CN111255496B - 一种煤柱辅助式矿用超前临时支护装置及其使用方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种煤柱辅助式矿用超前临时支护装置及其使用方法，包括顶梁；主支撑机构，用于支撑所述顶梁，并为顶板提供支撑力；后支撑机构，位于主支撑机构的后方，用于为顶板提供支撑力；支撑推移油缸，用于带动主支撑机构和后支撑机构前移；截割滚筒，连接在顶梁的前方，用于钻进煤层；输送机，用于将截割的煤块运至后方。本发明在顶梁安装横轴式截割滚筒，能够对巷道断面进行钻进，由煤柱对截割头及支撑组提供支撑力，超前临时支护装置的后部由液压立柱提供支撑力。该矿用超前临时支护装置可以实现掘进工作面无空顶距作业，减小超前临时支护设备前探梁悬臂长度，为顶板提供足够的支撑力，保证顶板稳定和掘进面安全，保障煤矿作业人员安全。

Description

一种煤柱辅助式矿用超前临时支护装置及其使用方法

技术领域

本发明属于煤矿掘进设备的技术领域，尤其涉及一种煤柱辅助式矿用超前临时支护装置及其使用方法。

背景技术

目前煤矿井下采掘比失调，采煤速度大于掘进速度。制约掘进速度的一个重要原因就是掘进作业过程中支护作业速度远低于掘进速度，使得掘进机掘进一段距离后，就需要停止掘进工作，工人需要及时对裸露出来的顶板进行支护，以减小控顶距，保证掘进面的安全。迈步式超前临时支护装备的出现实现了掘进和支护作业的同步并行，迈步式超前临时支护装备始终支护顶板，防止顶板冒落，大大提高了巷道的整体掘进速度。但是迈步式超前临时支护技术和装备发展的还不够完善，还有很多需要改进的问题。

在现有技术中，申请号为CN201710165748.0的专利公开了一种带排钻的棚式迈步组合支架，包括立体门式支架、棚板和升降台式排钻；所述立体门式支架分为奇数架和偶数架，所述奇数架和偶数架分别通过棚板和连接杆连接成一体，所述奇数架偶数架通过推移液压缸连接，所述棚板在立体门式支架的两端形成一段悬臂梁。

申请号为CN201510138169.8的专利公开了一种用于综掘的自移动超前临时支护液压支架，用于综掘的自移动超前临时支护液压支架，该支架组包括：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。

申请号为CN201911038434.X的专利公开了一种滑移式柔性超前支护机构及方法，其机构包括柔性支护组件和行走支撑组件，柔性支护组件安装在行走支撑组件上方；方法为：初始状态时，使柔性支护组件自适应顶撑巷道顶板，使行走支撑组件顶撑巷道底板；当需要向前迈步时，柔性支护组件的副支护纵梁组合体脱离巷道顶板，行走支撑组件的副支撑横梁组合体脱离巷道底板，推移液压缸向前伸出，使副支护纵/横梁组合体整体向前移动一个步距，结束迈进后恢复副支护纵/横梁组合体对巷道的顶撑；当需要继续向前迈步时，使主支护纵/横梁组合体脱离巷道顶/底板，推移液压缸回缩，使主支护纵/横梁组合体整体向前移动一个步距，结束迈进后恢复主支护纵/横梁组合体对巷道的顶撑；继续交替滑移迈步支护。

申请号为CN201910508557.9的专利公开了一种可调式快速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，工作平台可升降设于主支架的内侧并位于主支架的下方；顶部护板包括若干中空设置的左侧护板和右侧护板，且左侧护板与右侧护板内相应插设有调节梁，并配设有调节梁液压缸，使得左侧护板与右侧护板的间距可调；前探梁为左右对称分体结构并通过中部的前探梁调整梁进行二者左右间距的调整。该可调式快速综合机械化掘进的超前支护支架及使用方法，能够依据待掘进的巷道宽度，调整顶部护板的宽度，提高防其对不同宽度掘进巷道的适应性。

目前此类超前临时支护的专利有很多，但是存在一个普遍问题，超前临时支护设备需要占用巷道空间，因此掘进机作业时超前临时支护设备无法距离煤壁太近，否则会影响掘进机正常作业。为了减小掘进工作面的控顶距，超前临时支护的前探梁就做的很长，过长的前探梁一个是结构强度不够，再就是无法为巷道顶板提供足够的支撑力来保护顶板。

发明内容

基于以上现有技术的不足，本发明所解决的技术问题在于提供一种煤柱辅助式矿用超前临时支护装置及其使用方法，减小掘进工作面控顶距，保证顶板稳定和掘进面安全，减小超前临时支护设备前探梁悬臂长度，为顶板提供足够的支撑力。

为了解决上述技术问题，本发明通过以下技术方案来实现：本发明提供一种煤柱辅助式矿用超前临时支护装置，包括：

顶梁，用于支撑顶板；

主支撑机构，位于所述顶梁的下方两侧，用于支撑所述顶梁，并为顶板提供支撑力；

后支撑机构，位于所述主支撑机构的后方，用于为顶板提供支撑力；

支撑推移油缸，连接在所述主支撑机构和后支撑机构之间，用于带动所述主支撑机构和后支撑机构前移；

截割滚筒，连接在所述顶梁的前方，用于钻进煤层；

输送机，固定在所述顶梁的后方，用于将截割的煤块运至后方。

可选的，所述主支撑机构包括主支撑纵梁和位于所述主支撑纵梁下方的主支撑滑靴，所述主支撑纵梁的两侧固定有顶梁支撑板，用于支撑顶梁；所述主支撑纵梁内设置有滑轨，所述滑轨中安装有滑块；

所述主支撑纵梁和滑块之间设有滑块推移油缸，用于推动滑块沿着滑轨移动；

所述主支撑滑靴上固定有主支撑油缸，所述主支撑油缸的顶端固定在所述滑块上；

所述主支撑油缸之间设有连接在所述主支撑滑靴和滑块之间的伸缩立柱，用于为所述主支撑油缸的上下运动进行导向，防止主支撑油缸受到径向载荷而损坏。

进一步的，所述顶梁支撑板上固定有支撑组推移油缸连接铰耳，所述支撑组推移油缸连接铰耳和顶梁之间设有顶梁推移油缸。

可选的，所述顶梁包括顶梁框架，还包括：

悬臂，固定在所述顶梁框架的前端，用于支撑截割滚筒；

液压马达，固定在所述悬臂内，用于驱动所述截割滚筒旋转；

顶梁耐磨板，固定在所述顶梁框架的顶部，与顶板直接接触，用于提高顶梁的使用寿命。

可选的，所述顶梁框架内设置有用于连接顶梁推移油缸的支撑组推移油缸安装槽和侧煤流通道；

所述截割滚筒包括连接在顶梁内侧的主截割滚筒和连接在顶梁两侧的侧截割滚筒；

所述顶梁框架的侧面固定有位于所述侧煤流通道后方的挡煤板，所述侧截割滚筒截割的煤块在所述挡煤板的作用下进入所述侧煤流通道。

进一步的，所述顶梁框架的下方设有铲煤板，用于将所述主截割滚筒截割的煤块铲入输送机上；

所述顶梁框架的后侧设有输送机支撑板，用于支撑所述输送机。

可选的，所述后支撑机构包括用于支撑顶板的后支撑顶梁和位于所述后支撑顶梁下方的后支撑滑靴，所述后支撑顶梁和后支撑滑靴之间连接有后支撑油缸；

所述后支撑顶梁和后支撑滑靴之间设有后支撑连杆机构，用于防止所述后支撑油缸受到径向载荷而损坏。

进一步的，所述输送机包括输送本体、与所述输送本体连接的输送机机头，所述输送机机头上固定有输送机驱动电机，用于旋转带动所述输送本体运转；

所述输送机机头上固定有卸料口，煤块通过所述卸料口落入第二运输机上。

本发明还提供一种上述的煤柱辅助式矿用超前临时支护装置的使用方法，包括以下步骤：

S10：将矿用超前临时支护装置置于作业初始位置，掘进机的截割头和矿用超前临时支护装置的截割滚筒位于煤层边缘；

S20：主支撑机构与后支撑机构支撑顶板，顶梁推移油缸推动顶梁前进，截割滚筒在液压马达的作用下旋转，钻进煤层；顶梁在前方煤柱和后支撑机构的作用下支撑顶板，使得掘进作业无空顶距，掘进机始终在顶梁支撑下作业；

S30：掘进机开始截割煤层，截割掉一部分支撑超前支护顶梁的煤柱，仍有一部分煤柱为顶梁提供支撑力；

S40：主支撑油缸卸压，使得主支撑机构上的顶梁脱离顶板，支撑推移油缸伸出，推动主支撑机构前移，主支撑油缸加载，使得主支撑机构上的顶梁接触顶板，再次为顶板提供支撑力；

S50：后支撑油缸卸压，使得后支撑机构上的顶梁脱离顶板，支撑推移油缸缩回，拽动后支撑机构前移；后支撑油缸加载，使得后支撑机构上的顶梁接触顶板，再次为顶板提供支撑力；

S60：重复步骤S20-S50。

由上，本发明的煤柱辅助式矿用超前临时支护装置及其使用方法在顶梁安装横轴式截割滚筒，能够对巷道断面进行钻进，由煤柱对截割头及支撑组提供支撑力，超前临时支护装置的后部由液压立柱提供支撑力。该矿用超前临时支护装置可以实现掘进工作面无空顶距作业，减小超前临时支护设备前探梁悬臂长度，为顶板提供足够的支撑力，保证顶板稳定和掘进面安全，保障煤矿作业人员安全。

上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其他目的、特征和优点能够更明显易懂，以下结合优选实施例，并配合附图，详细说明如下。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例的附图作简单地介绍。

图1为本发明优选实施例的煤柱辅助式矿用超前临时支护装置的结构示意图；

图2为本发明的煤柱辅助式矿用超前临时支护装置的顶梁的结构示意图；

图3为本发明的煤柱辅助式矿用超前临时支护装置的主支撑机构的结构示意图；

图4为本发明的煤柱辅助式矿用超前临时支护装置的后支撑机构的结构示意图；

图5为本发明的煤柱辅助式矿用超前临时支护装置的作业初始位置图；

图6为本发明的煤柱辅助式矿用超前临时支护装置的作业顶梁钻进过程图；

图7为本发明的煤柱辅助式矿用超前临时支护装置的作业掘进机截割过程图；

图8为本发明的煤柱辅助式矿用超前临时支护装置的作业主支护跟进过程图。

图中，1-顶梁、11-顶梁框架、12-悬臂、13-液压马达、14-顶梁耐磨板、15-挡煤板、16-支撑组推移油缸安装槽、17-侧煤流通道、18-铲煤板、19-输送机支撑板、2-主支撑机构、21-主支撑滑靴、22-伸缩立柱、23-主支撑油缸、24-主支撑纵梁、25-支撑组推移油缸连接铰耳、26-滑块、27-滑块推移油缸、28-滑轨、29-顶梁支撑板、3-后支撑机构、31-后支撑滑靴、32-后支撑顶梁、33-后支撑油缸、34-后支撑连杆机构、4-截割滚筒、41-主截割滚筒、42-侧截割滚筒、5-支撑推移油缸、6-输送机、61-输送机机头、62-输送机驱动电机、63-卸料口、64-输送本体、7-顶梁推移油缸。

具体实施方式

下面结合附图详细说明本发明的具体实施方式，其作为本说明书的一部分，通过实施例来说明本发明的原理，本发明的其他方面、特征及其优点通过该详细说明将会变得一目了然。在所参照的附图中，不同的图中相同或相似的部件使用相同的附图标号来表示。

如图1-8所示，本发明的煤柱辅助式矿用超前临时支护装置包括顶梁1、主支撑机构2、后支撑机构3、截割滚筒4、支撑推移油缸5和输送机6，其中，顶梁1搭接在主支撑机构2上，且主支撑机构2位于所述顶梁1的下方两侧，后支撑机构3位于所述主支撑机构2的后方，支撑推移油缸5的两端分别与后支撑机构3和主支撑机构2连接，截割滚筒4连接在顶梁1上，输送机6固定在顶梁1上，顶梁推移油缸7的两端分别与顶梁1和主支撑机构2连接。

截割滚筒4包括主截割滚筒41和侧截割滚筒42，主截割滚筒41连接在顶梁1的内侧，侧截割滚筒42连接在顶梁1的两侧。

输送机6包括输送机机头61、输送机驱动电机62、卸料口63和输送本体64，输送机机头61与输送本体64连接，输送机驱动电机62固定在输送机机头61上，电机旋转带动输送本体64运转，卸料口63固定在输送机机头61上，煤块通过卸料口63落入第二运输机9上。

如图2所示，本发明的顶梁1包括顶梁框架11，顶梁框架11内设置有用于连接顶梁推移油缸7的支撑组推移油缸安装槽16和侧煤流通道17，悬臂12固定在顶梁框架11的前端，用于支撑截割滚筒4；液压马达13固定在所述悬臂12内，用于驱动截割滚筒4；顶梁耐磨板14固定在顶梁框架11的顶部，与顶板直接接触，提高顶梁1的使用寿命。

挡煤板15固定在顶梁框架11的侧面，侧截割滚筒42截割的煤块在挡煤板15的作用下进入侧煤流通道17，由输送机6运至后方，再通过卸料口63落入第二运输机9上。

铲煤板18设置在顶梁框架11的下方并将主截割滚筒41截割的煤块铲入输送机6上，由输送机6运至后方，再通过通过卸料口63落入第二运输机9上。

所述顶梁框架11的后侧设有输送机支撑板19，用于支撑输送机6。

如图3所示，本发明的主支撑机构2用于支撑顶梁1，并为顶板提供支撑力，主支撑机构2包括主支撑纵梁24和位于所述主支撑纵梁24下方的主支撑滑靴21，主支撑油缸23的一端固定在主支撑滑靴21上，其另一端固定在滑块26上，作用是提供支撑力。伸缩立柱22的一端固定在主支撑滑靴21上，其另一端固定在滑块26上，作用是为主支撑油缸23的上下运动进行导向，防止主支撑油缸23受到径向载荷而损坏。

支撑组推移油缸连接铰耳25固定在主支撑纵梁24上，主支撑纵梁24内设置有滑轨28，滑块26安装在滑轨28上，滑块推移油缸27的两端分别固定在主支撑纵梁24和滑块26上，作用是推动滑块26沿着滑轨28移动，通过滑块26移动，改变支撑油缸支撑载荷在主支撑纵梁24上的位置。当主支撑距离待截割的煤层较远时，控制滑块26前移，使支撑载荷靠近煤层，从而提高对顶板的支撑效果。

顶梁支撑板29固定在主支撑纵梁24的两侧，用于支撑顶梁1。

如图4所示，本发明的后支撑机构3用于为顶板提供支撑力，其包括后支撑顶梁32和位于所述后支撑顶梁32下方的后支撑滑靴31，后支撑油缸33的两端分别固定在后支撑滑靴31和后支撑顶梁32上，作用是提供支撑力。后支撑连杆机构34的两端分别固定在后支撑滑靴31和后支撑顶梁32上，作用是防止后支撑油缸33受到径向载荷而损坏。

下面，参照图1～图8并结合上述结构描述，对本发明的煤柱辅助式矿用超前临时支护装置的使用方法进行描述，本发明的煤柱辅助式矿用超前临时支护装置的使用方法，包括如下步骤：

步骤一：矿用超前临时支护装置处于如图5所示的作业初始位置，此时掘进机8还未开始掘进作业，掘进机8的截割头和矿用超前临时支护装置的截割滚筒4位于煤层边缘。

步骤二：矿用超前临时支护装置作业顶梁钻进过程，矿用超前临时支护装置处于图6所示的位置。主支撑机构2与后支撑机构3支撑顶板，顶梁推移油缸7推动顶梁1前进，截割滚筒4在液压马达13的作用下旋转，钻进煤层；顶梁1在前方煤柱和后支撑机构3作用下支撑顶板，使得掘进作业无空顶距，掘进机8始终在顶梁支撑下作业。

步骤三：矿用超前临时支护装置作业掘进机截割过程，如图7所示，掘进机8开始截割煤层，截割掉一部分支撑超前支护顶梁的煤柱，仍有一部分煤柱为顶梁提供支撑力。

步骤四：矿用超前临时支护装置作业主支护跟进过程，如图8所示，主支撑油缸23卸压，使得主支撑机构2上的顶梁脱离顶板，支撑推移油缸5伸出，推动主支撑机构2前移，主支撑油缸23加载，使得主支撑机构2上的顶梁接触顶板，再次为顶板提供支撑力。

步骤五：后支撑油缸33卸压，使得后支撑机构3上的顶梁脱离顶板，支撑推移油缸5缩回，拽动后支撑机构3前移；后支撑油缸33加载，使得后支撑机构3上的顶梁接触顶板，再次为顶板提供支撑力。

然后，重复步骤二，主支撑机构2与后支撑机构3支撑顶板，顶梁推移油缸7推动顶梁1前进，截割滚筒4在液压马达13的作用下旋转，钻进煤层；顶梁1在前方煤柱和后支撑机构3作用下支撑顶板，使得掘进作业无空顶距，掘进机8始终在顶梁支撑下作业，此过程如图6所示。

步骤二-五为一个工作循环。

以上所述是本发明的优选实施方式而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和变动，这些改进和变动也视为本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种煤柱辅助式矿用超前临时支护装置，包括：

顶梁(1)，用于支撑顶板；

主支撑机构(2)，位于所述顶梁(1)的下方两侧，用于支撑所述顶梁(1)，并为顶板提供支撑力；

后支撑机构(3)，位于所述主支撑机构(2)的后方，用于为顶板提供支撑力；

支撑推移油缸(5)，连接在所述主支撑机构(2)和后支撑机构(3)之间，用于带动所述主支撑机构(2)和后支撑机构(3)前移；其特征在于，还包括：

截割滚筒(4)，连接在所述顶梁(1)的前方，用于钻进煤层；

输送机(6)，固定在所述顶梁(1)的后方，用于将截割的煤块运至后方。

2.如权利要求1所述的煤柱辅助式矿用超前临时支护装置，其特征在于，所述主支撑机构(2)包括主支撑纵梁(24)和位于所述主支撑纵梁(24)下方的主支撑滑靴(21)，所述主支撑纵梁(24)的两侧固定有顶梁支撑板(29)，用于支撑顶梁(1)；所述主支撑纵梁(24)内设置有滑轨(28)，所述滑轨(28)中安装有滑块(26)；

所述主支撑纵梁(24)和滑块(26)之间设有滑块推移油缸(27)，用于推动滑块(26)沿着滑轨(28)移动；

所述主支撑滑靴(21)上固定有主支撑油缸(23)，所述主支撑油缸(23)的顶端固定在所述滑块(26)上；

所述主支撑油缸(23)之间设有连接在所述主支撑滑靴(21)和滑块(26)之间的伸缩立柱(22)，用于为所述主支撑油缸(23)的上下运动进行导向，防止主支撑油缸(23)受到径向载荷而损坏。

3.如权利要求2所述的煤柱辅助式矿用超前临时支护装置，其特征在于，所述顶梁支撑板(29)上固定有支撑组推移油缸连接铰耳(25)，所述支撑组推移油缸连接铰耳(25)和顶梁(1)之间设有顶梁推移油缸(7)。

4.如权利要求3所述的煤柱辅助式矿用超前临时支护装置，其特征在于，所述顶梁(1)包括顶梁框架(11)，还包括：

悬臂(12)，固定在所述顶梁框架(11)的前端，用于支撑截割滚筒(4)；

液压马达(13)，固定在所述悬臂(12)内，用于驱动所述截割滚筒(4)旋转；

顶梁耐磨板(14)，固定在所述顶梁框架(11)的顶部，与顶板直接接触，用于提高顶梁(1)的使用寿命。

5.如权利要求4所述的煤柱辅助式矿用超前临时支护装置，其特征在于，所述顶梁框架(11)内设置有用于连接顶梁推移油缸(7)的支撑组推移油缸安装槽(16)和侧煤流通道(17)；

所述截割滚筒(4)包括连接在顶梁(1)内侧的主截割滚筒(41)和连接在顶梁(1)两侧的侧截割滚筒(42)；

所述顶梁框架(11)的侧面固定有位于所述侧煤流通道(17)后方的挡煤板(15)，所述侧截割滚筒(42)截割的煤块在所述挡煤板(15)的作用下进入所述侧煤流通道(17)。

6.如权利要求5所述的煤柱辅助式矿用超前临时支护装置，其特征在于，所述顶梁框架(11)的下方设有铲煤板(18)，用于将所述主截割滚筒(41)截割的煤块铲入输送机(6)上；

所述顶梁框架(11)的后侧设有输送机支撑板(19)，用于支撑所述输送机(6)。

7.如权利要求1所述的煤柱辅助式矿用超前临时支护装置，其特征在于，所述后支撑机构(3)包括用于支撑顶板的后支撑顶梁(32)和位于所述后支撑顶梁(32)下方的后支撑滑靴(31)，所述后支撑顶梁(32)和后支撑滑靴(31)之间连接有后支撑油缸(33)；

所述后支撑顶梁(32)和后支撑滑靴(31)之间设有后支撑连杆机构(34)，用于防止所述后支撑油缸(33)受到径向载荷而损坏。

8.如权利要求1所述的煤柱辅助式矿用超前临时支护装置，其特征在于，所述输送机(6)包括输送本体(64)、与所述输送本体(64)连接的输送机机头(61)，所述输送机机头(61)上固定有输送机驱动电机(62)，用于旋转带动所述输送本体(64)运转；

所述输送机机头(61)上固定有卸料口(63)，煤块通过所述卸料口(63)落入第二运输机(9)上。

9.一种采用如权利要求1至8任一项所述的煤柱辅助式矿用超前临时支护装置的使用方法，其特征在于，包括以下步骤：

S10：将矿用超前临时支护装置置于作业初始位置，掘进机(8)的截割头和矿用超前临时支护装置的截割滚筒(4)位于煤层边缘；

S20：主支撑机构(2)与后支撑机构(3)支撑顶板，顶梁推移油缸(7)推动顶梁(1)前进，截割滚筒(4)在液压马达(13)的作用下旋转，钻进煤层；顶梁(1)在前方煤柱和后支撑机构(3)的作用下支撑顶板，使得掘进作业无空顶距，掘进机(8)始终在顶梁支撑下作业；

S30：掘进机(8)开始截割煤层，截割掉一部分支撑超前支护顶梁的煤柱，仍有一部分煤柱为顶梁提供支撑力；

S40：主支撑油缸(23)卸压，使得主支撑机构(2)上的顶梁脱离顶板，支撑推移油缸(5)伸出，推动主支撑机构(2)前移，主支撑油缸(23)加载，使得主支撑机构(2)上的顶梁接触顶板，再次为顶板提供支撑力；

S50：后支撑油缸(33)卸压，使得后支撑机构(3)上的顶梁脱离顶板，支撑推移油缸(5)缩回，拽动后支撑机构(3)前移；后支撑油缸(33)加载，使得后支撑机构(3)上的顶梁接触顶板，再次为顶板提供支撑力；

S60：重复步骤S20-S50。

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