CN111188643B - 一种应用于煤矿开采面及掘进面作业的支护装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种应用于煤矿开采面及掘进面作业的支护装置，包括n个支护机构，n为≥1的整数，n个支护机构经销轴连接成一整体。每个支护机构包括1个支撑结构，支撑结构沿掘进工作面的深度方向设置。支撑结构包括2组液压支柱组件，支撑结构的顶部设有2个顶梁结构，且每个顶梁结构的下方均设有拖梁结构，拖梁结构与顶梁结构相平行。支护机构还包括伸缩滑移组件伸缩滑移组件用于使支撑结构的顶梁结构与拖梁结构相对滑动。支护装置还包括液压控制系统，液压控制系统包括液压支柱组件控制管路及伸缩滑移组件控制管路。支护装置具有结构简单、自动化程度高、人工成本低、安全可靠的优点。

Description

一种应用于煤矿开采面及掘进面作业的支护装置

技术领域

本发明涉及煤矿采掘支护技术领域，尤其涉及一种应用于煤矿开采面及掘进面作业的支护装置。

背景技术

近年来，随着煤矿开采效率不断提高，以及煤矿现代化矿井的建设的发展；同时，随着综掘机械设备性能的不断完善提升，机械掘进已经成为发展的主要方向，在煤矿掘进生产作业中40％以上的人身伤亡事故都是在工作面支护过程中发生的顶板类事故。在此基础上，国家提出了煤矿开采的各种规章制度，指明了国家煤炭安全规程要求，严禁空顶作业。

因此，在煤矿的开采工作面以及掘进工作面部位，出现了各种各样的支护装置，从而提高作业效率及安全度。目前现有的支护装置支护实际时间长，效率低，严重影响综掘机的开机效率，且需要人工进行辅助支护，容易出现作业安全隐患。

发明内容

本发明的目的在于解决煤矿作业中因安全需要而规定的严禁空顶作业要求，提供了一种结构简单、自动化程度高、人工成本低、安全可靠的应用于煤矿开采面及掘进面作业的支护装置。支护装置是利用液压支架原理，使支护装置沿着开采面及掘进面向前自动移动，并实现自动化快速支护，保证不空顶作业，减少了人工辅助作业，缩短了支护时间，提高了综掘机的开机率。

实现发明目的的技术方案如下：一种应用于煤矿开采面及掘进面作业的支护装置，包括n个支护机构，其中n为≥1的整数，n个支护机构经销轴连接成一整体。

每个支护机构包括1个支撑结构，支撑结构沿掘进工作面的深度方向设置。支撑结构包括2组液压支柱组件，每组液压支柱组件分别靠近煤矿煤墙墙壁且沿掘进工作面的深度方向设置。

支撑结构的顶部设有2个顶梁结构，且每个顶梁结构的下方均设有拖梁结构，拖梁结构与顶梁结构相平行。

支护机构还包括伸缩滑移组件，伸缩滑移组件的一端与支护机构的前一个顶梁结构连接，伸缩滑移组件的另一端与支护机构的后一个顶梁结构下方的拖梁结构连接，伸缩滑移组件用于使支撑结构的顶梁结构与拖梁结构相对滑动。

支护装置还包括液压控制系统，液压控制系统包括液压支柱组件控制管路及伸缩滑移组件控制管路，液压支柱组件控制管路用于控制液压支柱组件的升起及下降，伸缩滑移组件控制管路用于控制伸缩滑移组件伸长及收缩。液压控制系统能够实现n个支护机构的同步运动，提高了支护作业的效率。

通过支撑结构将顶梁结构顶起，实现对开采面及掘进面的顶壁进行支护，确保其下方的掘进作业及带式输送机输送作业的人员及设备的安全性。同时在顶梁结构下方设置拖梁结构，并采用伸缩滑移组件将顶梁结构及拖梁结构连接起来，在掘进作业过程中通过伸缩滑移组件的伸长及收缩使得支护装置向前移动，避免空顶作业。

作为对本发明的顶梁结构的进一步改进，为了降低顶梁结构的重量、提高其结构刚性，顶梁结构为箱型梁结构，且顶梁结构的横截面为等腰梯形。顶梁结构包括上盖板、下盖板、位于上盖板及下盖板两端的端板，上盖板的长度小于下盖板的长度。上盖板与下盖板之间设有多个立板，且下盖板的下表面设有底板。

为了便于作业人员在支护装置下进行钻锚孔作业，在顶梁结构的中部设有多个通孔，通孔沿所述顶梁结构的长度方向设置，通孔用于钻锚孔作业。

作为对本发明的拖梁结构的进一步改进，拖梁结构包括2个短梁、1个横梁，2个短梁与1个横梁连接形成“H”型结构。

为了支护装置的长度适用于不同水平深度的的煤矿，同时根据掘进工作的工作情况而增加支护装置的长度，在拖梁结构还包括连接梁，连接梁的两端分别设有耳板，短梁的两端分别设有销孔，销轴穿过销孔及耳板将相邻所述支护机构连接。

优选的，底板的下表面及横梁的上表面均设有少于2个连接耳板，连接耳板优选的，上盖板与端板之间形成的夹角为120~145°。

作为对本发明的伸缩滑移组件的进一步改进，由于煤矿硐口的宽度较宽约为4.8m，为了便于伸缩滑移组件作用于顶梁结构及拖梁结构，使顶梁结构及拖梁结构两者之间稳定的相对移动，使伸缩滑移组件包括2个液压千斤。

作为对本发明的支护装置的进一步改进，为了便于实现开采工作面以及掘进工作面顶板的固定，在第n个支护机构的顶梁结构前端设有锚网结构，包括锚网支架，锚网支架前端固定有锚网轴，锚网缠绕在锚网轴上。作业时，通过利用带式输送机机尾导轨制作滑移架，同时附带升顶立柱，配套爬梯和工作平台、护栏，实现安全状态下锚索及锚索板的锚固，从而达到开采工作面以及掘进工作面顶板的固定。

作为对本发明的液压支柱组件的进一步改进，每组液压支柱组件包括2个液压支柱，液压支柱的顶部设有拖梁连接座，且顶梁结构的两端分别设有液压支柱连接座，销轴穿过拖梁连接座及液压支柱连接座将液压支柱与顶梁结构连接。

与现有技术相比，本发明型的有益效果是：

1. 支护装置解决了掘进头及掘进工作面顶部的支护问题，避免空顶作业，提高了作业的安全性。

2.通过伸缩滑移组件使顶梁结构及拖梁结构两者之间稳定的相对移动，实现了支护装置向前的推进工作，减少了人工投入，降低了人工成本，提高了支护效率。

3. 锚网结构实现了自动铺网功能，提高了安全性能，缩短了辅助工作时间。

4.提高了掘进机开机时间，有利于扩能增效。

5.支护装置的液压控制系统的设置，实现了n个支护机构的同步运动，提高了支护作业的效率，从而确保了综掘机的开机率。

附图说明

图1为本发明支护装置的侧视图；

图2为本发明支护装置的正视图；

图3为本发明支护机构的顶梁结构的正视截面图；

图4为本发明图3中的A-A剖视图；

图5为本发明拖梁结构的俯视图；

图6为本发明连接梁的示意图；

其中，1.液压支柱组件；2.顶梁结构；3.拖梁结构；4.伸缩滑移组件；5.锚网结构；6.带式输送机；7.滑移架；8.升顶立柱；9.工作平台；10.护栏；11.液压支柱；21.上盖板；22.下盖板；23.端板；24.立板；25.底板；26.通孔；31.短梁；32.横梁；33.连接梁；34.销孔；35.销轴；36. 连接耳板；37.加强筋板；41.液压千斤；51.锚网支架；52.锚网轴；53.锚网；330.耳板。

具体实施方式

下面结合附图所示的各实施方式对发明进行详细说明，但应当说明的是，这些实施方式并非对本发明的限制，本领域普通技术人员根据这些实施方式所作的功能、方法、或者结构上的等效变换或替代，均属于本发明的保护范围之内。

在本实施例的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”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，仅是为了便于描述本发明创造和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明创造的限制。

此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明创造的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；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。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本发明创造中的具体含义。

实施例1：

实施例1：

本实施例提供一种应用于煤矿开采面及掘进面作业的支护装置，在本实施方式中，支护装置包括n个支护机构，其中n为≥1的整数，n个支护机构经销轴连接成一整体

请参图1及图2所示，图1为支护装置的侧视图，图2为支护装置的正视图。每个支护机构包括1个支撑结构，支撑结构沿掘进工作面的深度方向设置。支撑结构包括2组液压支柱组件1，每组液压支柱组件1分别靠近煤矿煤墙墙壁且沿掘进工作面的深度方向设置。支撑结构的顶部设有2个顶梁结构2，每个顶梁结构2的下方均设有拖梁结构3，拖梁结构3与顶梁结构1相平行。支护机构还包括伸缩滑移组件4，伸缩滑移组件4的一端与支护机构的前一个顶梁结构2连接，伸缩滑移组件4的另一端与支护机构的后一个顶梁结构下2方的拖梁结构3连接，伸缩滑移组件4用于使支撑结构的顶梁结构2与拖梁结构3相对滑动。

支护装置还包括液压控制系统，液压控制系统包括液压支柱组件控制管路及伸缩滑移组件控制管路，液压支柱组件控制管路用于控制液压支柱组件的升起及下降，伸缩滑移组件控制管路用于控制伸缩滑移组件伸长及收缩。液压控制系统能够实现n个支护机构的同步运动，提高了支护作业的效率。

在本实施例中，煤矿的硐口高度为3.3m，宽度为4.8m，其中支护机构的n=7；液压支柱组件1的高度为2.9±0.3m。

通过支撑结构将顶梁结构2顶起，实现对开采面及掘进面的顶壁进行支护，确保其下方的掘进作业及带式输送机输送作业的人员及设备的安全性。同时在顶梁结构2下方设置拖梁结构3，并采用伸缩滑移组件4将顶梁结构2及拖梁结构3连接起来，在掘进作业过程中通过伸缩滑移组件4的伸长及收缩使得支护装置向前移动，避免空顶作业。

实施例2：

本实施例提供一种应用于煤矿开采面及掘进面作业的支护装置，本实施例的支护装置是在实施例1的支护装置的基础上做进一步的改进。在本实施例中，支护装置包括n个支护机构，其中n为≥1的整数，n个支护机构经销轴连接成一整体。

请参图1及图2所示，图1为支护装置的侧视图，图2为支护装置的正视图，每个支护机构包括1个支撑结构，支撑结构沿掘进工作面的深度方向设置。支撑结构包括2组液压支柱组件1，每组液压支柱组件1分别靠近煤矿煤墙墙壁且沿掘进工作面的深度方向设置。支撑结构的顶部设有2个顶梁结构2，每个顶梁结构2的下方均设有拖梁结构3，拖梁结构3与顶梁结构1相平行。支护机构还包括伸缩滑移组件4，伸缩滑移组件4的一端与支护机构的前一个顶梁结构2连接，伸缩滑移组件4的另一端与支护机构的后一个顶梁结构下2方的拖梁结构3连接，伸缩滑移组件4用于使支撑结构的顶梁结构2与拖梁结构3相对滑动。

作为对顶梁结构2的进一步改进，为了降低顶梁结构的重量、提高其结构刚性。如图3所示，顶梁结构2为箱型梁结构，且顶梁结构2的横截面为等腰梯形。如图4所示，顶梁结构2包括上盖板21、下盖板22、位于上盖板21及下盖板22两端的端板23，上盖板21的长度小于下盖板22的长度。上盖板21与下盖板22之间设有多个立板24，且下盖板22的下表面设有底板25，在本实施例中，顶梁结构2采用低合金高强钢16Mn钢制成，且上盖板21与下盖板22之间的夹角为120~145°，即上盖板21与端板23之间的夹角为120~145°。

为了便于作业人员在支护装置下进行钻锚孔作业，在顶梁结构2的中部设有多个通孔26，通孔26沿顶梁结构2的长度方向设置，通孔26用于钻锚孔作业，在本实施例中，通孔26的孔径为160mm。

作为对拖梁结构3的进一步改进，在本实施例中，拖梁结构3采用低合金高强钢16Mn钢制成，且拖梁结构包括2个短梁31、1个横梁32，2个短梁31与1个横梁32连接形成“H”型结构。优选的，为了提高拖梁结构3的强度，在短梁31与横梁32的连接处还焊接有三角形的加强筋板37。

为了支护装置的长度适用于不同水平深度的的煤矿，同时根据掘进工作的工作情况而增加支护装置的长度，如图4、图5、图6所示，拖梁结构还包括连接梁33，连接梁33的两端分别设有耳板330，短梁31的两端分别设有销孔34，销轴35穿过销孔34及耳板330将相邻支护机构连接。优选的，底板25的下表面及横梁32的上表面均设有不少于2个连接耳板36，连接耳板36用于连接伸缩滑移组件4的两端。

作为对伸缩滑移组件4的进一步改进，由于煤矿硐口的宽度较宽约为4.8m，为了便于伸缩滑移组件4作用于顶梁结构2及拖梁结构3，使顶梁结构2及拖梁结构3两者之间稳定的相对移动，伸缩滑移组件4包括2个液压千斤41。

实施例3：

作为对实施例1及实施例2中的支护装置的进一步改进，为了便于实现开采工作面以及掘进工作面顶板的固定，如图1所示，在第n个支护机构的顶梁结构2前端设有锚网结构5，包括锚网支架51，锚网支架51前端固定有锚网轴52，锚网53缠绕在锚网轴52上。作业时，通过利用带式输送机6机尾导轨制作滑移架7，同时附带升顶立柱8，配套爬梯和工作平台9、护栏10，实现安全状态下锚索及锚索板的锚固，从而达到开采工作面以及掘进工作面顶板的固定。

作为对液压支柱组件1的进一步改进，每组液压支柱组件1包括2个液压支柱11，液压支柱11的顶部设有拖梁连接座，且顶梁结构2的两端分别设有液压支柱连接座，销轴穿过拖梁连接座及液压支柱连接座将液压支柱与顶梁结构连接。

作为对上述支护装置的进一步改进，支护装置还包括移动结构，移动结构包括靠近煤矿煤墙墙壁且沿掘进工作面的深度方向设置的两条滑轨，且液压支柱组件1的下端设有滑轮，滑轮位于滑轨上。移动时，液压支柱组件1收缩使顶梁结构2及拖梁结构3下移离开煤矿顶壁，然后作用于顶梁结构2及拖梁结构3之间的伸缩滑移组件4，使得顶梁结构2及拖梁结构3相对移动，从而将支护装置向前移动。

上文所列出的一系列的详细说明仅仅是针对本发明的可行性实施方式的具体说明，它们并非用以限制本发明的保护范围，凡未脱离本发明技艺精神所作的等效实施方式或变更均应包含在本发明的保护范围之内。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (7)

1.一种应用于煤矿开采面及掘进面作业的支护装置，其特征在于：包括n个支护机构，其中n为≥1的整数，n个所述支护机构经销轴连接成一整体；

每个所述支护机构包括1个支撑结构，所述支撑结构沿掘进工作面的深度方向设置；所述支撑结构包括2组液压支柱组件（1），每组所述液压支柱组件（1）分别靠近煤矿煤墙墙壁且沿掘进工作面的深度方向设置；

所述支撑结构的顶部设有2个顶梁结构（2），且每个所述顶梁结构（2）的下方均设有拖梁结构（3），所述拖梁结构（3）与所述顶梁结构（2）相平行；

所述支护机构还包括伸缩滑移组件（4），所述伸缩滑移组件（4）的一端与所述支护机构的前一个顶梁结构（2）连接，所述伸缩滑移组件（4）的另一端与所述支护机构的后一个顶梁结构（2）下方的拖梁结构（3）连接，所述伸缩滑移组件（4）用于使所述支撑结构的所述顶梁结构（2）与所述拖梁结构（3）相对滑动；

支护装置还包括液压控制系统，所述液压控制系统包括液压支柱组件控制管路及伸缩滑移组件控制管路，所述液压支柱组件控制管路用于控制所述液压支柱组件（1）的升起及下降，所述伸缩滑移组件控制管路用于控制所述伸缩滑移组件（4）伸长及收缩；

所述顶梁结构（2）为箱型梁结构，且所述顶梁结构（2）的横截面为等腰梯形；

所述顶梁结构（2）包括上盖板（21）、下盖板（22）、位于上盖板（21）及下盖板（22）两端的端板（23），所述上盖板（21）的长度小于所述下盖板（22）的长度；所述上盖板（21）与所述下盖板（22）之间设有多个立板（24），且所述下盖板（22）的下表面设有底板（25）；

所述顶梁结构（2）的中部设有多个通孔（26），所述通孔（26）沿所述顶梁结构（2）的长度方向设置，所述通孔（26）用于钻锚孔作业。

2.根据权利要求1所述的一种应用于煤矿开采面及掘进面作业的支护装置，其特征在于：所述拖梁结构（3）包括2个短梁（31）、1个横梁（32），2个短梁（31）与1个横梁（32）连接形成“H”型结构；

所述拖梁结构（3）还包括连接梁（33），所述连接梁（33）的两端分别设有耳板（330），所述短梁（31）的两端分别设有销孔（34），销轴（35）穿过所述销孔（34）及所述耳板（330）将相邻所述支护机构连接。

3.根据权利要求2所述的一种应用于煤矿开采面及掘进面作业的支护装置，其特征在于：所述底板（25）的下表面及所述横梁（32）的上表面均设有少于2个连接耳板（36），所述连接耳板（36）用于连接所述伸缩滑移组件（4）的两端。

4.根据权利要求1所述的一种应用于煤矿开采面及掘进面作业的支护装置，其特征在于：所述上盖板（21）与所述端板（23）之间形成的夹角为120~145°。

5.根据权利要求1所述的一种应用于煤矿开采面及掘进面作业的支护装置，其特征在于：所述伸缩滑移组件（4）包括2个液压千斤（41）。

6.根据权利要求1所述的一种应用于煤矿开采面及掘进面作业的支护装置，其特征在于：第n个所述支护机构的所述顶梁结构（2）前端设有锚网结构（5），所述锚网结构（5）包括锚网支架（51），所述锚网支架（51）前端固定有锚网轴（52），所述锚网（53）缠绕在所述锚网轴（52）上。

7.根据权利要求1所述的一种应用于煤矿开采面及掘进面作业的支护装置，其特征在于：每组所述液压支柱组件（1）包括2个液压支柱（11），所述液压支柱（11）的顶部设有拖梁连接座，且所述顶梁结构（2）的两端分别设有液压支柱连接座，销轴穿过所述拖梁连接座及所述液压支柱连接座将所液压支柱（11）与所述顶梁结构（2）连接。

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