CN111396105A - 一种采煤工作面运输巷道自移式超前支护装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种采煤工作面运输巷道自移式超前支护装置，其主体结构包括：支撑立柱底座、支撑立柱、侧边支撑顶梁、伸缩套筒、滑移轮、中部支撑顶梁、可搬运滑移轨道、侧梁推移油缸、套筒伸缩油缸，由两个支撑立柱底座、两个支撑立柱、两个侧边支撑顶梁、两个伸缩套筒、两组滑移轮、一个中部支撑顶梁、两个侧梁推移油缸、两个套筒伸缩油缸可以组成一个独立的支撑架，采用一个可搬运滑移轨道可以将两个独立的支撑架进行连接，利用多个可搬运滑移轨道与多个独立的支撑架可以形成支撑架组，实现对工作面前方较大范围的巷道顶板进行支护。本发明解决了工作面运输顺槽狭小支护空间超前支护区域的无反复支撑与循环自移支护，具有支护强度大、支护效率高、支护与搬移工艺简单等显著优点。

Description

一种采煤工作面运输巷道自移式超前支护装置

技术领域

本发明涉及一种煤矿用采煤工作面运输巷道超前支护装置，尤其涉及一种能够实现对巷道顶板无反复支撑破坏，并且具有自动搬移功能的超前支护装置。

背景技术

《煤矿安全规程》(2016版)第九十七条规定：采煤工作面所有安全出口与巷道连接处超前压力影响范围内必须加强支护，且加强支护的巷道长度不得小于20m。由于采煤工作面运输巷道内一般布置有转载机、破碎机、胶带运输机等设备，使得巷道超前支护范围内的支护空间十分狭小，导致巷道超前支护困难。目前，我国绝大多数采煤工作面运输巷道主要采用单体液压支柱进行支护，存在支护强度低、工人劳动强度大、支护效率低等问题；在西部矿区煤层赋存条件较简单的大型煤矿曾尝试采用迈步自移式超前液压支架，这种类型的超前支架是以前、后台支架互为推移点，从而实现超前液压支架的自动移动，但这种超前支架存在对顶板反复支撑导致顶板岩层破坏的问题，且占用空间大，对巷道围岩条件适应性差；近年来，我国西部煤层赋存条件较好的矿区开始使用单元式超前液压支架进行巷道超前支护，这种支护装置解决了上述支护方式对巷道顶板岩层反复支撑破坏的问题，但是由于单台支架重量达到4-5t，人工搬运困难，而狭小空间又难以采用机械设备进行搬运，难以适用于运输巷道，主要在工作面回风巷道内使用，取得了一定的效果。申请号为201410757835.1的专利公开了一种无反复支撑连续支护的超前液压支架，采用后架变前架的方式解决对巷道顶板反复支撑破坏的问题，但这种支护装置自身就需要占用较大的空间，且这种超前支护装置后架变前架的移动方式需要更大的转换空间，难以适用于采煤工作面运输巷道；申请号为200910075084.4的专利公开了一种自循环式超前液压支架，但这种支架需要特殊的车辆进行搬移，难以适用于采煤工作面运输巷道狭小作业空间；申请号为201810229488.3的专利公开了一种循环自移式巷道超前液压支架，但这种支护装置需要在两端部布置辅助悬挂支架，辅助悬挂支架对顶板岩层仍然存在反复支撑，且由于支架的运输路线与立柱不能布置在一条线上，因此，超前液压支架的支护及搬移过程需要大量的人力劳动，且具有一定的危险性。

综上所述，由于采煤工作面运输巷道支护空间狭小、设备众多，导致巷道超前支护困难，国内外尚无对运输巷道适应性较高的自移式超前支护装置，亟需进行开发与研制。

发明内容

针对采煤工作面运输巷道设备众多、支护空间狭小、支护强度要求高、对巷道无反复支撑破坏等要求，本发明提出了一种适用于采煤工作面运输巷道狭小作业空间的高效、高强度、自移式超前支护装置，实现了对狭小支护空间的高效、循环自移式支护，解决了现有工作面运输巷道超前支护技术与装备难以适应狭小空间高效支护与无反复支撑的问题，具体技术方案如下：

本发明提供一种采煤工作面运输巷道自移式超前支护装置，包括：支撑立柱底座、支撑立柱、侧边支撑顶梁、伸缩套筒、滑移轮、中部支撑顶梁、可搬运滑移轨道、侧梁推移油缸、套筒伸缩油缸；

所述支撑立柱底座与支撑立柱铰接；

所述支撑立柱与侧边支撑顶梁铰接；

所述伸缩套筒可以在侧边支撑顶梁内沿侧边支撑顶梁的长轴方向滑动；

所述侧边支撑顶梁与中部支撑顶梁通过侧梁推移油缸连接，通过侧梁推移油缸进行伸、缩动作，使得侧边支撑顶梁与中部支撑顶梁沿侧边支撑顶梁的长轴方向发生相对运动；

所述伸缩套筒与中部支撑顶梁通过套筒伸缩油缸连接，通过套筒伸缩油缸进行伸、缩动作，使伸缩套筒与中部支撑顶梁沿伸缩套筒的长轴方向发生相对运动；

所述可搬运滑移轨道通过链条与巷道顶板上的锚杆、锚索进行连接固定，并且与中部支撑顶梁连接。

由两个所述的支撑立柱底座、两个所述的支撑立柱、两个所述的侧边支撑顶梁、两个所述的伸缩套筒、两组所述的滑移轮、一个所述的中部支撑顶梁、两个所述的侧梁推移油缸、两个所述的套筒伸缩油缸可以组成一个独立的支撑架，采用一个所述的可搬运滑移轨道可以将两个独立的支撑架进行连接，利用多个所述的可搬运滑移轨道与多个独立的支撑架可以形成支撑架组。

进一步的，所述的支撑立柱底座包括底座耳板、支撑座；

所述底座耳板与所述支撑座为固定连接，且支撑底座的长轴方向应与侧边支撑顶梁的长轴方向垂直，支撑底座的长度应大于支撑底座宽度的2倍。

更进一步的，所述侧边支撑顶梁包括侧边支撑箱体、侧边伸缩箱体、侧梁立柱铰接耳板、侧梁滑移铰接耳板；

所述侧梁立柱铰接耳板固定于侧边支撑箱体的下表面，通过侧梁立柱铰接耳板实现侧边支撑顶梁与支撑立柱进行铰接；侧梁滑移铰接耳板固定于侧边支撑箱体的侧面，实现侧梁推移油缸与侧边支撑顶梁铰接。

再进一步的，所述伸缩套筒包括套筒主体、推移横梁、伸缩套筒铰接耳板；

所述伸缩套筒铰接耳板固定于套筒主体的侧面，通过套筒伸缩油缸的伸、缩动作，实现沿伸缩套筒长轴方向运动；推移横梁与套筒主体为固定连接，滑移轮固定于推移横梁上。

再进一步的，所述中部支撑顶梁包括固定轨道、中部顶梁主体、中部梁套筒、中部梁铰接耳板；

所述固定轨道与中部顶梁主体为固定连接，位于中部顶梁主体的下部，其两端分别与可搬运滑移轨道连接，从而形成一个连续的滑移轨道。

一种采用上述采煤工作面运输巷道自移式超前支护装置进行巷道支护与循环自移的工艺流程，其特征在于，包括如下步骤：

S001，采用多个所述的采煤工作面运输巷道自移式超前支护装置形成超前支护组，对运输巷道超前支护范围内的顶板岩层进行支护；

S002，进行支护装置的循环自移操作，首先，收缩支撑立柱，使滑移轮的高度与可搬运滑移轨道的高度相同；

S003，伸出套筒伸缩油缸，将滑移轮置于可搬运滑移轨道上；

S004，继续收缩支撑立柱，利用滑移轮与可搬运滑移轨道将支护装置抬离地面，然后收缩侧梁推移油缸，降低支护装置的搬运宽度；

S005，将待搬移的支护装置沿可搬运滑移轨道搬移至巷道前方待支护位置；

S006，伸出侧梁推移油缸，调整支护装置宽度，将侧边支撑顶梁推移至巷道待支护宽度位置；

S007，伸出支撑立柱，当支撑立柱底座与巷道底板接触时停止伸出支撑立柱；

S008，收缩两侧的套筒伸缩油缸，使滑移轮脱离可搬运滑移轨道；

S009，继续伸出支撑立柱，使侧边支撑箱体、中部梁套筒与顶板岩层充分接触，形成对顶板岩层的有效支护作用力，此时完成一次支护装置的支护与循环自移流程；

S010，重复上述S002～S009的相关动作，完成对下一个待搬移支护装置的支护与搬移动作，实现对运输巷道的高效支护与循环自移。

附图说明

图1为本发明一种工作面运输巷道超前支护装置组合支护示意图；

图2为一个相对独立的支撑架结构示意图；

图3为一个相对独立的支撑架的正视图；

图4为支撑立柱底座、支撑立柱与侧边支撑顶梁连接结构示意图；

图5为支撑立柱底座、支撑立柱与侧边支撑顶梁连接结构正视图；

图6为伸缩套筒与滑移轮连接结构示意图；

图7为伸缩套筒与滑移轮连接结构侧视图；

图8为中部支撑顶梁结构示意图；

图9为中部支撑顶梁结构正视图；

图10为运输巷道超前自移支护装置对巷道围岩支护示意图（与工作面推进方向垂直的巷道剖面）；

图11为运输巷道超前自移支护装置对巷道围岩支护示意图（沿工作面推进方向的巷道剖面）；

图12为超前自移支护装置搬移状态示意图（与工作面推进方向垂直的巷道剖面）

图13为超前自移支护装置搬移状态侧视图；

图14为超前自移支护装置搬移至巷道前方待支护位置状态示意图（沿工作面推进方向的巷道剖面）；

图15为超前自移支护装置搬移至巷道前方待支护位置状态侧视图；

图16为超前自移支护装置对巷道围岩进行支护及搬移工作流程。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步详细的说明。在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“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的简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或组件必需具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

本实施例提供一种采煤工作面运输巷道自移式超前支护装置，如图1-9所示，主要包括：支撑立柱底座1、支撑立柱2、侧边支撑顶梁3、伸缩套筒4、滑移轮5、中部支撑顶梁6、可搬运滑移轨道7；所述支撑立柱底座1与支撑立柱2通过底座耳板11铰接；所述支撑立柱2与侧边支撑顶梁3通过侧边顶梁耳板31铰接；所述伸缩套筒4可以在侧边支撑顶梁3内沿侧边支撑顶梁3的长轴方向滑动；所述侧边支撑顶梁3与中部支撑顶梁6通过侧梁推移油缸8连接，通过侧梁推移油缸8进行伸、缩动作，使得侧边支撑顶梁3与中部支撑顶梁6沿侧边支撑顶梁3的长轴方向发生相对运动；所述伸缩套筒4与中部支撑顶梁6通过套筒伸缩油缸9连接，通过套筒伸缩油缸9进行伸、缩动作，使得伸缩套筒4与中部支撑顶梁6沿伸缩套筒4的长轴方向发生相对运动；将可搬运滑移轨道7通过链条与巷道顶板上的锚杆、锚索进行连接固定，并且使可搬运滑移轨道7的两端与中部支撑顶梁6的固定轨道61连接。

其中，由两个支撑立柱底座1、两个支撑立柱2、两个侧边支撑顶梁3、两个伸缩套筒4、两组滑移轮5、一个中部支撑顶梁6、两个侧梁推移油缸8、两个套筒伸缩油缸9可以组成一个独立的支撑架，采用一个可搬运滑移轨道7可以将两个独立的支撑架进行连接，利用多个可搬运滑移轨道7与多个独立的支撑架便可以形成支撑架组，见图1所示，对较大范围的采煤工作面运输巷道顶板进行支护。

在其中一个实施例中，所述支撑立柱底座1包括底座耳板11、支撑座12，见图4-5所示。

具体的，底座耳板11与支撑座12为固定连接，且支撑底座12的长度方向应与侧边支撑顶梁3的长度方向垂直，支撑底座12的长度应大于支撑底座12宽度的2倍，从而保证支护装置的稳定性。

所述侧边支撑顶梁3包括侧边支撑箱体31、侧边伸缩箱体32、侧梁立柱铰接耳板33、侧梁滑移铰接耳板34，见图4-5所示。

具体的，侧梁立柱铰接耳板33固定于侧边支撑箱体31的下表面，通过侧梁立柱铰接耳板33实现侧边支撑顶梁3与支撑立柱2进行铰接；侧梁滑移铰接耳板34固定于侧边支撑箱体31的侧面，实现侧梁推移油缸8与侧边支撑顶梁3铰接，将侧梁滑移铰接耳板34布置于侧边支撑箱体31的侧面，既能够实现侧边支撑顶梁3的伸缩动作，还可以避免顶板岩层变形破坏的影响，也方便对侧梁推移油缸8进行维护。

所述伸缩套筒4包括套筒主体41、推移横梁42、伸缩套筒铰接耳板43，见图6-7所示。

具体的，伸缩套筒铰接耳板43固定于套筒主体41的侧面，通过套筒伸缩油缸9的伸、缩动作，实现伸缩套筒4沿长轴方向运动；推移横梁42与套筒主体41为固定连接，滑移轮5固定于推移横梁42上。

所述中部支撑顶梁6包括固定轨道61、中部顶梁主体62、中部梁套筒63、中部梁铰接耳板64，见图8-9所示。

具体的，固定轨道61与中部顶梁主体62为固定连接，位于中部顶梁主体62的下部，其两端分别与可搬运滑移轨道7连接，从而形成一个连续的滑移轨道；通过侧梁推移油缸8进行伸、缩动作，带动侧边支撑顶梁3与中部支撑顶梁6发生相对运动，其中侧边伸缩箱体32在中部梁套筒63内运动；通过套筒伸缩油缸9进行伸、缩动作，带动伸缩套筒4与中部支撑顶梁6、侧边支撑顶梁3发生相对运动，其中套筒主体41在侧边伸缩箱体32内运动，即套筒主体41在侧边伸缩箱体32内运动，侧边伸缩箱体32在中部梁套筒63内运动，这样设计可以避免三者在运动过程中发生干涉；另外，由于巷道顶板中间位置易发生垂直方向位移，将中部支撑顶梁6设计为倒“人”字形结构，不仅可以防止顶板岩层发生位移导致支护装置顶梁变形，而且可以为伸缩套筒4留出运动空间，从而实现支护装置的后续搬移操作。

利用所述的一种采煤工作面运输巷道自移式超前支护装置进行巷道超前支护与自移的工艺流程，如图10-16所示，主要包括以下步骤：

S001，采用多个所述的采煤工作面运输巷道自移式超前支护装置形成超前支护组，对运输巷道超前支护范围内的顶板岩层进行支护，如图10-11所示；

具体的，根据巷道高度调整支撑立柱2的高度，使侧边支撑箱体31、中部梁套筒63与顶板岩层充分接触，形成对顶板岩层的有效支护作用力；根据巷道宽度，调整侧梁推移油缸8的推移行程，使支护装置的宽度适应巷道宽度；利用链条将可搬运滑移轨道7与巷道顶板上的锚杆、锚索连接，同时与两侧的固定轨道61连接，形成稳定的滑移轨道；由于通过侧梁推移油缸8、支撑立柱2可以调整支护装置的宽度与高度，因此，本发明提出的支护装置可以适应不同宽度、高度的巷道，解决了传统超前支护装置仅能适应一种巷道断面尺寸的问题；

S002，进行支护装置的循环自移操作，首先，收缩支撑立柱2，使滑移轮5的高度与可搬运滑移轨道7的高度相同；

具体的，随着工作面的持续推进，需要将距离工作面较近的支护装置搬移至距工作面较远处，即对超前支护装置进行循环移动；需要同时收缩支护装置两侧的支撑立柱2，当滑移轮5的高度与可搬运滑移轨道7的高度相同时，则停止收缩支撑立柱2；

S003，伸出套筒伸缩油缸9，将滑移轮5置于可搬运滑移轨道7上；

具体的，分别伸出或同时伸出支护装置两侧的套筒伸缩油缸9，将滑移轮5置于可搬运滑移轨道7上，由于滑移轮5沿支护装置搬移方向具有较大的长度，此时可以利用滑移轮5与可搬运滑移轨道7来支撑支护装置；

S004，继续收缩支撑立柱2，利用滑移轮5与可搬运滑移轨道7将支护装置抬离地面，然后收缩侧梁推移油缸8，降低支护装置的搬运宽度，见图12-13所示；

具体的，被搬移支护装置收缩后的宽度应当小于前方正在进行支护的超前支护装置的最小宽度，保证被搬移支护装置顺利移动到最前方；

S005，将待搬移的支护装置沿可搬运滑移轨道7搬移至巷道前方待支护位置；

具体的，当待搬移的支护装置搬运至巷道前方待支护位置时，即支护装置的固定轨道61刚好超出可搬运滑移轨道7时，见图14-15所示，停止移动待搬移支护装置，准备进行巷道支护；

S006，伸出侧梁推移油缸8，调整支护装置宽度，将侧边支撑顶梁3推移至巷道待支护宽度位置；

S007，伸出支撑立柱2，当支撑立柱底座1与巷道底板接触时停止伸出支撑立柱2；

S008，收缩两侧的套筒伸缩油缸9，使滑移轮5脱离可搬运滑移轨道7；

S009，继续伸出支撑立柱2，使侧边支撑箱体31、中部梁套筒63与顶板岩层充分接触，形成对顶板岩层的有效支护作用力，此时完成一次支护装置的支护与循环自移流程；

S010，重复上述S002～S009的相关动作，完成对下一个待搬移支护装置的搬移与支护动作，实现对运输巷道的高效支护与循环自移。

以上所述的仅是本发明的原理和较佳的实施例。应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在本发明原理的基础上，还可以做出若干其它变型，也应视为本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种采煤工作面运输巷道自移式超前支护装置，其特征在于，包括：支撑立柱底座、支撑立柱、侧边支撑顶梁、伸缩套筒、滑移轮、中部支撑顶梁、可搬运滑移轨道、侧梁推移油缸、套筒伸缩油缸；

所述支撑立柱底座与支撑立柱铰接；

所述支撑立柱与侧边支撑顶梁铰接；

所述伸缩套筒可以在侧边支撑顶梁内沿侧边支撑顶梁的长轴方向滑动；

所述侧边支撑顶梁与中部支撑顶梁通过侧梁推移油缸连接，通过侧梁推移油缸进行伸、缩动作，使得侧边支撑顶梁与中部支撑顶梁沿侧边支撑顶梁的长轴方向发生相对运动；

所述伸缩套筒与中部支撑顶梁通过套筒伸缩油缸连接，通过套筒伸缩油缸进行伸、缩动作，使伸缩套筒与中部支撑顶梁沿伸缩套筒的长轴方向发生相对运动；

所述可搬运滑移轨道通过链条与巷道顶板上的锚杆、锚索进行连接固定，并且与中部支撑顶梁连接；

由两个所述的支撑立柱底座、两个所述的支撑立柱、两个所述的侧边支撑顶梁、两个所述的伸缩套筒、两组所述的滑移轮、一个所述的中部支撑顶梁、两个所述的侧梁推移油缸、两个所述的套筒伸缩油缸可以组成一个独立的支撑架，采用一个所述的可搬运滑移轨道可以将两个独立的支撑架进行连接，利用多个所述的可搬运滑移轨道与多个独立的支撑架可以形成支撑架组。

2.根据权利要求1所述的采煤工作面运输巷道自移式超前支护装置，其特征在于，所述的支撑立柱底座包括底座耳板、支撑座；

所述底座耳板与所述支撑座为固定连接，且支撑底座的长轴方向应与侧边支撑顶梁的长轴方向垂直，支撑底座的长度应大于支撑底座宽度的2倍。

3.根据权利要求1所述的采煤工作面运输巷道自移式超前支护装置，其特征在于，所述侧边支撑顶梁包括侧边支撑箱体、侧边伸缩箱体、侧梁立柱铰接耳板、侧梁滑移铰接耳板；

所述侧梁立柱铰接耳板固定于侧边支撑箱体的下表面，通过侧梁立柱铰接耳板实现侧边支撑顶梁与支撑立柱进行铰接；侧梁滑移铰接耳板固定于侧边支撑箱体的侧面，实现侧梁推移油缸与侧边支撑顶梁铰接。

4.根据权利要求1所述的采煤工作面运输巷道自移式超前支护装置，其特征在于，所述伸缩套筒包括套筒主体、推移横梁、伸缩套筒铰接耳板；

所述伸缩套筒铰接耳板固定于套筒主体的侧面，通过套筒伸缩油缸的伸、缩动作，实现沿伸缩套筒长轴方向运动；推移横梁与套筒主体为固定连接，滑移轮固定于推移横梁上。

5.根据权利要求1所述的采煤工作面运输巷道自移式超前支护装置，其特征在于，所述中部支撑顶梁包括固定轨道、中部顶梁主体、中部梁套筒、中部梁铰接耳板；

所述固定轨道与中部顶梁主体为固定连接，位于中部顶梁主体的下部，其两端分别与可搬运滑移轨道连接，从而形成一个连续的滑移轨道。

6.一种采用权利要求1～5中任一项所述的采煤工作面运输巷道自移式超前支护装置进行巷道支护与循环自移的工艺流程，其特征在于，包括如下步骤：

S001，采用多个所述的采煤工作面运输巷道自移式超前支护装置形成超前支护组，对运输巷道超前支护范围内的顶板岩层进行支护；

S002，进行支护装置的循环自移操作，首先，收缩支撑立柱，使滑移轮的高度与可搬运滑移轨道的高度相同；

S003，伸出套筒伸缩油缸，将滑移轮置于可搬运滑移轨道上；

S004，继续收缩支撑立柱，利用滑移轮与可搬运滑移轨道将支护装置抬离地面，然后收缩侧梁推移油缸，降低支护装置的搬运宽度；

S005，将待搬移的支护装置沿可搬运滑移轨道搬移至巷道前方待支护位置；

S006，伸出侧梁推移油缸，调整支护装置宽度，将侧边支撑顶梁推移至巷道待支护宽度位置；

S007，伸出支撑立柱，当支撑立柱底座与巷道底板接触时停止伸出支撑立柱；

S008，收缩两侧的套筒伸缩油缸，使滑移轮脱离可搬运滑移轨道；

S009，继续伸出支撑立柱，使侧边支撑箱体、中部梁套筒与顶板岩层充分接触，形成对顶板岩层的有效支护作用力，此时完成一次支护装置的支护与循环自移流程；

S010，重复上述S002～S009的相关动作，完成对下一个待搬移支护装置的支护与搬移动作，实现对运输巷道的高效支护与循环自移。

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