CN110130965B - 一种综合机械化掘进的超前支护支架及使用方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种综合机械化掘进的超前支护支架及使用方法，包括主支架、副支架以及工作平台，副支架设于主支架的后端并通过推移液压缸与主支架连接，而工作平台可升降设于主支架的内侧并位于主支架的下方；主支架的顶部护板前端部还设有沿掘进方向可伸缩的前探梁；工作平台包括平台本体、竖直支柱以及水平液压缸，平台本体设在水平液压缸的作用下沿掘进方向伸缩；竖直支柱可伸缩设于平台本体的前端部，支撑于平台本体与巷道底板之间。该综合机械化掘进的超前支护支架及使用方法，可以对掘进机截割时裸露出来的巷道顶板进行及时支护，在一个工作循环中，可实现多次推进，掘进距离显著增加，提高了巷道的掘进效率。

Description

一种综合机械化掘进的超前支护支架及使用方法

技术领域

本发明属于煤矿井下综掘面临时支护技术领域，特别涉及一种综合机械化掘进的超前支护支架及使用方法。

背景技术

在煤矿井下工作面巷道掘进施工中，一般采用悬臂式掘进机与单体锚杆钻机相互配合使用，在施工上必须严格执行“一掘一锚”的作业工艺，并要缩短错距，这就造成综掘机频繁开进退出，开机率较低，工人需要来回搬运单体锚杆钻机，铺网主要依靠工人踩在扶梯上手托锚网进行铺设，不仅占用人员多，辅助作业时间长，掘进效率低，单进水平差，而且工人劳动强度大，作业安全性差。

在上述“一掘一锚”的作业过程中，曾经普遍使用吊环（U型卡）串梁和支柱加横梁两种支护形式，这两种方式都存在着操作难度大、支护强度低、安全可靠性差、空顶区进行锚固作业等安全隐患。部分煤矿采用悬臂式掘进机机载临时支护装置代替吊环（U型卡）串梁和支柱加横梁两种支护形式，但机载临时支护装置存在支撑力和护顶面积小、遮挡掘进机操作司机视线等缺点，适用巷道高度范围小，在顶板破碎情况下无法使用，使用机载临时支护装置进行支护工序作业时制约了掘进效率的提高。

中国发明专利“一种用于综掘的自移动超前临时支护液压支架”(专利号：CN201510138169.8)公开了一种用于综掘的自移动超前临时支护液压支架，包括超前支护支架和过渡支架；所述超前支护支架，具有两节伸缩梁和悬臂梁，可实现超前支护；所述过渡支架连接于超前支护支架之后，可升起和下降，推动超前支架向前移动，实现支架组的自移动；该液压支架自动化和机械化程度较高，可以实现自移动自调节，循环进行综掘超前支护；所述支架组的运行由液压系统控制，通过系统设置，实现支架组的自动化和机械化，提高掘进期间的安全性、可靠性和掘进速度。

中国发明专利“快速掘进超前支架”(专利号：CN201410475830.X)公开了一种快速掘进超前支架，解决了现有掘进工作面超前支护的安全问题，其包括内侧支架组和外侧支架组，内、外侧支架组分别包括左右两个支架，内侧支架组的左右两支架设置于外侧支架组的左右两支架的内侧，内、外侧支架组的横梁、纵梁交替布置，内侧支架组的纵梁前端有挑梁，内外两组支架组的左右底座及横梁上分别布置有推拉油缸，横梁顶部与本组支架组纵梁底部之间有高度差，横梁顶部对应另一组支架组纵梁底部的位置处设置托辊。本发明易及时实现全断面主动支撑顶板，有利于矿井的顶板安全管理。

以上两个支架结构虽然都可以实现支架的自移动，循环进行综掘超前支护，但该设备在铺网时仍然需要依靠工人踩在扶梯上，手托锚网进行铺设，占用人员多，辅助作业时间长，操作工人的作业安全性差，掘进效率低。

发明内容

本发明的目的是针对上述现有技术的不足，提供一种综合机械化掘进的超前支护支架及使用方法，实现支架的自移动，对掘进机掘进过程中新裸露出来的顶板进行超前支护。

为解决以上技术问题，本发明采用的技术方案是：

一种综合机械化掘进的超前支护支架，包括主支架、副支架以及工作平台，副支架设于主支架的后端并通过推移液压缸与主支架连接，而工作平台可升降设于主支架的内侧并位于主支架的下方；

所述主支架和副支架均包括顶部护板、升降立柱和底座，且顶部护板和底座之间均设有四连杆结构；

主支架的顶部护板前端部还设有沿掘进方向可伸缩的前探梁；

所述工作平台包括平台本体、竖直支柱以及水平液压缸，平台本体设为沿掘进方向设置的多级支护平台，并在水平液压缸的作用下沿掘进方向伸缩；竖直支柱可伸缩设于平台本体的前端部，支撑于平台本体与巷道底板之间，而平台本体与底座间设有升降液压缸，带动平台本体沿竖向升降。

所述工作平台的前端部还设有用于支撑上方前探梁的液压支撑装置，且液压支撑装置沿竖向可伸缩设置。

所述液压支撑装置包括上支撑杆、竖向设置的上液压杆，以及与上液压杆铰接的侧液压杆，侧液压杆的另一端与平台本体铰接；上支撑杆固设在上液压杆的顶部，并在上液压杆及侧液压杆的带动下沿竖向伸缩运动。

所述多级支护平台包括由前至后的二级支护平台和一级支护平台，水平液压缸包括第一水平液压缸和第二水平液压缸；

第一水平液压缸33的尾端部固设于平台本体的后端部，第一水平液压缸33的首端部与一级支护平台连接；

第二水平液压缸的尾端部固设于一级支护平台的后端部，第二水平液压缸的首端部与二级支护平台连接。

所述平台本体下方还设有竖向可调的升降台，且升降台的顶端部与平台本体的下侧面连接，升降台的底端部与底座连接。

所述升降台设为剪叉臂杆组，底座以及工作平台的下侧面上均相应的设有铰接底座和滑台，剪叉臂杆组的一侧与铰接底座铰接，另一侧与滑台限位滑动连接。

所述四连杆结构采用鹤式连杆结构。

所述主支架的顶部护板前端部还设有与前探梁控制连接的顶部液压缸，带动前探梁沿掘进方向的伸缩。

该综合机械化掘进的超前支护支架的使用方法，具体步骤如下：

1）随着掘进机截割头对巷道煤岩壁的截割，主支架不断伸出前探梁，实现对掘进机截割过程中裸露出来顶板的及时支护，当前探梁完全伸出时，掘进机停止截割；

2）工作平台的升降液压缸回缩，使平台本体降到合适高度，并利用水平液压缸使得多级支护平台的一级支护平台伸出，并通过竖直支柱使得一级支护平台支撑在巷道底板上；随后，利用水平液压缸使得多级支护平台的二级支护平台伸出，并利用液压支撑装置使得上支撑杆竖立起来，通过上液压杆使上支撑杆支撑住前探梁的前端；

3）工作人员在工作平台上完成铺网、联网及锚护作业，实现对掘进过程中裸露顶板的永久支护；

4）通过侧液压杆和上液压杆的回缩，使得上支撑杆回收，通过第二水平液压缸使得二级支护平台回缩，并使竖直支柱回缩，通过第一水平液压缸使得一级支护平台回缩；同时，工作平台的升降液压缸外伸，使平台本体升至距离主支架的顶部护板约200mm的位置，主支架的升降立柱回缩，使主支架的顶部护板略微下降，与巷道顶板脱离接触，随后通过主支架和副支架间的推移液压缸外伸，并以副支架为支点，驱使主支架前移；

5）主支架的升降立柱外伸，使主支架的顶部护板重新支撑在刚刚实现永久支护的巷道顶板；同时，副支架的升降立柱回缩，使副支架的顶部护板与巷道顶板脱离接触，通过主支架和副支架间的推移液压缸回缩，以主支架为支点，使副支架前移；副支架前移结束后，将副支架的升降立柱外伸，使得副支架的顶部护板重新支撑住巷道顶板；

至此，完成一个工作循环，重新开动掘进机对巷道煤岩壁进行截割，开始进行下一个工作循环。

本发明的有益效果是：

（1）该综合机械化掘进的超前支护支架及使用方法，可以对掘进机截割时裸露出来的巷道顶板进行及时支护，同时，在一个工作循环中，掘进机可以实现多次推进，掘进距离显著增加，避免了原有掘进作业中，掘进机必须“掘一锚一”，掘进距离短，掘进机频繁退出的现象，提高了巷道的掘进效率。

（2）该工作机组设有工作平台，操作人员能够方便地站在工作平台上进行铺网、联网及锚护作业，避免了原有掘进作业中，工人频繁搬动扶梯，并需要专人扶稳扶梯的现象，减少了作业人员，降低了工人劳动强度，提高了作业效率，保障了工人作业的安全性。

（3）工作平台具有剪叉臂杆组，工作平台在升降的同时，具有良好的稳定性；此外，工作平台具有多级支护平台，结构紧凑，作业范围大，提高了铺网、联网及锚护作业的工作效率。

附图说明

图1是本发明的结构示意图；

图2是本发明的局部示意图。

具体实施方式

以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效。

请参阅图1。须知，本说明书所附图式所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。同时，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”及“一”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本发明可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本发明可实施的范畴。

本发明提供了一种综合机械化掘进的超前支护支架，如图1和图2所示。

一种综合机械化掘进的超前支护支架，包括主支架1、副支架2以及工作平台3，副支架2设于主支架1的后端并通过推移液压缸4与主支架1连接，而工作平台3可升降设于主支架1的内侧并位于主支架1的下方。

所述主支架1和副支架2均包括顶部护板5、升降立柱6和底座7，且顶部护板5和底座7之间均设有四连杆结构8；本实施例中，所述四连杆结构8采用鹤式连杆结构。

主支架1的顶部护板前端部还设有沿掘进方向可伸缩的前探梁11，同时，主支架1的前端部还设有与前探梁11控制连接的顶部液压缸13，带动前探梁沿掘进方向的伸缩。

所述工作平台3包括平台本体31、竖直支柱32以及水平液压缸，平台本体31设为沿掘进方向设置的多级支护平台，并在水平液压缸的作用下沿掘进方向伸缩，本实施例中，多级支护平台设为二级支护平台，从前至后定义为二级支护平台和一级支护平台，所述多级支护平台包括由前至后的二级支护平台和一级支护平台，在水平液压缸的作用下实现沿掘进方向的伸缩。

水平液压缸包括第一水平液压缸33和第二水平液压缸，第一水平液压缸33的尾端部固设于平台本体的后端部，第一水平液压缸33的首端部与一级支护平台连接；本实施例中，第二水平液压缸位于二级支护平台下方，且第二水平液压缸的尾端部固设于一级支护平台的后端部，第二水平液压缸的首端部与二级支护平台连接，相应的水平液压缸带动相应的支护平台实现沿掘进方向的伸缩。

竖直支柱32可伸缩设于平台本体31的前端部，支撑于平台本体31与巷道底板之间，而平台本体31与底座7间设有升降液压缸311，带动平台本体31沿竖向升降。

所述工作平台3的前端部还设有用于支撑上方前探梁11的液压支撑装置，且液压支撑装置沿竖向可伸缩设置；本实施例中，液压支撑装置包括上支撑杆111、竖向设置的上液压杆112，以及与上液压杆112铰接的侧液压杆113，侧液压杆113的另一端与平台本体31铰接；上支撑杆111固设在上液压杆112的顶部，并在上液压杆112及侧液压杆113的带动下沿竖向伸缩运动。

所述平台本体31下方还设有竖向可调的升降台312，且升降台312的顶端部与平台本体31的下侧面连接，升降台312的底端部与底座7连接；优选的，升降台312设为剪叉臂杆组，底座7以及工作平台3的下侧面上均相应的设有铰接底座和滑台313，剪叉臂杆组的一侧与铰接底座铰接，另一侧与滑台313限位滑动连接。

使用中，该超前支护支架具体的工作过程如下：

1）随着掘进机截割头对巷道煤岩壁的截割，主支架1不断伸出前探梁11，实现对掘进机截割过程中裸露出来顶板的及时支护；当前探梁11完全伸出时，掘进机停止截割；

2）工作平台3的升降液压缸311回缩，使平台本体31降到合适高度，并利用水平液压缸使得一级支护平台伸出，并通过竖直支柱32使得一级支护平台支撑在巷道底板上；随后，利用水平液压缸使得二级支护平台伸出，并利用液压支撑装置使得上支撑杆111竖立起来，通过上液压杆112使上支撑杆111支撑住前探梁11的前端；

3）工作人员在工作平台3上完成铺网、联网及锚护作业，实现对掘进过程中裸露顶板的永久支护；

4）通过侧液压杆113和上液压杆112的回缩，使得上支撑杆111回收，通过第二水平液压缸使得二级支护平台回缩，并使竖直支柱32回缩，通过第一水平液压缸33使得一级支护平台回缩；同时，工作平台3的升降液压缸311外伸，使平台本体31升至距离主支架1的顶部护板5约200mm的位置，主支架1的升降立柱6回缩，使主支架1的顶部护板5略微下降，与巷道顶板脱离接触，随后通过主支架1和副支架2间的推移液压缸4外伸，并以副支架2为支点，驱使主支架1前移；

5）主支架1的升降立柱6外伸，使主支架1的顶部护板5重新支撑在刚刚实现永久支护的巷道顶板；同时，副支架2的升降立柱6回缩，使副支架2的顶部护板5与巷道顶板脱离接触，通过主支架1和副支架2间的推移液压缸4回缩，以主支架1为支点，使副支架2前移；副支架2前移结束后，将副支架2的升降立柱6外伸，使得副支架的顶部护板5重新支撑住巷道顶板；至此，完成一个工作循环，重新开动掘进机对巷道煤岩壁进行截割，开始进行下一个工作循环。

该超前支护支架可以对掘进机截割时裸露出来的巷道顶板进行及时支护，同时，在一个工作循环中，掘进机可以实现多次推进，掘进距离显著增加，避免了原有掘进作业中，掘进机必须“掘一锚一”，掘进距离短，掘进机频繁退出的现象，提高了巷道的掘进效率；同时，该工作机组设有工作平台，操作人员能够方便地站在工作平台上进行铺网、联网及锚护作业，避免了原有掘进作业中，工人频繁搬动扶梯，并需要专人扶稳扶梯的现象，减少了作业人员，降低了工人劳动强度，提高了作业效率，保障了工人作业的安全性；工作平台具有剪叉臂杆组，工作平台在升降的同时，具有良好的稳定性；此外，工作平台具有多级支护平台，结构紧凑，作业范围大，提高了铺网、联网及锚护作业的工作效率。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及等同物界定。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“前”、“后”、“左”、“右”、“中心”、等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗指所指的装置或元件必须具有特定的方位、为特定的方位构造和操作，因而不能理解为对本发明保护内容的限制。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

Claims (4)

1.一种综合机械化掘进的超前支护支架，其特征在于：包括主支架、副支架以及工作平台，副支架设于主支架的后端并通过推移液压缸与主支架连接，而工作平台可升降设于主支架的内侧并位于主支架的下方；

所述主支架和副支架均包括顶部护板、升降立柱和底座，且顶部护板和底座之间均设有四连杆结构；

主支架的顶部护板前端部还设有沿掘进方向可伸缩的前探梁；

所述工作平台包括平台本体、竖直支柱以及水平液压缸，平台本体设为沿掘进方向设置的多级支护平台，并在水平液压缸的作用下沿掘进方向伸缩；竖直支柱可伸缩设于平台本体的前端部，支撑于平台本体与巷道底板之间，而平台本体与底座间设有升降液压缸，带动平台本体沿竖向升降；

所述工作平台的前端部还设有用于支撑上方前探梁的液压支撑装置，且液压支撑装置沿竖向可伸缩设置；

所述液压支撑装置包括上支撑杆、竖向设置的上液压杆，以及与上液压杆铰接的侧液压杆，侧液压杆的另一端与平台本体铰接；上支撑杆固设在上液压杆的顶部，并在上液压杆及侧液压杆的带动下沿竖向伸缩运动；

所述多级支护平台包括由前至后的二级支护平台和一级支护平台，水平液压缸包括第一水平液压缸和第二水平液压缸；

第一水平液压缸的尾端部固设于平台本体的后端部，第一水平液压缸的首端部与一级支护平台连接；

第二水平液压缸的尾端部固设于一级支护平台的后端部，第二水平液压缸的首端部与二级支护平台连接；

所述平台本体下方还设有竖向可调的升降台，且升降台的顶端部与平台本体的下侧面连接，升降台的底端部与底座连接；

还包括一种综合机械化掘进的超前支护支架的使用方法，具体步骤如下：

1）随着掘进机截割头对巷道煤岩壁的截割，主支架不断伸出前探梁，实现对掘进机截割过程中裸露出来顶板的及时支护，当前探梁完全伸出时，掘进机停止截割；

2）工作平台的升降液压缸回缩，使平台本体降到合适高度，并利用水平液压缸使得多级支护平台的一级支护平台伸出，并通过竖直支柱使得一级支护平台支撑在巷道底板上；随后，利用水平液压缸使得多级支护平台的二级支护平台伸出，并利用液压支撑装置使得上支撑杆竖立起来，通过上液压杆使上支撑杆支撑住前探梁的前端；

3）工作人员在工作平台上完成铺网、联网及锚护作业，实现对掘进过程中裸露顶板的永久支护；

4）通过侧液压杆和上液压杆的回缩，使得上支撑杆回收，通过第二水平液压缸使得二级支护平台回缩，并使竖直支柱回缩，通过第一水平液压缸使得一级支护平台回缩；同时，工作平台的升降液压缸外伸，使平台本体升至距离主支架的顶部护板约200mm的位置，主支架的升降立柱回缩，使主支架的顶部护板略微下降，与巷道顶板脱离接触，随后通过主支架和副支架间的推移液压缸外伸，并以副支架为支点，驱使主支架前移；

5）主支架的升降立柱外伸，使主支架的顶部护板重新支撑在刚刚实现永久支护的巷道顶板；同时，副支架的升降立柱回缩，使副支架的顶部护板与巷道顶板脱离接触，通过主支架和副支架间的推移液压缸回缩，以主支架为支点，使副支架前移；副支架前移结束后，将副支架的升降立柱外伸，使得副支架的顶部护板重新支撑住巷道顶板；

至此，完成一个工作循环，重新开动掘进机对巷道煤岩壁进行截割，开始进行下一个工作循环。

2.根据权利要求1所述的一种综合机械化掘进的超前支护支架，其特征在于：所述升降台设为剪叉臂杆组，底座以及工作平台的下侧面上均相应的设有铰接底座和滑台，剪叉臂杆组的一侧与铰接底座铰接，另一侧与滑台限位滑动连接。

3.根据权利要求1所述的一种综合机械化掘进的超前支护支架，其特征在于：所述四连杆结构采用鹤式连杆结构。

4.根据权利要求1所述的一种综合机械化掘进的超前支护支架，其特征在于：所述主支架的顶部护板前端部还设有与前探梁控制连接的顶部液压缸，带动前探梁沿掘进方向的伸缩。

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