑装置3的支撑梁13左右两端各通过销轴15和端头油缸16连接有端头梁14。通过端头油缸16控制其伸缩，伸出时端头梁14可支护顶板，收回时端头梁14与支撑梁13垂直，可缩短支撑架12以及支撑装置3的长度，保证其可在掘进机1与支撑装置3间的适当空间前移。两架支撑梁13、端头梁14中间布置有防护板20，可防止顶板的煤矸掉落伤人。

所述的支撑装置3的立柱17与端头梁14间设有护帮梁18，可相应的保证支撑装置的稳定性，同时可对煤壁的片帮起到防护作用。

所述的支撑装置3的端头梁14通过销轴15连接护帮梁18，护帮梁18下方布置有立柱17。同侧立柱间设有连接卡箍及防护板，防护板可在同侧护帮梁内侧的滑槽上下移动，对侧帮起全防护作用。端头梁14上设有限位块，对护帮梁18起到限位作用。

所述的支撑架12的支撑梁上可设托盘，托盘与支撑梁球形连接，可适应顶板的起伏变化。立柱17底部设锥钉，可在坚硬或不平整的底板进行扎底，对支撑架起到稳定作用。

本发明可实现对巷道顶板的无反复支撑，保证巷道顶板的完整性。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。其结构紧凑，操作灵活，能够大大提高掘进速度和工作效率。其升降平台与综掘机集成为一体，简化支护程序，通过滑移小车的自移运送支撑装置，实现自动化作业，减少原始往返临时支护时间；减少职工原始扛运、撤单体的劳动力，实现掘进工作面机械化临时支护，降低工人劳动强度。同时实现掘进工作面空顶区的顶板的全断面支护，保证掘进工作面的作业人员和掘进机处于安全状态。

Claims (9)

1.一种拱形巷道掘进无反复支撑自移成套装置，其特征在于：包括掘进机（1）、支撑升降平台（2）和若干外支撑装置（3），外支撑装置（3）采用与拱形掘进巷道匹配的拱形支撑，外支撑装置（3）之间相互平行、跨骑于掘进机（1）上对拱形掘进巷道形成支撑，支撑升降平台（2）设于掘进机（1）顶部并能自由升降至与外支撑装置（3）上部接触，外支撑装置（3）与支撑升降平台（2）接触后能随支撑升降平台（2）沿掘进行进线向前推进至掘进机（1）前端。

2.根据权利要求1所述的拱形巷道掘进无反复支撑自移成套装置，其特征在于：所述外支撑装置（3）包括两架相互平行的拱形支撑架（12），两架支撑架（12）通过横向连接梁（19）连接，每架支撑架（12）包括支撑梁（13）、端头梁（14）和立柱（17），支撑梁（13）和端头梁（14）均为弧形梁，两组端头梁（14）分别圆滑过渡铰接于支撑梁（13）左右两端构成匹配支撑拱形掘进巷道的弧形梁；所述立柱（17）铰接于端头梁（14）的尾端对弧形梁两端进行对称支撑；所述端头梁（14）上设有促使端头梁（14）绕其与支撑梁（13）的铰轴向内侧旋转收回的端头油缸（16），端头油缸（16）由液压马达（11）驱动。

3.根据权利要求2所述的拱形巷道掘进无反复支撑自移成套装置，其特征在于：所述端头梁（14）与立柱（17）的铰接处设有护帮梁（18），护帮梁（18）为弧形梁段，与端头梁（14）平滑过渡连接。

4.根据权利要求3所述的拱形巷道掘进无反复支撑自移成套装置，其特征在于：所述支撑梁（13）的顶弧面上铰接有若干能适应顶板起伏变化的托盘，托盘是与支撑梁（13）半径相同、内凹面同向的弧面板。

5.根据权利要求4所述的拱形巷道掘进无反复支撑自移成套装置，其特征在于：所述端头梁（14）上设有防止护帮梁（18）向外侧翘起的限位块。

6.根据权利要求5所述的拱形巷道掘进无反复支撑自移成套装置，其特征在于：所述外支撑装置（3）的同侧立柱（17）间设有连接卡箍及防护板，护帮梁（18）的内侧设有供防护板上下移动的滑槽。

7.根据权利要求6所述的拱形巷道掘进无反复支撑自移成套装置，其特征在于：所述支撑升降平台（2）包括横架（4）、滑移小车（7）和升降装置，升降装置安装于掘进机（1）上，横架（4）设于升降装置顶部并随升降装置自由升降；所述横架（4）上设有滑轨槽（9），滑轨槽（9）内安装有供滑移小车（7）滑移运动的滑轨（8），滑移小车（7）随升降装置与外支撑装置（3）的支撑梁（13）接触、脱离。

8.根据权利要求7所述的拱形巷道掘进无反复支撑自移成套装置，其特征在于：所述升降装置采用液压升降，包括对称设于掘进机（1）两侧的升降油缸（6），升降油缸（6）外接驱动液压马达（11），升降油缸（6）的缸体固定于掘进机（1）架体上，升降油缸（6）的活塞杆与横架（4）连接。

9.根据权利要求8所述的拱形巷道掘进无反复支撑自移成套装置，其特征在于：所述横架（4）与滑轨（8）之间设有伸缩油缸（10），伸缩油缸（10）的缸体固定于横架（4）上，滑轨（8）与伸缩油缸（10）的活塞杆连接并能随活塞杆沿滑轨槽（9）前移，伸缩油缸（10）由液压马达（11）驱动。