CN108374684A - 综采工作面端头异型支护设备 - Google Patents

Abstract

一种综采工作面端头异型支护设备，解决现有技术存在的支护工序繁琐，作业劳动强度大，支护强度低，安全性差，影响工作面推进速度的问题。包括由顶梁和底座构成的前部支护支架，其特征在于：前部支护支架顶梁的前端设置有摆动前梁，摆动前梁与前部支护支架顶梁之间设置有前梁液压缸；前部支护支架后方设置的后部切顶支架的底座，与前部支护支架的底座之间设置有移架液压缸；后部切顶支架的顶梁通过中间伸缩梁与前部支护支架的顶梁相连；后部切顶支架的后部设置有切顶装置。其设计合理，结构紧凑，能够对运输机机尾处空顶区域进行全断面支护和封堵，减少巷道收敛变形；并可对顶板进行强制放顶，劳动强度低，支护效率高，使用安全可靠。

Description

综采工作面端头异型支护设备

技术领域

本发明属于煤矿井下支护设备技术领域，涉及一种用于工作面端头区域加强支护的装置，特别涉及一种能够对运输机机尾处空顶区域进行全断面支护和封堵，减少巷道收敛变形，并可对顶板进行强制放顶，劳动强度低，支护效率高，使用安全可靠的综采工作面端头异型支护设备。

背景技术

随着高产高效采煤工作面设备的升级和革新，工作面采煤设备的推进能力已得到大幅度的提升；并且，煤炭开采的井下巷道支护技术经过较长时间的人工、被动支护，也正逐步向高承载、高可靠的机械化主动支护理念发展。但是，目前我国许多煤矿井下综采工作面两端头安全出口区域，仍广泛采用单体液压支柱配合铰接梁来进行支护的作业方式。然而，这种传统支护形式的支护强度低，对于顶板压力较大的煤层，单体液压支柱进行巷道支护的方式达不到所需的支护强度，易引起围岩的二次松动，破坏巷道岩层的整体性。

而且，单体液压支柱的支设工序繁琐，操作速度慢、作业效率低；由于单体液压支柱易出现钻底现象，回撤也较困难，难以实现大幅度的速度提升，不能充分发挥综采工作面设备的效能，严重制约了工作面的推进速度。同时，随着采煤工作面的推进，支设、回撤单体液压支柱需要频繁反复地依靠人工操作来进行，劳动强度大，人工成本高，存在安全隐患。并且，因顶板压力大或操作等原因，经常造成单体液压支柱、顶梁和柱鞋的损坏，进一步增加了生产成本。另外，煤矿井下采煤工作面回采过的区域，要求顶板及时垮落，以减轻作业区顶板的压力，保证作业区的安全；进而要求顶板能够按照设计的一条线垮落，在这条线上，一边是支护区域，另一边是顶板垮落区域，这条分界线就是切顶线。然而，对于煤层顶板坚硬的采煤工作面，工作面端头区域、巷道内的切顶线后方的垮落顶板，由于长时间不能破碎垮落，易造成严重的安全事故，所以需要进行强制的放顶作业。现有的作业方式，大多是采用人工近距离操作，或埋炸药爆破等方法来对顶板进行强制放顶；这种传统的强制放顶方式，作业效率低，安全性差。

因此，对工作面端头加强支护装置的进一步研究，实现运输机机尾处空顶区域的全断面支护和封堵，减少巷道收敛变形，改进顶板强制放顶作业方式，降低劳动强度，提升支护效率，有利于矿井安全性、技术性和经济性等综合效益的提高，意义重大。

发明内容

本发明就是针对现有支护装置存在的上述问题，提供一种能够对运输机机尾处空顶区域进行全断面支护和封堵，减少巷道收敛变形，并可对顶板进行强制放顶，劳动强度低，支护效率高，使用安全可靠的综采工作面端头异型支护设备。

本发明所采用的技术方案是：该综采工作面端头异型支护设备包括由顶梁和底座构成的前部支护支架，其特征在于：所述前部支护支架顶梁的前端设置有摆动前梁，摆动前梁与前部支护支架顶梁之间设置有前梁液压缸；前部支护支架的后方设置有后部切顶支架，后部切顶支架下部的底座与前部支护支架的底座之间设置有移架液压缸，移架液压缸与后部切顶支架的底座之间，通过连接头相连；后部切顶支架上部的顶梁与前部支护支架的顶梁之间，则通过中间伸缩梁相连；并且，所述后部切顶支架的后部设置有竖直布置的切顶装置。

所述前部支护支架包括前部支护底座和前部支护顶梁，前部支护底座由支护底座主体构成，支护底座主体的中部设置有竖直布置的支护导向套，支护导向套前、后两侧的支护底座主体内部，分别设置有立柱底部柱窝；支护底座主体的后部设置有拉移端；所述前部支护顶梁由支护顶梁主体构成，支护顶梁主体的中部设置有支护柱铰接部，支护柱铰接部的前、后两侧分别设置有立柱顶部柱窝；支护顶梁主体的前端设置有前梁铰接部，前梁铰接部的下方设置有前梁缸铰接耳板；支护顶梁主体的后端设置有中间梁铰接部；前部支护顶梁的支护顶梁主体的两侧分别设置有护壁板；所述前部支护顶梁通过上端与支护柱铰接部相铰接的支护伸缩柱，插接在前部支护底座的支护导向套内；且前部支护顶梁与前部支护底座之间，还通过分别布置于支护伸缩柱前、后两侧的液压立柱Ⅰ相连。以利用液压立柱Ⅰ的升降、以及支护伸缩柱在支护导向套内的伸缩导向，来改变前部支护顶梁的竖直位置，进而根据巷道顶板的具体情况，灵活地调节前部支护支架的工作高度。

所述中间伸缩梁包括伸缩套筒，伸缩套筒的前端设置有前顶梁铰接部，伸缩套筒后端的插接口内设置有伸缩插梁，伸缩插梁的外端部设置有后顶梁铰接部；所述伸缩插梁的后顶梁铰接部的下侧与伸缩套筒外壁之间，设置有伸缩液压缸Ⅰ；中间伸缩梁的伸缩套筒的两侧分别设置有护壁板。以通过伸缩插梁在伸缩套筒内的伸缩，来配合布置于前部支护支架与后部切顶支架之间的移架液压缸的伸出和收回，从而实现整个支护设备的推拉移架。

所述护壁板由护板主体构成，护板主体的一端设置有护壁连接部，护板主体的另一端则设置有护壁缸铰接部；护壁板的护壁连接部与前部支护顶梁或中间伸缩梁侧部的护壁连接耳板相铰接；且各护壁连接耳板下方设置的护壁缸铰接耳板与护壁板的护壁缸铰接部之间，设置有护壁液压缸。以通过护壁液压缸的伸缩，来驱动护壁板上、下摆动，进而对前部支护顶梁和中间伸缩梁顶部两侧的巷道顶板形成支撑，有效增大装置的支护面积。

所述后部切顶支架包括后部切顶底座和后部切顶顶梁，后部切顶底座由切顶底座主体构成，切顶底座主体的中部设置有竖直布置的切顶导向套，切顶导向套前、后两侧的切顶底座主体内部，分别设置有立柱底部柱窝；切顶底座主体的前部设置有推拉端；所述后部切顶顶梁由切顶顶梁主体构成，切顶顶梁主体的中部设置有切顶柱铰接部，切顶柱铰接部的前、后两侧分别设置有立柱顶部柱窝；切顶顶梁主体的前端设置有插梁铰接部，切顶顶梁主体的后端设置有缓冲倾斜部，缓冲倾斜部上设置有上下贯通的切顶窗口；后部切顶顶梁的切顶顶梁主体的两侧分别活动设置有顶梁侧护板，顶梁侧护板的竖直侧板与横向水平布置在切顶顶梁主体内部的内注液式液压缸相连；所述后部切顶顶梁通过上端与切顶柱铰接部相铰接的切顶伸缩柱，插接在后部切顶底座的切顶导向套内；且后部切顶顶梁与后部切顶底座之间，还通过分别布置于切顶伸缩柱前、后两侧的液压立柱Ⅱ相连；所述切顶装置的下端设置在后部切顶底座的后部，切顶装置的上端则穿过后部切顶顶梁后部的切顶窗口。以利用液压立柱Ⅱ的升降、以及切顶伸缩柱在切顶导向套内的伸缩导向，来改变后部切顶顶梁的竖直位置，进而根据巷道顶板的具体情况，调节后部切顶支架的工作高度；并通过内注液式液压缸的伸缩，来驱使顶梁侧护板伸出或收回，从而对后部切顶顶梁顶部两侧的巷道顶板和侧帮形成支撑，增大支护面积。

所述后部切顶顶梁的缓冲倾斜部的后端设置有掩护尾梁，掩护尾梁由尾梁主体构成，尾梁主体的上端设置有尾梁连接端，尾梁主体的两侧分别活动设置有尾梁侧护板，尾梁侧护板的侧板与横向布置于尾梁主体内部的内注液式液压缸相连；所述掩护尾梁通过尾梁连接端、与后部切顶顶梁缓冲倾斜部后端的尾梁铰接部相铰接。以利用后部的掩护尾梁，对后部切顶支架后方巷道垮落区域顶板下落的矸石进行有效防护；并通过内注液式液压缸的伸缩，来驱使尾梁侧护板伸出或收回，扩大防护面积。

所述后部切顶底座的切顶底座主体后端的挡板插槽内，设置有竖直布置的升降挡板，升降挡板与挡板插槽底部之间设置有升降液压缸。以通过升降液压缸带动升降挡板伸出或收回，进而使升降挡板与其上方的掩护尾梁形成对垮落矸石的组合式防护，进一步提升使用安全性。

所述切顶装置由竖直布置的切顶支柱构成，切顶支柱的下端设置在后部切顶底座后部的支柱安装槽内；切顶支柱穿过后部切顶顶梁缓冲倾斜部的切顶窗口的上端，则设置有切顶柱头。以利用切顶支柱的往复升降，来带动其上端设置的切顶柱头，对巷道内的切顶线处的坚硬煤层顶板进行反复顶压，从而实现对后方垮落顶板的机械式强制放顶。

所述切顶柱头由柱头主体构成，柱头主体的上端设置有切顶尖端，柱头主体的下端设置有铰接插槽；所述铰接插槽内设置有用于与所述切顶支柱上端部相配合的弧面凹槽；所述切顶柱头的侧部，设置有贯穿整个柱头主体的铰接轴孔。以通过铰接插槽将切顶柱头铰接在切顶支柱的上端部，并利于切顶柱头对巷道顶板的顶压。

所述切顶支柱的下部通过抱柱组件与后部切顶底座相连；抱柱组件由对称布置的固定抱柱和活动抱柱构成，固定抱柱固定连接在后部切顶底座的切顶底座主体上，而活动抱柱则可拆卸式扣合在固定抱柱上；固定抱柱和活动抱柱的结构相同，均由抱柱主体构成，抱柱主体的一侧设置有支柱抱合卡槽，抱柱主体的端部设置有紧固连接部。以在强制放顶过程中，利用相互紧固扣合的活动抱柱和固定抱柱，有效防止切顶支柱的摆动，提升切顶装置的动作稳定性。

本发明的有益效果：由于本发明采用由顶梁和底座构成的前部支护支架，前部支护支架顶梁的前端设置摆动前梁，摆动前梁与前部支护支架顶梁之间设置前梁液压缸；前部支护支架后方设置的后部切顶支架的底座，与前部支护支架的底座之间设置有移架液压缸，移架液压缸通过连接头与后部切顶支架的底座相连；后部切顶支架的顶梁通过中间伸缩梁与前部支护支架的顶梁相连；后部切顶支架的后部设置竖直布置的切顶装置的结构形式，所以其设计合理，结构紧凑，占用巷道空间小，操作简便，支护和移动稳定，适应能力强。有效解决了现有单体液压支柱存在的支设工序复杂，劳动强度大，影响采煤推进速度；且作业环境危险，支护强度低、支撑面积小，单体支柱损坏率高，安全性差等问题。该综采工作面端头异型支护设备能够替换上隅角、机尾处的单体支柱和珍珠岩，对运输机机尾处空顶区域进行全断面支护和封堵，并减少巷道收敛变形，防止底鼓；显著提升巷道支护质量和采煤工作面的生产效率。同时，可对顶板进行机械式强制放顶，劳动强度低，支护效率高，使用安全可靠。

附图说明

图1是本发明的一种结构示意图。

图2是图1的A向视图。

图3是图1中的前部支护支架的一种结构示意图。

图4是图3中的前部支护底座的一种结构示意图。

图5是图3中的前部支护顶梁的一种结构示意图。

图6是图1中的中间伸缩梁的一种结构示意图。

图7是图3中的护壁板的一种结构示意图。

图8是图1中的后部切顶支架的一种结构示意图。

图9是图8中的后部切顶底座的一种结构示意图。

图10是图8中的后部切顶顶梁的一种结构示意图。

图11是图10的B向视图。

图12是图10沿C-C线的剖视图。

图13是图8中的掩护尾梁的一种结构示意图。

图14是图13沿D-D线的剖视图。

图15是图8中抱柱组件的固定抱柱和活动抱柱的一种结构示意图。

图16是图8中的切顶柱头的一种结构示意图。

图17是图16的E向视图。

图18是图16的内部结构剖视图。

图19是图8中的挡煤侧板的一种结构示意图。

图20是图1中的摆动前梁的一种结构示意图。

图21是在图1中的后部切顶支架后部安设封闭橡胶板的一种具体实施方式示意图。

图22是本发明的支护设备在井下采煤工作面的布置示意图。

图23是图22的F向视图。

图中序号说明：1摆动前梁、2前梁液压缸、3前部支护支架、4中间伸缩梁、5后部切顶支架、6切顶装置、7移架液压缸、8连接头、9挡煤侧板、10前部支护底座、11液压立柱Ⅰ、12支护伸缩柱、13前部支护顶梁、14护壁板、15护壁液压缸、16支护底座主体、17拉移端、18立柱底部柱窝、19支护导向套、20抬底机构、21预留连接端、22支护顶梁主体、23前梁铰接部、24前梁缸铰接耳板、25护壁缸铰接耳板、26护壁连接耳板、27支护柱铰接部、28中间梁铰接部、29伸缩套筒、30前顶梁铰接部、31伸缩液压缸Ⅰ、32伸缩插梁、33后顶梁铰接部、34护板主体、35护壁连接部、36护壁缸铰接部、37后部切顶底座、38液压立柱Ⅱ、39切顶伸缩柱、40后部切顶顶梁、41切顶柱头、42切顶支柱、43掩护尾梁、44抱柱组件、45切顶底座主体、46推拉端、47切顶导向套、48固定抱柱、49支柱安装槽、50挡板插槽、51升降挡板、52升降液压缸、53切顶顶梁主体、54插梁铰接部、55顶梁侧护板、56缓冲倾斜部、57切顶窗口、58立柱顶部柱窝、59切顶柱铰接部、60尾梁铰接部、61内注液式液压缸、62尾梁主体、63尾梁连接端、64尾梁侧护板、65抱柱主体、66支柱抱合卡槽、67紧固连接部、68柱头主体、69切顶尖端、70铰接轴孔、71铰接插槽、72弧面凹槽、73侧挡板、74吊挂耳板、75限位卡块、76前梁套筒、77伸缩前梁、78伸缩液压缸Ⅱ、79前梁连接端、80前梁缸支撑部、81可拆卸连接架、82过渡连接板、83封闭橡胶板、84工作面过渡支架、85运输机机尾、86采煤机、87材料巷、88切顶线、89瓦斯排放管。

具体实施方式

根据图1～20详细说明本发明的具体结构。该综采工作面端头异型支护设备包括用于防止巷道收敛变形的前部支护支架3，前部支护支架3由前部支护底座10和前部支护顶梁13构成。前部支护底座10的支护底座主体16的中部，设置有竖直向上布置的支护导向套19；支护导向套19前、后两侧的支护底座主体16的内部，分别设置有用于与液压立柱固定缸底配合连接的立柱底部柱窝18。前部支护底座10的支护底座主体16的后部，设置有用于与移架液压缸7相铰接的拉移端17；支护底座主体16的前部设置有预留连接端21和竖直向下布置的辅助抬底机构20。前部支护顶梁13的支护顶梁主体22的中部，设置有位置与前部支护底座10支护导向套19相对应的支护柱铰接部27；支护柱铰接部27的前、后两侧，分别设置有用于与液压立柱伸缩柱头配合连接的立柱顶部柱窝。前部支护顶梁13的支护顶梁主体22的前端，设置有用于与摆动前梁1相连的前梁铰接部23，前梁铰接部23的下方，设置有用于连接前梁液压缸2的前梁缸铰接耳板24；支护顶梁主体22的后端，则设置有用于与中间伸缩梁4的伸缩套筒29相连的中间梁铰接部28。

前部支护顶梁13通过上端与支护柱铰接部27相铰接的支护伸缩柱12，可升降式插接在下方的前部支护底座10的支护导向套19内。并且，前部支护顶梁13与前部支护底座10之间，还通过两根分别布置于支护伸缩柱12前、后两侧的液压立柱Ⅰ11相连接。从而利用液压立柱Ⅰ11的升降、以及支护伸缩柱12在支护导向套19内的伸缩导向，来改变前部支护顶梁13的竖直位置，以根据巷道顶板的具体情况，灵活地调节前部支护支架3的工作高度。前部支护顶梁13前端的前梁铰接部23，设置有用于支护前部顶板的摆动前梁1。为了增大支护长度，摆动前梁1由前梁套筒76和伸缩前梁77构成，前梁套筒76的后部设置有前梁连接端79，前梁连接端79的下方设置有前梁缸支撑部80；伸缩前梁77插接在前梁套筒76前部的插接口内，伸缩前梁77外端部的下侧与前梁套筒76外壁之间，设置有伸缩液压缸Ⅱ78。摆动前梁1通过前梁连接端79与前部支护顶梁13的前梁铰接部23相铰接，前部支护顶梁13的前梁缸铰接耳板24与摆动前梁1的前梁缸支撑部80之间，设置有前梁液压缸2。

出于有效增大前部支护顶梁13支护面积的目的，前部支护顶梁13的支护顶梁主体22的两侧分别设置有护壁板14。护壁板14包括护板主体34，护板主体34的一端设置有护壁连接部35，护板主体34的另一端设置有护壁缸铰接部36。护壁板14通过护壁连接部35，与前部支护顶梁13的支护顶梁主体22侧部的护壁连接耳板26相铰接，且各护壁连接耳板26下方设置的护壁缸铰接耳板25与护壁板14的护壁缸铰接部36之间，设置有用于支撑护壁板14的护壁液压缸15。进而通过护壁液压缸15的伸缩，来驱动两侧护壁板14上、下摆动，以对前部支护顶梁13顶部两侧的巷道顶板形成支撑。

前部支护支架3的后方设置有后部切顶支架5，后部切顶支架5由后部切顶底座37和后部切顶顶梁40构成。后部切顶底座37的切顶底座主体45的中部，设置有竖直向上布置的切顶导向套47，切顶导向套47前、后两侧的切顶底座主体45内部，分别设置有用于与液压立柱固定缸底配合连接的立柱底部柱窝18。后部切顶底座37的切顶底座主体45的前部，设置有用于与移架液压缸7相铰接的推拉端46。后部切顶顶梁40的切顶顶梁主体53的中部，设置有位置与后部切顶底座37切顶导向套47相对应的切顶柱铰接部59；切顶柱铰接部59的前、后两侧，分别设置有用于与液压立柱伸缩柱头配合连接的立柱顶部柱窝58。后部切顶顶梁40的切顶顶梁主体53的前端，设置有用于与中间伸缩梁4的伸缩插梁32相连的插梁铰接部54。切顶顶梁主体53的后端，则设置有用于与切顶线后部垮落顶板相接触的缓冲倾斜部56；缓冲倾斜部56上设置有上下贯通、用于切顶装置6穿过的切顶窗口57。

后部切顶顶梁40通过上端与切顶柱铰接部59相铰接的切顶伸缩柱39，可升降式插接在下方的后部切顶底座37的切顶导向套47内。且后部切顶顶梁40与后部切顶底座37之间，还通过两根分别布置于切顶伸缩柱39前、后两侧的液压立柱Ⅱ38相连接。以利用液压立柱Ⅱ38的升降、以及切顶伸缩柱39在切顶导向套47内的伸缩导向，来改变后部切顶顶梁40的位置，从而根据巷道顶板的具体情况，调节后部切顶支架5的工作高度。为了增大后部切顶顶梁40的支护面积，后部切顶顶梁40的切顶顶梁主体53的两侧，分别活动设置有可伸缩的顶梁侧护板55；两侧的顶梁侧护板55的竖直侧板，分别与横向水平设置在切顶顶梁主体53内部的、两组左右对称布置的内注液式液压缸61的缸底相连接。以通过内注液式液压缸61的伸缩，来驱使相应侧的顶梁侧护板55伸出或收回，从而对后部切顶顶梁40顶部两侧的巷道顶板和侧帮形成支撑。出于对后部切顶支架5内部升降支撑结构和切顶装置6进行保护的目的，后部切顶支架5的后部切顶顶梁40的两侧，分别设置有可拆卸式的挡煤侧板9。挡煤侧板9由侧挡板73构成，侧挡板73的上部通过吊挂耳板74与顶梁侧护板55的竖直侧板内壁相连；并利用设置在侧挡板73上部的限位卡块75，来限制挡煤侧板9的摆动。

后部切顶支架5的后部，设置有用于对坚硬煤层顶板进行强制放顶的切顶装置6。切顶装置6由竖直并排布置的两根切顶支柱42构成；切顶支柱42下端的缸底设置在切顶底座主体45后部的支柱安装槽49内。切顶支柱42穿过后部切顶顶梁40缓冲倾斜部56切顶窗口57的上端柱头上，设置有切顶柱头41。切顶柱头41包括柱头主体68，柱头主体68的上端设置有切顶尖端69，柱头主体68的下端设置有铰接插槽71。切顶柱头41的铰接插槽71内，还设置有用于与切顶支柱42上端柱头部位相配合的弧面凹槽72；并且，切顶柱头41的柱头主体68的侧部，设置有贯穿整个柱头主体68、用于插设连接销轴的铰接轴孔70。切顶柱头41通过铰接插槽71铰接在两根切顶支柱42的上端柱头部，以利用切顶支柱42的往复升降，来带动支柱上端设置的切顶柱头41，对巷道内的切顶线88处的坚硬煤层顶板进行反复顶压，从而实现对后方垮落顶板的机械式强制放顶。进一步地，切顶柱头41还可采用由两个圆锥型柱帽构成的分体式结构，以利于对顶板的破坏，并方便切顶柱头的日常维护和更换。

能够理解的是，为了提升整个切顶装置6的动作稳定性，两根切顶支柱42的下部，通过抱柱组件44与后部切顶底座37的切顶底座主体45相连接。抱柱组件44由对称布置的固定抱柱48和活动抱柱构成，固定抱柱48固定连接在后部切顶底座37的切顶底座主体45上，而活动抱柱则可拆卸式扣合在固定抱柱48上。固定抱柱48和活动抱柱的结构相同，均由M型抱柱主体65构成；M型抱柱主体65的一侧设置有两个用于与切顶支柱42的弧形外壁相配合的支柱抱合卡槽66；支柱抱合卡槽66内，分别设置有柔性的弹性橡胶垫；且M型抱柱主体65的两端部、以及两个支柱抱合卡槽66之间的位置处，均设置有紧固连接部67。进而利用相互紧固扣合的活动抱柱和固定抱柱48，在强制放顶的过程中，有效地防止切顶支柱42的摆动。

出于对巷道后方垮落区域顶板下落矸石进行有效防护的目的，后部切顶支架5的后部切顶顶梁40的缓冲倾斜部56后端，设置有掩护尾梁43。掩护尾梁43包括端部带有伸缩结构的尾梁主体62，掩护尾梁43的尾梁主体62的上端设置有尾梁连接端63；尾梁主体62的两侧，分别活动设置有可伸缩的尾梁侧护板64；两侧的尾梁侧护板64的侧板，分别与横向布置于尾梁主体62内部的、两组左右对称布置的内注液式液压缸61的缸底相连接。掩护尾梁43通过尾梁连接端63、与后部切顶顶梁40缓冲倾斜部56后端的尾梁铰接部60相铰接。并通过内注液式液压缸61的伸缩，来驱使相应侧的尾梁侧护板64伸出或收回，扩大掩护尾梁43的防护面积。为了进一步提升装置的使用安全性，后部切顶底座37的切顶底座主体45支柱安装槽49后端的挡板插槽50内，设置有竖直布置的升降挡板51；且升降挡板51与挡板插槽50底部之间设置有升降液压缸52；进而通过升降液压缸52带动升降挡板51伸出或收回，以使升降挡板51与其上方的掩护尾梁43形成对垮落矸石的组合式防护。

后部切顶支架5下部的后部切顶底座37的推拉端46，与前部支护支架3下部的前部支护底座10的拉移端17之间设置有移架液压缸7。移架液压缸7固定缸体的端部，通过连接头8与后部切顶底座37的推拉端46相连，移架液压缸7伸缩杆的端部与前部支护底座10的拉移端17相铰接。同时，后部切顶支架5上部的后部切顶顶梁40的插梁铰接部54，与前部支护支架3上部的前部支护顶梁13的中间梁铰接部28之间，设置有中间伸缩梁4。中间伸缩梁4由伸缩套筒29构成，伸缩套筒29的前端设置有前顶梁铰接部30；伸缩套筒29后端的插接口内设置有伸缩插梁32，伸缩插梁32的外端部设置有后顶梁铰接部33；且伸缩插梁32的后顶梁铰接部33的下侧与伸缩套筒29外壁之间，设置有伸缩液压缸Ⅰ31。中间伸缩梁4的伸缩套筒29的前顶梁铰接部30，与前部支护顶梁13的中间梁铰接部28相连；中间伸缩梁4的伸缩插梁32的后顶梁铰接部33，与后部切顶顶梁40的插梁铰接部54相连。以通过伸缩插梁32在伸缩套筒29内的伸缩，来配合布置于前部支护底座10和后部切顶底座37之间的移架液压缸7的伸出和收回，从而实现整个支护设备的推拉移架。

中间伸缩梁4的伸缩套筒29的两侧，分别设置有用于增大支护面积的护壁板14。护壁板14通过护壁连接部35，与中间伸缩梁4的伸缩套筒29侧部的护壁连接耳板26相铰接，各护壁连接耳板26下方设置的护壁缸铰接耳板25与护壁板14的护壁缸铰接部36之间，设置有用于支撑护壁板14的护壁液压缸15；以通过护壁液压缸15的伸缩，来驱动两侧的护壁板14上、下摆动，进而对中间伸缩梁4顶部两侧的巷道顶板形成有效支撑。

为了提升后部切顶支架5对巷道后部采空区域的封闭适用性，后部切顶顶梁40两侧顶梁侧护板55后端的外侧、掩护尾梁43两侧的尾梁侧护板64的外侧，以及后部切顶底座37后端的两侧，分别设置有能够上下伸缩、左右伸缩的可拆卸连接架81；各个可拆卸连接架81上活动设置有垂直于巷道侧壁布置的封闭橡胶板83（如图21所示）。根据巷道的实际宽度和具体的使用需要，封闭橡胶板83与可拆卸连接架81之间可以设置过渡连接板82，以增加封闭长度，充分适应运输机的上窜和下滑，起到封堵采空区的作用。能够理解的是，当后部切顶顶梁40两侧的顶梁侧护板55、以及掩护尾梁43两侧的尾梁侧护板64伸出后，即可封闭巷道整个后部采空区域时，不必安装可拆卸连接架81和封闭橡胶板83（如图2所示）。

该综采工作面端头异型支护设备工作时，按照上述结构连接方式，在采煤工作面位于运输机机尾85一侧的端头位置处（材料巷87与切眼相交汇的上隅角区域），将端头异型支护设备安装布置好。伸出前部支护支架3的液压立柱Ⅰ11、以及后部切顶支架5的液压立柱Ⅱ38，驱使前部支护顶梁13和后部切顶顶梁40分别沿着支护导向套19和切顶导向套47向上升起，以对端头区域的巷道顶板形成支撑。同时，分别伸出前部支护顶梁13和中间伸缩梁4两侧的护壁液压缸15，使其两侧的护壁板14向上摆动，从而增大对巷道顶板的支护面积。然后，伸出前梁液压缸2，让摆动前梁1上摆，以支护前部支护支架3前部的巷道空间，提高支护设备的使用可靠性。并且，根据后部切顶支架5与工作面过渡支架84以及巷道侧帮之间的间距情况，伸出后部切顶顶梁40和掩护尾梁43内设置的内注液式液压缸61，以驱使顶梁侧护板55和尾梁侧护板64向两侧伸展，进而增大支护面积，对后部切顶支架5两侧的巷道顶板和侧帮形成有效支撑。移架液压缸7，中间伸缩梁4的伸缩液压缸Ⅰ31，以及切顶装置6的切顶支柱42的默认初始状态均为收回。

当该综采工作面端头异型支护设备需要随工作面的开采而向前移动时，首先，收回前部支护支架3前端的摆动前梁1、以及两侧的护壁板14；然后，收回液压立柱Ⅰ11，使前部支护顶梁13与巷道顶板脱离开。随后，同时伸出移架液压缸7和中间伸缩梁4的伸缩液压缸Ⅰ31，以同步推动前部支护顶梁13和前部支护底座10，进而使已降架的前部支护支架3向前移动。前部支护支架3移动到位后，再次伸出液压立柱Ⅰ11，并伸出摆动前梁1、以及两侧的护壁板14，进而支撑住巷道顶板。之后，收回后部切顶支架5的液压立柱Ⅱ38，使后部切顶顶梁40与巷道顶板脱离开；再同时收回移架液压缸7和中间伸缩梁4的伸缩液压缸Ⅰ31，以同步拉动后部切顶顶梁40和后部切顶底座37，使已降架的后部切顶支架5向前移动。后部切顶支架5移动到位后，伸出液压立柱Ⅱ38，后部切顶顶梁40再次对巷道顶板形成支撑。重复上述依次对前部支护支架3和后部切顶支架5升降、推移的步骤，使综采工作面端头异型支护设备配合工作面的回采而同步移动，实现对运输机机尾85处空顶区域进行全断面支护和封堵，减少巷道收敛变形，防止底鼓的目的，提升端头区域的支护质量。

对于煤层顶板坚硬的采煤工作面，为了避免造成严重的安全事故，可采用后部切顶支架5后部设置的切顶装置6，对切顶线88后方垮落区域的顶板进行机械式的强制放顶作业。并且，根据具体的使用需要，可在后部切顶支架5的顶梁侧护板55外侧挂设瓦斯排放管89（如图23所示），以有效提升采煤工作面的生产效率和安全程度。

Claims (10)

1.一种综采工作面端头异型支护设备，包括由顶梁和底座构成的前部支护支架（3），其特征在于：所述前部支护支架（3）顶梁的前端设置有摆动前梁（1），摆动前梁（1）与前部支护支架（3）顶梁之间设置有前梁液压缸（2）；前部支护支架（3）的后方设置有后部切顶支架（5），后部切顶支架（5）下部的底座与前部支护支架（3）的底座之间设置有移架液压缸（7），移架液压缸（7）与后部切顶支架（5）的底座之间，通过连接头（8）相连；后部切顶支架（5）上部的顶梁与前部支护支架（3）的顶梁之间，则通过中间伸缩梁（4）相连；并且，所述后部切顶支架（5）的后部设置有竖直布置的切顶装置（6）。

2.根据权利要求1所述的综采工作面端头异型支护设备，其特征在于：所述前部支护支架（3）包括前部支护底座（10）和前部支护顶梁（13），前部支护底座（10）由支护底座主体（16）构成，支护底座主体（16）的中部设置有竖直布置的支护导向套（19），支护导向套（19）前、后两侧的支护底座主体（16）内部，分别设置有立柱底部柱窝（18）；支护底座主体（16）的后部设置有拉移端（17）；所述前部支护顶梁（13）由支护顶梁主体（22）构成，支护顶梁主体（22）的中部设置有支护柱铰接部（27），支护柱铰接部（27）的前、后两侧分别设置有立柱顶部柱窝（58）；支护顶梁主体（22）的前端设置有前梁铰接部（23），前梁铰接部（23）的下方设置有前梁缸铰接耳板（24）；支护顶梁主体（22）的后端设置有中间梁铰接部（28）；前部支护顶梁（13）的支护顶梁主体（22）的两侧分别设置有护壁板（14）；所述前部支护顶梁（13）通过上端与支护柱铰接部（27）相铰接的支护伸缩柱（12），插接在前部支护底座（10）的支护导向套（19）内；且前部支护顶梁（13）与前部支护底座（10）之间，还通过分别布置于支护伸缩柱（12）前、后两侧的液压立柱Ⅰ（11）相连。

3.根据权利要求1所述的综采工作面端头异型支护设备，其特征在于：所述中间伸缩梁（4）包括伸缩套筒（29），伸缩套筒（29）的前端设置有前顶梁铰接部（30），伸缩套筒（29）后端的插接口内设置有伸缩插梁（32），伸缩插梁（32）的外端部设置有后顶梁铰接部（33）；所述伸缩插梁（32）的后顶梁铰接部（33）的下侧与伸缩套筒（29）外壁之间，设置有伸缩液压缸Ⅰ（31）；中间伸缩梁（4）的伸缩套筒（29）的两侧分别设置有护壁板（14）。

4.根据权利要求2或3所述的综采工作面端头异型支护设备，其特征在于：所述护壁板（14）由护板主体（34）构成，护板主体（34）的一端设置有护壁连接部（35），护板主体（34）的另一端则设置有护壁缸铰接部（36）；护壁板（14）的护壁连接部（35）与前部支护顶梁（13）或中间伸缩梁（4）侧部的护壁连接耳板（26）相铰接；且各护壁连接耳板（26）下方设置的护壁缸铰接耳板（25）与护壁板（14）的护壁缸铰接部（36）之间，设置有护壁液压缸（15）。

5.根据权利要求1所述的综采工作面端头异型支护设备，其特征在于：所述后部切顶支架（5）包括后部切顶底座（37）和后部切顶顶梁（40），后部切顶底座（37）由切顶底座主体（45）构成，切顶底座主体（45）的中部设置有竖直布置的切顶导向套（47），切顶导向套（47）前、后两侧的切顶底座主体（45）内部，分别设置有立柱底部柱窝（18）；切顶底座主体（45）的前部设置有推拉端（46）；所述后部切顶顶梁（40）由切顶顶梁主体（53）构成，切顶顶梁主体（53）的中部设置有切顶柱铰接部（59），切顶柱铰接部（59）的前、后两侧分别设置有立柱顶部柱窝（58）；切顶顶梁主体（53）的前端设置有插梁铰接部（54），切顶顶梁主体（53）的后端设置有缓冲倾斜部（56），缓冲倾斜部（56）上设置有上下贯通的切顶窗口（57）；后部切顶顶梁（40）的切顶顶梁主体（53）的两侧分别活动设置有顶梁侧护板（55），顶梁侧护板（55）的竖直侧板与横向水平布置在切顶顶梁主体（53）内部的内注液式液压缸（61）相连；所述后部切顶顶梁（40）通过上端与切顶柱铰接部（59）相铰接的切顶伸缩柱（39），插接在后部切顶底座（37）的切顶导向套（47）内；且后部切顶顶梁（40）与后部切顶底座（37）之间，还通过分别布置于切顶伸缩柱（39）前、后两侧的液压立柱Ⅱ（38）相连；所述切顶装置（6）的下端设置在后部切顶底座（37）的后部，切顶装置（6）的上端则穿过后部切顶顶梁（40）后部的切顶窗口（57）。

6.根据权利要求5所述的综采工作面端头异型支护设备，其特征在于：所述后部切顶顶梁（40）的缓冲倾斜部（56）的后端设置有掩护尾梁（43），掩护尾梁（43）由尾梁主体（62）构成，尾梁主体（62）的上端设置有尾梁连接端（63），尾梁主体（62）的两侧分别活动设置有尾梁侧护板（64），尾梁侧护板（64）的侧板与横向布置于尾梁主体（62）内部的内注液式液压缸（61）相连；所述掩护尾梁（43）通过尾梁连接端（63）、与后部切顶顶梁（40）缓冲倾斜部（56）后端的尾梁铰接部（60）相铰接。

7.根据权利要求6所述的综采工作面端头异型支护设备，其特征在于：所述后部切顶底座（37）的切顶底座主体（45）后端的挡板插槽（50）内，设置有竖直布置的升降挡板（51），升降挡板（51）与挡板插槽（50）底部之间设置有升降液压缸（52）。

8.根据权利要求5所述的综采工作面端头异型支护设备，其特征在于：所述切顶装置（6）由竖直布置的切顶支柱（42）构成，切顶支柱（42）的下端设置在后部切顶底座（37）后部的支柱安装槽（49）内；切顶支柱（42）穿过后部切顶顶梁（40）缓冲倾斜部（56）的切顶窗口（57）的上端，则设置有切顶柱头（41）。

9.根据权利要求8所述的综采工作面端头异型支护设备，其特征在于：所述切顶柱头（41）由柱头主体（68）构成，柱头主体（68）的上端设置有切顶尖端（69），柱头主体（68）的下端设置有铰接插槽（71）；所述铰接插槽（71）内设置有用于与所述切顶支柱（42）上端部相配合的弧面凹槽（72）；所述切顶柱头（41）的侧部，设置有贯穿整个柱头主体（68）的铰接轴孔（70）。

10.根据权利要求8所述的综采工作面端头异型支护设备，其特征在于：所述切顶支柱（42）的下部通过抱柱组件（44）与后部切顶底座（37）相连；抱柱组件（44）由对称布置的固定抱柱（48）和活动抱柱构成，固定抱柱（48）固定连接在后部切顶底座（37）的切顶底座主体（45）上，而活动抱柱则可拆卸式扣合在固定抱柱（48）上；固定抱柱（48）和活动抱柱的结构相同，均由抱柱主体（65）构成，抱柱主体（65）的一侧设置有支柱抱合卡槽（66），抱柱主体（65）的端部设置有紧固连接部（67）。