CN110159332A - 一种综采工作面轻型自移式迈步超前液压支架组 - Google Patents

一种综采工作面轻型自移式迈步超前液压支架组 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种综采工作面轻型自移式迈步超前液压支架组，解决现有单体液压支柱配合π型梁和传统的支撑及支撑掩护式超前液压支架存在的诸多缺点。采用串联的超前液压支架组，每个液压支架组由顺序连接的5‑7个结构相同的轻型液压支架单元构成，相邻液压支架组间采用迈步伸缩油缸和二连杆连接。综采工作面端头巷道内左右两帮各布置两套及以上，通过迈步自移，对综采工作面超前控制范围内巷道进行有效支护，具有体积小、质量轻、操作简单、占用巷道空间少、推移效率高、机动性好、适用性强等特点，大大降低了综采工作面端头劳动强度，减少了综采工作面用人员。

Description

一种综采工作面轻型自移式迈步超前液压支架组
技术领域
本发明涉及一种煤矿井下综采工作面顺槽端头超前支护设备,具体为一种综采工作面轻型自移式迈步超前液压支架组。
背景技术
综采工作面端头是回采工作面与回采巷道交汇处，该处设备密集，是行人、通风、运料及原煤转载的咽喉要道，且该处处于矿压显现最为明显的区域，受采动影响最大，其支护及管理的好坏，对工作面是否能够安全高效运转至关重要，对工作面安全高效生产影响最大。尤其是大采高工作面，采高通常高达3.5-6.5米，端头顶板管理及维护难度极大，采用原先的单体柱+π型梁支护已难以满足工作面正常安全生产需求，传统的超前液压支架支护因受巷道空间、顶板平整度、产量提升要求等因素影响，也难以胜任综采工作面端头超前支护的重任。其存在的主要缺点和问题如下：
1、单体液压支柱配合π型梁超前支护方式存在的主要缺点和问题：
①支护强度低：单体液压支柱本身能够提供的初撑力和工作阻力较小，且受力面积较小，钻底量大，端头处矿压显现明显，难以满足超前支护需求。
②受力不均：单体液压支柱支护均为人工立柱、升柱，受操作人员施工水平限制、单体液压支柱自身参数、顶板平整度等因素影响，很难做到受力均匀。
③支护速度慢：单体液压支柱主要工序均为人工操作，回撤及打注速度慢，对采煤工作面推进速度影响大，影响正常生产时间长；
④劳动强度大：由于支设、回撤单体液压支柱频繁，并且全部采用人力，造成了工作使用人员多，劳动强度大；
⑤成本高、安全性差：因顶板压力大或操作等原因，支柱、柱鞋的损坏量较大，并且工序复杂，机械化程度低，人工操作工序多，事故发生率较大。
2、传统超前液压支架存在的主要缺点和问题：
①占用巷道空间大：
②对顶板适应性差：传统自移式超前液压支架顶梁多为整体顶梁，面积较大，在巷道顶板平整性较好、坡度较为平缓的情况下适用性较好，遇顶板破碎不完整，局部坡度变化较大，前方为空区的情况下，前端锚固支架容易因接顶困难或无法接顶造成空顶，无法自移。
③设备结构复杂，构件多、检修工序多、更换困难：现有的采用支撑式或支撑掩护式结构，主要构件由底座、连接梁、伸缩梁、前梁、顶梁、四连杆、支撑立柱、推拉千斤、调架千斤、护帮板等20余个部件构成，构件多、故障率高、检修工序多，换件频繁且困难。
④机动性差、推移效率低：通常为2个并列的超前液压支架形成一个支架组，每组的前后顶梁之间及底座之间采用铰接方式，在顺槽端头形成框架，互相推拉制约，推移支架时需多架配合操作实行单组交替移架，工序较多，推移效率低。
⑤工作面煤壁侧及端头端尾采空区侧部分区域受支架体积、支架组间相互制约，不能及时支护到位，仍需配合单体柱进行支护、切顶等。
发明内容
本发明旨在解决现有单体液压支柱配合π型梁和传统的支撑及支撑掩护式超前液压支架存在的诸多缺点，提供一种体积小、质量轻、结构和操作简单、占用巷道空间少、推移效率高、机动性好、适用性强的综采工作面轻型自移式迈步超前液压支架组。
为实现上述发明目的，本发明的技术方案是：
一种综采工作面轻型自移式迈步超前液压支架组，其特征在于：包括两组液压支架，每组液压支架由顺序串联的若干个结构相同的液压支架单元构成；其中：
所述的液压支架单元为套筒整体伸缩支撑结构；所述的液压支架单元的底座1两端各设有两个连接孔101，所述的相邻两个液压支架单元之间通过底座1端部上的连接孔101、连接销与连接件4串连；
所述的两组相邻液压支架组之间的两个液压支架单元，一个为连接座液压支架单元2，另一个为移动座液压支架单元3，所述的连接座液压支架单元、移动座液压支架单元采用迈步伸缩油缸5及两个连杆10连接；
所述的迈步伸缩油缸5与双连杆10使得连接座液压支架单元及移动座液压支架单元串连在一起，通过迈步伸缩油缸5使得两组液压支架进行相对移动。
所述的连接座液压支架单元在底座1的一端增边上设了用于连接迈步伸缩油缸5的连接座201，所述的移动座液压支架单元在底座1的一端增边上设了用于连接迈步伸缩油缸5的移动座301；
所述的迈步伸缩油缸5通过销轴分别与连接座液压支架单元的连接座201及移动座液压支架单元的移动座301铰接；
所述的两个连杆10通过销轴铰接在一起；两个连杆分别通过销轴与连接座液压支架单元的连接座201及移动座液压支架单元上连接孔101连接。
所述的液压支架单元包括底座1、外套筒6、内套筒7、支撑油缸8、顶托盘9；所述的外套筒为固定套筒，外套筒的一端固定在底座1；所述的内套筒为可伸缩套筒，内套筒装于外套筒中；所述的支撑油缸(8)装于内套筒与外套筒内；支撑油缸8一头通过销轴与外套筒的销轴孔601铰接外套筒(6)上，另一头通过销轴与内套筒的销轴孔701铰接内套筒7上；所述的顶托盘9通过固定在内套筒顶部的球形铰702铰接在内套筒顶上。
所述的一种综采工作面轻型自移式迈步超前液压支架组，其特征在于：还包括支护尾架，所述的支护尾架与所述的超前液压支架组的端头、或端尾的液压支架单元相连接。
所述的支护尾架包括尾架底座111、伸缩立柱112、掩护梁113、顶梁114、连杆115，及在尾架底座的前端的连接孔116上铰接的推移油缸117；所述的掩护梁与顶梁通过销轴铰接，掩护梁与尾架底座的前部之间安装伸缩立柱，在尾架底座的后部与掩护梁之间通过销轴铰接连杆；通过所述的推移油缸将超前支护液压支架组的端头、或端尾的液压支架单元与支护尾架相连。
本发明的实质性特点和显著的效果是：
本发明具有体积小、质量轻、操作简单、占用巷道空间少、推移效率高、机械化程度高、机动性好、适用性强等特点，解决了单体液压支柱配合π型梁、传统的支撑及支撑掩护式超前液压支架存在的诸多缺点，是适用于采高3.5—5.5米的大采高工作面的综采工作面超前支护设备。
附图说明
图1是本发明的结构主视图。
图2是本发明的结构俯视图。
图3是超前液压支架中底座的主视图。
图4是超前液压支架中底座的俯视图。
图5是超前液压支架中外套筒的示意图。
图6是超前液压支架中内套筒的示意图。
图7和图8是本发明在综采工作面端头巷道内左右两帮的使用布置图。
图9是支护尾架的结构示意图。
图10本发明包括支护尾架的使用布置主视图。
图11本发明包括支护尾架的使用布置俯视图。
图中：底座1、连接座液压支架单元2，移动座液压支架单元3、连接件4、迈步伸缩油缸5、外套筒6、内套筒7、支撑油缸8、顶托盘9、双连杆10。
底座端部的连接孔101、连接座201、移动座301、外套筒的销轴孔601、内套筒的销轴孔701、内套筒顶部的球形铰702。
尾架底座111、液压伸缩立柱112、掩护梁113、顶梁114、连杆115、连接孔116、推移油缸117。
具体实施方式
以下结合附图对本发明作进一步详细的说明
如图1和图2所示，一种综采工作面轻型自移式迈步超前液压支架，包括两组液压支架，每组液压支架由顺序串联的5-7个结构相同的液压支架单元构成(本具体实施例每个液压支架单元主要由5个构件组成)；其中：
所述的两组相邻的液压支架组之间两个液压支架单元，一个为连接座液压支架单元2，另一个为移动座液压支架单元3，两个液压支架单元采用迈步伸缩油缸5、及两个连杆10连接；
所述的液压支架单元为套筒整体伸缩支撑结构。
所述的连接座液压支架单元在底座1的一端增边上设了用于连接迈步伸缩油缸5的连接座201，所述的移动座液压支架单元在底座的一端增边上设了用于连接迈步伸缩油缸的移动座301。
所述的迈步伸缩油缸5通过销轴分别与连接座液压支架单元的连接座201及移动座液压支架单元的移动座301铰接。
所述的两个连杆10通过销轴铰接在一起；两个连杆分别通过销轴与连接座液压支架单元的连接座201及移动座液压支架单元上连接孔101连接。
所述的迈步伸缩油缸5与双连杆10使得连接座液压支架单元及移动座液压支架单元串连在一起，通过迈步伸缩油缸使得两组液压支架进行相对移动。
如图3和图4所示，所述的底座1的两端各设有两个连接孔101，所述的相邻两个液压支架单元之间通过底座端部上的连接孔、连接销与连接件4串连。
如图5和图6所示，所述的液压支架单元包括底座1、外套筒6、内套筒7、支撑油缸8、顶托盘9；所述的外套筒为固定套筒，外套筒的一端固定在底座1；所述的内套筒为可伸缩套筒，内套筒装于外套筒中；所述的支撑油缸8装于内套筒与外套筒内；支撑油缸8一头通过销轴与外套筒的销轴孔601铰接外套筒上，另一头通过销轴与内套筒的销轴孔(701)铰接内套筒上；所述的顶托盘9通过固定在内套筒顶部的球形铰702铰接在内套筒顶上。
如图7和图8所示，综采工作面端头巷道两帮由2套(或若干套)自移式迈步超前液压支架并列布置两排，起到超前控制综采工作面端头巷道顶板的作用。
如图9所示，一种带支护尾架的综采工作面轻型自移式迈步超前液压支架组，支护尾架包括尾架底座111、伸缩立柱112、掩护梁113、顶梁114、连杆115，及在尾架底座的前端的连接孔116上铰接的推移油缸117；所述的掩护梁与顶梁通过销轴铰接，掩护梁与尾架底座的前部之间安装伸缩立柱，在尾架底座的后部与掩护梁之间通过销轴铰接连杆；
通过所述的推移油缸将超前支护液压支架组的端头、或端尾支架与支护尾架相连。
如图10和图11所示，所述的支护尾架连接在所述的自移式迈步超前液压支架组的尾部。
为适应综采工作面推移过程中，当超前液压支架组的端头、端尾液压支架单元，因输送机上窜下滑，导致端头、端尾液压支架单元贴近或远离外帮煤壁时，所述的支护尾架可作为配合端头、端尾的液压支架单元使用；当超前液压支架组的端头、端尾的液压支架单元远离外帮煤壁时，所述的支护尾架可向采空区侧推移，与工作面超前液压支架组并列布置，支护尾架可作为的补充支架使用；当超前液压支架组的端头的液压支架单元贴近外帮煤壁时，支护尾架即可向前拉出，确保不发生挤架。
随着综采工作面向前推进，自移式迈步超前液压支架按照循步距向前推移，首先将远离工作面液压支架的超前液压支架组(前组)逐个降架，使其顶托盘脱离与顶板接触，靠近工作面液压支架的超前液压支架组(后组)不动，利用迈步伸缩油缸活塞杆将前组向前迈步推移，推移到位后，逐个升起前组支撑油缸使其顶托盘逐个接顶，完成一个推移循环。下一循环先逐个降下后组支撑油缸，将前后组间迈步伸缩油缸活塞杆回缩，使前组拉动后组向前整体迈步移动，再逐个升起后组支撑油缸使其顶托盘逐个接顶，通过这样迈步式的一推一拉，超前液压支架组即可向前迈步移动，从而实现了自移。
为适应综采工作面端头巷道底板凹凸不平的问题，底座两头设置为船状，以克服在行走过程中可能遇到的羁绊。
为适应综采工作面端头巷道顶板可能遇到的平整度差的问题，液压支架单元的顶托盘设置为可360°旋转调节，顶托盘采用高强度螺钉与内套筒连接，且每个液压支架单元支撑油缸为独立控制，使用过程中每个液压支架单元支撑油缸的升降行程在1.8米范围内可调，可使超前液压支架的支架组整体更加有效的接顶。
为防止超前液压支架组在推移过程中因底板不平发生倾斜、倾倒，所述的两组相邻的液压支架组之间两个液压支架单元，底座左右两侧各布置有一个迈步伸缩油缸和一个双连杆，并在外套筒靠帮侧设置有D型环，可使用钢丝绳或圆环链配合将D型环与巷道帮部锚杆连接固定，起到防倾防倒作用。
为提高超前液压支架的机动性及可运输性，通过整体巧妙设计，每个液压支架单元总重不超过3.6t，单组支架不超过18t。

Claims (7)

1.一种综采工作面轻型自移式迈步超前液压支架组，其特征在于：包括两组液压支架，每组液压支架由顺序串联的若干个结构相同的液压支架单元构成；其中：
所述的液压支架单元为套筒整体伸缩支撑结构；所述的液压支架单元的底座(1)两端各设有两个连接孔(101)，所述的相邻两个液压支架单元之间通过底座(1)端部上的连接孔(101)、连接销与连接件(4)串连；
所述的两组相邻液压支架组之间的两个液压支架单元，一个为连接座液压支架单元(2)，另一个为移动座液压支架单元(3)，所述的连接座液压支架单元、移动座液压支架单元采用迈步伸缩油缸(5)及两个连杆(10)连接；
所述的迈步伸缩油缸(5)与双连杆(10)使得连接座液压支架单元及移动座液压支架单元串连在一起，通过迈步伸缩油缸(5)使得两组液压支架进行相对移动。
2.根据权利要求1所述的一种综采工作面轻型自移式迈步超前液压支架组，其特征在于：所述的连接座液压支架单元在底座(1)的一端增边上设了用于连接迈步伸缩油缸(5)的连接座(201)，所述的移动座液压支架单元在底座(1)的一端增边上设了用于连接迈步伸缩油缸(5)的移动座(301)；
所述的迈步伸缩油缸(5)通过销轴分别与连接座液压支架单元的连接座(201)及移动座液压支架单元的移动座(301)铰接；
所述的两个连杆(10)通过销轴铰接在一起；两个连杆(10)分别通过销轴与连接座液压支架单元的连接座(201)及移动座液压支架单元上连接孔(101)连接。
3.根据权利要求1所述的一种综采工作面轻型自移式迈步超前液压支架组，其特征在于：所述的液压支架单元包括底座(1)、外套筒(6)、内套筒(7)、支撑油缸(8)、顶托盘(9)；所述的外套筒为固定套筒，外套筒的一端固定在底座(1)；所述的内套筒为可伸缩套筒，内套筒装于外套筒中；所述的支撑油缸(8)装于内套筒与外套筒内；支撑油缸(8)一头通过销轴与外套筒的销轴孔(601)铰接外套筒(6)上，另一头通过销轴与内套筒的销轴孔(701)铰接内套筒(7)上；所述的顶托盘(9)通过固定在内套筒顶部的球形铰(702)铰接在内套筒顶上。
4.根据权利要求1所述的一种综采工作面轻型自移式迈步超前液压支架组，其特征在于：所述的两组相邻的液压支架组之间两个液压支架单元，底座左右两侧各布置有一个迈步伸缩油缸和一个双连杆。
5.根据权利要求1所述的一种综采工作面轻型自移式迈步超前液压支架组，其特征在于：所述的外套筒靠帮侧设置有防倾防倒作用的D型环。
6.根据权利要求1所述的一种综采工作面轻型自移式迈步超前液压支架组，其特征在于：还包括支护尾架，所述的支护尾架与所述的超前液压支架组的端头、或端尾的液压支架单元相连接。
7.根据权利要求6所述的一种综采工作面轻型自移式迈步超前液压支架组，其特征在于：所述的支护尾架包括尾架底座(111)、伸缩立柱(112)、掩护梁(113)、顶梁(114)、连杆(115)，及在尾架底座的前端的连接孔(116)上铰接的推移油缸(117)；所述的掩护梁与顶梁通过销轴铰接，掩护梁与尾架底座的前部之间安装伸缩立柱，在尾架底座的后部与掩护梁之间通过销轴铰接连杆；通过所述的推移油缸将超前支护液压支架组的端头、或端尾的液压支架单元与支护尾架相连。
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