CN111927535A - 一种煤矿顺槽用超前支架搬运车及无反复支护工艺 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种煤矿顺槽用超前支架搬运车及无反复支护工艺，属于超前支架搬运的技术领域，包括承载车架、行走系统和液压系统；承载车架包括前车架、中车架和后车架；前车架上设置有前驾驶室，后车架上设置有后驾驶室；中车架的两端分别与前车架和后车架连接，中车架上设置有工作机构；工作机构包括门梁式装卸组件和摆动油缸；门梁式装卸组件包括横梁、设置在横梁两端的伸缩臂以及设置在横梁上的绞车；伸缩臂的顶端与横梁铰接，底端与中车架铰接，每组伸缩臂的两侧设置有摆动油缸；摆动油缸由液压系统驱动，顶端与伸缩臂铰接，底端与中车架铰接；绞车通过吊链与超前支架连接。本发明改善了煤矿超前支架组反复撑顶，导致顶板破碎严重的问题。

Description

一种煤矿顺槽用超前支架搬运车及无反复支护工艺

技术领域

本发明属于超前支架搬运的技术领域，具体公开了一种煤矿顺槽用超前支架搬运车及无反复支护工艺。

背景技术

近年来，随着煤矿支护工艺机械化程度的提高，顺槽超前支护工艺出现了三种超前支护方式，包括单体支柱支护工艺、自移式超前支架组支护工艺、门式支架无反复支撑工艺。

传统的单体支柱支护工艺，通过人工搬运方式实现首尾支柱的交替支护，支护强度低，劳动强度大，安全隐患多，前移效率低，因此该工艺在新建矿井中已基本淘汰。

自移式超前支架组支护工艺，布置于顺槽左右两侧的超前支架通过推拉千斤顶可实现前后支架交替支护和前移作业，无需人工搬运，大大减小了工人劳动强度，且支护稳定，接顶面积大，通过副梁的伸展，可以灵活扩大支护面积。但由于超前支架前移时需要通过前后支架交替升降并推拉前移，导致移架效率低，不适合长距离支护条件，且移架时需要反复支撑同一位置的顶板，对顶板破碎严重，仅适用于中等稳定以上条件的顺槽。CN109441497A-无反复支撑超前支护、搬运成套设备及搬运方法，该专利公开了一种通过“自移式超前支架和步进导轨式自移平台”组成的成套设备实现超前支护的无反复支撑方法，该方法虽然实现了超前支护的无反复支撑工艺，但存在诸多缺点：1）该方法中超前支架需要自移至位于顺槽中央的支撑平台上，要求超前支架具备侧向自移功能，适用于专门定制的具备侧移功能的支架，而目前矿井中在用的超前支架多无此功能，因此在实际应用中，支架改造成本较高；2）由于超前支架宽度较窄，一般不超过1米，而高度多超过2.5米以上，顺槽多为非硬化路面，坑洼不平，因此支架移动时极易倾倒，存在安全隐患；3）超前支架自移至平台上后，运输前需要人工将支架固定在平台上，环节多，另外，步进导轨式自移平台依靠迈步自移，搬运速度和运输效率相对较低。

门式支架无反复支撑工艺是近两年来最新出现的超前支护工艺，通过专用的门式支架搬运车实现门式支架首尾交替前移的方式实现无反复支撑工艺，如CN210370745U-超前支架支护系统，该专利中采用轨道运输方式，通过升降机构和旋转机构实现了门式支架的升降-转转-运输三个搬运环节，该工艺的出现弥补了前两种超前支护工艺的不足，大大减少了工人劳动强度的同时，也实现了无反复支撑工艺，适用于顶底板条件较好的顺槽超前支护。

然而对于顶底板条件差，顶板易破碎的地质条件，使用门式支架无法满足支护强度的需要，而使用前述的自移式超前支架组支护工艺又会反复撑顶，导致顶板破坏严重，因此急需解决超前支架组的反复撑顶导致顶板破碎问题。

发明内容

本发明为了改善煤矿超前支架组反复撑顶，导致顶板破碎严重的技术问题，提供一种煤矿顺槽用超前支架搬运车及无反复支护工艺，该车能够在狭窄的顺槽内运行，无需超前支架自移功能，能够实现支架一次性装卸到位，且具备双侧自装卸功能，具备双向驾驶功能，大大提高了超前支架的搬运效率。

为实现上述目的，本发明提供一种煤矿顺槽用超前支架搬运车，包括承载车架、行走系统和液压系统；所述承载车架包括前车架、中车架和后车架；前车架上设置有前驾驶室，后车架上设置有后驾驶室，前驾驶室和后驾驶室采用两套独立的驾驶系统；中车架的两端分别与前车架和后车架连接，中车架上设置有工作机构；工作机构包括门梁式装卸组件和摆动油缸；门梁式装卸组件用于将位于中车架外侧的超前支架装载至中车架上或将中车架上的超前支架卸载至中车架外侧，包括横梁、设置在横梁两端的伸缩臂以及设置在横梁上的绞车；横梁在中车架上的投影位于中车架的中心线上；伸缩臂的顶端与横梁铰接，底端与中车架铰接，每组伸缩臂的两侧设置有摆动油缸；摆动油缸由液压系统驱动，顶端与伸缩臂铰接，底端与中车架铰接，驱动伸缩臂向中车架的两侧摆动；绞车通过吊链与超前支架连接。

进一步地，工作机构还包括四组支腿机构和支腿油缸，四组支腿机构和支腿油缸均对称设置在门梁式装卸组件的两侧；支腿机构包括大臂、小臂、支撑靴和臂展油缸；大臂的第一端与中车架铰接，第二端与小臂的第一端铰接；小臂的第二端与支撑靴铰接；臂展油缸由液压系统驱动，两端分别与大臂和小臂铰接；支腿油缸由液压系统驱动，两端分别与大臂和中车架铰接。

进一步地，中车架上设置有水平仪。

进一步地，伸缩臂包括伸缩臂Ⅰ、伸缩臂Ⅱ和伸缩臂Ⅲ；伸缩臂Ⅰ的底端与中机架铰接，顶端的两侧铰点分别与两侧的摆动油缸相连接；伸缩臂Ⅱ的底端插设在伸缩臂Ⅰ内，顶端位于伸缩臂Ⅰ外，伸缩臂Ⅰ与伸缩臂Ⅱ之间通过伸缩油缸Ⅰ连接；伸缩臂Ⅲ的底端插设在伸缩臂Ⅱ内，顶端位于伸缩臂Ⅱ外，伸缩臂Ⅱ与伸缩臂Ⅲ之间通过伸缩油缸Ⅱ连接；伸缩油缸Ⅰ和伸缩油缸Ⅱ由液压系统驱动。

进一步地，伸缩油缸Ⅰ位于伸缩臂Ⅰ外；伸缩油缸Ⅱ位于伸缩臂Ⅱ与伸缩臂Ⅲ围合成的空间内。

进一步地，绞车为液压绞车，由液压系统驱动，吊链的两端设置有提升吊钩。

进一步地，后车架上设置有用于向超前支架输送压力液体的车载乳化液泵站系统。

进一步地，行走系统为轮式行走系统。

本发明还提供一种煤矿顺槽超前支架无反复支护方法，包括下述步骤：

S1，将待前移超前支架通过车载乳化液泵站系统降低至与上述煤矿顺槽用超前支架搬运车相配合的运输高度；

S2，煤矿顺槽用超前支架搬运车靠近待前移超前支架的一侧，调整中车架至水平，根据待前移超前支架的高度，将门梁式装卸组件伸出至适合的高度，并调整摆动油缸至横梁靠近待前移超前支架顶部中心线，通过吊链连接绞车与待前移超前支架的吊点，操作绞车将待前移超前支架起吊至离开地面，操作门梁式装卸组件缓慢回摆至垂直位置，再次操作绞车将待前移超前支架下放到中机架上，然后操作伸缩臂下降至绞车与待前移超前支架高度相当的位置，操作绞车将吊链收紧，完成超前支架的装载；

S3，煤矿顺槽用超前支架搬运车前移，将待前移超前支架运输至最前端；

S4，操作伸缩臂伸出，操作绞车将待前移超前支架起吊至离开中机架，调整摆动油缸使门梁式装卸组件伸出，将待前移超前支架起吊至所需位置，完成超前支架的卸载；

S5，将超前支架升起，达到超前支架的初撑力，完成单个超前支架的搬运循环。

本发明具有如下的有益效果：

上述煤矿顺槽用超前支架搬运车集超前支架的撑顶、回收、装卸、运输功能于一体，可实现双侧装卸功能，为超前支架的撑顶与回收提供车载乳化液泵站动力源，同时具备双向驾驶功能。双侧装卸功能可确保车辆无需调头的情况下在顺槽内实现两侧支架的双向装卸作业；车载乳化液泵站可为顺槽内超前支架的升降提供原动力，顺槽巷道内无需额外配置泵站，大大简化了顺槽内设备配置；车辆具备双向驾驶功能，在狭窄的顺槽巷道内无需车辆调头即可实现往复搬运作业；采用门梁式装卸组件，既能够实现超前支架的起吊作业，又可以在运输、吊装超前支架时起到固定支架的作用，无需额外固定支架环节，简化了操作步骤，降低了工人劳动强度，提高了装卸效率；采用液压绞车下挂4套提升吊钩的起吊方式，尤其适用于重心高、宽度窄、稳定性差的超前支架，可在起吊过程中防止支架倾倒，同时对于异形超前支架，也能够顺利吊装，能够起到捆绑固定的作用；采用双侧对称的四支腿机构，能够大大提高车辆对带有倾角巷道的适应性，可利用支腿支撑的高度来适应大倾角顺槽，通过调整支腿的支撑高度可确保车辆底盘中机架的水平度，保证起吊时顺利装卸支架，提高了搬运车在不同顺槽条件下的作业能力。

附图说明

图1为煤矿顺槽用超前支架搬运车的立体结构示意图；

图2为煤矿顺槽用超前支架搬运车的主视图；

图3为煤矿顺槽用超前支架搬运车的俯视图；

图4为工作机构的结构示意图；

图5为门梁式装卸组件的结构示意图；

图6为伸缩臂的结构示意图；

图7为支腿机构的结构示意图；

图8为煤矿顺槽用超前支架搬运车装卸超前支架示意图；

图9为煤矿顺槽用超前支架搬运车运输超前支架示意图；

图10为辅运顺槽平面布置图；

图11为辅运顺槽截面图。

图中，1-行走系统；2-液压系统；3.1-前车架；3.2-中车架；3.3-后车架；4-前驾驶室；5-后驾驶室；6-门梁式装卸组件；6.1-横梁；6.2-伸缩臂；6.21-伸缩臂Ⅰ；6.22-伸缩臂Ⅱ；6.23-伸缩臂Ⅲ；6.24-伸缩油缸Ⅰ；6.25-伸缩油缸Ⅱ；6.3-绞车；6.4-吊链；7-摆动油缸；8-支腿机构；8.1-大臂；8.2-小臂；8.3-支撑靴；8.4-臂展油缸；9-支腿油缸；10-水平仪；11-车载乳化液泵站系统；12-转向油缸；13-转向梯形连杆；14-防爆柴油机系统；15-电气系统；16-气动系统；100-超前支架；101-左列超前支架；102-右列超前支架；103-搬运前下降的超前支架；200-地面。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1

本实施例提供一种煤矿顺槽用超前支架搬运车，包括承载车架、行走系统1和液压系统2；承载车架包括前车架3.1、中车架3.2和后车架3.3，实现模块化设计；前车架3.1上设置有前驾驶室4，后车架3.3上设置有后驾驶室5，前驾驶室4和后驾驶室5采用两套独立的驾驶系统，并能够互锁控制，可实现车辆在狭窄的顺槽内双向驾驶，无需车辆调头；中车架3.2的两端分别通过螺栓连接与前车架3.1和后车架3.3连接，中车架3.2上设置有工作机构；工作机构包括门梁式装卸组件6和摆动油缸7；门梁式装卸组件6用于将位于中车架3.2外侧的超前支架100装载至中车架3.2上或将中车架3.2上的超前支架100卸载至中车架3.2外侧，包括横梁6.1、设置在横梁6.1两端的伸缩臂6.2以及设置在横梁6.1上的绞车6.3；横梁6.1在中车架3.2上的投影位于中车架3.2的中心线上；伸缩臂6.2的顶端与横梁6.1铰接，底端与中车架3.2铰接，每组伸缩臂6.2的两侧设置有摆动油缸7；摆动油缸7由液压系统2驱动，顶端与伸缩臂6.2铰接，底端与中车架3.2铰接，驱动伸缩臂6.2向中车架3.2的两侧摆动；绞车6.3通过吊链6.4与超前支架100连接。

进一步地，工作机构还包括四组支腿机构8和支腿油缸9，四组支腿机构8和支腿油缸9均对称设置在门梁式装卸组件6的两侧；支腿机构8包括大臂8.1、小臂8.2、支撑靴8.3和臂展油缸8.4；大臂8.1的第一端与中车架3.2铰接，第二端与小臂8.2的第一端铰接；小臂8.2的第二端与支撑靴8.3铰接；臂展油缸8.4由液压系统2驱动，两端分别与大臂8.1和小臂8.2铰接；支腿油缸9由液压系统2驱动，两端分别与大臂8.1和中车架3.2铰接。对超前支架100进行起吊前，通过支腿油缸9将两侧的支腿机构8伸出，通过臂展油缸8.4将支腿机构8展开使支撑靴8.3支撑在巷道底板上，可有效防止支撑时支腿陷入未硬化的煤渣里面，增加整车的支撑稳定性，同时还可以通过四组支腿机构8对中车架3.2进行调平。

进一步地，中车架3.2上设置有水平仪10，采用气泡水平仪，以中车架3.2的中心为对称布置，以辅助操作人员确认整车底盘的姿态。

进一步地，伸缩臂6.2包括伸缩臂Ⅰ6.21、伸缩臂Ⅱ6.22和伸缩臂Ⅲ6.23；伸缩臂Ⅰ6.21的底端与中机架3.2铰接，顶端的两侧铰点分别与两侧的摆动油缸7相连接；伸缩臂Ⅱ6.22的底端插设在伸缩臂Ⅰ6.21内，顶端位于伸缩臂Ⅰ6.21外，伸缩臂Ⅰ6.21与伸缩臂Ⅱ6.22之间通过伸缩油缸Ⅰ6.24连接；伸缩臂Ⅲ6.23的底端插设在伸缩臂Ⅱ6.22内，顶端位于伸缩臂Ⅱ6.22外，伸缩臂Ⅱ6.22与伸缩臂Ⅲ6.23之间通过伸缩油缸Ⅱ6.25连接；伸缩油缸Ⅰ6.24和伸缩油缸Ⅱ6.25由液压系统2驱动。

进一步地，伸缩油缸Ⅰ6.24位于伸缩臂Ⅰ6.21外；伸缩油缸Ⅱ6.25位于伸缩臂Ⅱ6.22与伸缩臂Ⅲ6.23围合成的空间内。

进一步地，绞车6.3为液压绞车，由液压系统2驱动，吊链6.4的两端设置有提升吊钩。绞车6.3的数量为两个。

进一步地，后车架3.3上设置有用于向超前支架100输送压力液体的车载乳化液泵站系统11。

进一步地，行走系统1为轮式行走系统。行走系统1包括驱动系统和悬挂系统，驱动系统采用闭式液压系统通过马达+减速制动器驱动车轮行走；悬挂系统主要通过液压负责整车四个轮胎的悬挂机构，通过悬挂油缸的自动伸缩控制来适应顺槽内坑洼不平的路况，保持整车稳定性。

进一步地，液压系统2设置在后车架3.3上，包括工作回路、转向回路、制动回路。工作回路主要由通过工作泵驱动工作机构上的各类油缸来实现工作机构动作；转向回路主要通过控制转向油缸12来驱动转向梯形连杆13来实现整车转向动作，进而驱动整车转向，转向梯形连杆13的主要作用是控制左右两侧轮胎的转向角使其符合阿克曼理论转角，前后两个转向油缸12通过液压系统实现转向关系控制；制动回路主要负责减速制动器的制动解除，当制动压力达到设计值时，制动系统解除，当系统压力减小时，减速制动器开始动作，实施制动。

进一步地，前车架3.1上设置有防爆柴油机系统14和电气系统15，后车架3.3上设置有气动系统16。

实施例2

本实施例提供一种煤矿顺槽超前支架无反复支护方法，如图10和图11所示，图10中白色箭头所指方向为工作面推进方向，黑色箭头所指方向为超前支架运输方向，包括下述步骤：

S1，顺槽两侧各布置一列超前支架，随着综采工作面的推进，超前支架需要前移时，利用实施例1所述煤矿顺槽用超前支架搬运车的车载乳化液泵站系统11将待前移超前支架降低至与煤矿顺槽用超前支架搬运车相配合的运输高度；

S2，煤矿顺槽用超前支架搬运车靠近待前移超前支架的一侧，并将该侧的两组支腿机构8伸出，跨骑在待前移超前支架两侧，支撑在巷道底板上，观察安装在中机架3.2上的水平仪10，确认中机架3.2是否接近水平位置，否则可通过伸出另一侧的支腿机构8，通过调整四组支腿机构8的支撑高度，调整中车架3.2至水平，根据待前移超前支架的高度，将门梁式装卸组件6伸出至适合的高度，并调整摆动油缸7至横梁6.1靠近待前移超前支架顶部中心线，通过吊链6.4连接绞车6.3与待前移超前支架的吊点，操作绞车6.3将待前移超前支架起吊至离开地面，操作门梁式装卸组件6缓慢回摆至垂直位置，再次操作绞车6.3将待前移超前支架下放到中机架3.2上，然后操作伸缩臂6.2下降至绞车6.3与待前移超前支架高度相当的位置，操作绞车6.3将吊链6.4收紧，完成超前支架的装载；

S3，煤矿顺槽用超前支架搬运车前移，将待前移超前支架运输至最前端；

S4，操作伸缩臂6.2伸出，操作绞车6.3将待前移超前支架起吊至离开中机架3.2，调整摆动油缸7使门梁式装卸组件6伸出，将待前移超前支架起吊至所需位置，完成超前支架的卸载；

S5，通过乳化液泵站系统11将超前支架升起，达到超前支架的初撑力，完成单个超前支架的搬运循环。

当需要搬运另一侧超前支架时，操作过程与前述过程基本相同，主要区别时需要将门梁式装卸组件6摆动至另一侧，从而完成双侧超前支架的装卸和运输工作，进而实现超前支架的无反复支撑工艺。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (9)

1.一种煤矿顺槽用超前支架搬运车，包括承载车架、行走系统和液压系统；其特征在于，所述承载车架包括前车架、中车架和后车架；

所述前车架上设置有前驾驶室，后车架上设置有后驾驶室，前驾驶室和后驾驶室采用两套独立的驾驶系统；

所述中车架的两端分别与前车架和后车架连接，中车架上设置有工作机构；

所述工作机构包括门梁式装卸组件和摆动油缸；

所述门梁式装卸组件用于将位于中车架外侧的超前支架装载至中车架上或将中车架上的超前支架卸载至中车架外侧，包括横梁、设置在横梁两端的伸缩臂以及设置在横梁上的绞车；

所述横梁在中车架上的投影位于中车架的中心线上；

所述伸缩臂的顶端与横梁铰接，底端与中车架铰接，每组伸缩臂的两侧设置有摆动油缸；

所述摆动油缸由液压系统驱动，顶端与伸缩臂铰接，底端与中车架铰接，驱动伸缩臂向中车架的两侧摆动；

所述绞车通过吊链与超前支架连接。

2.根据权利要求1所述的煤矿顺槽用超前支架搬运车，其特征在于，所述工作机构还包括四组支腿机构和支腿油缸，四组支腿机构和支腿油缸均对称设置在门梁式装卸组件的两侧；

所述支腿机构包括大臂、小臂、支撑靴和臂展油缸；

所述大臂的第一端与中车架铰接，第二端与小臂的第一端铰接；

所述小臂的第二端与支撑靴铰接；

所述臂展油缸由液压系统驱动，两端分别与大臂和小臂铰接；

所述支腿油缸由液压系统驱动，两端分别与大臂和中车架铰接。

3.根据权利要求2所述的煤矿顺槽用超前支架搬运车，其特征在于，所述中车架上设置有水平仪。

4.根据权利要求1所述的煤矿顺槽用超前支架搬运车，其特征在于，伸缩臂包括伸缩臂Ⅰ、伸缩臂Ⅱ和伸缩臂Ⅲ；

所述伸缩臂Ⅰ的底端与中机架铰接，顶端的两侧铰点分别与两侧的摆动油缸相连接；

所述伸缩臂Ⅱ的底端插设在伸缩臂Ⅰ内，顶端位于伸缩臂Ⅰ外，伸缩臂Ⅰ与伸缩臂Ⅱ之间通过伸缩油缸Ⅰ连接；

所述伸缩臂Ⅲ的底端插设在伸缩臂Ⅱ内，顶端位于伸缩臂Ⅱ外，伸缩臂Ⅱ与伸缩臂Ⅲ之间通过伸缩油缸Ⅱ连接；

所述伸缩油缸Ⅰ和伸缩油缸Ⅱ由液压系统驱动。

5.根据权利要求4所述的煤矿顺槽用超前支架搬运车，其特征在于，所述伸缩油缸Ⅰ位于伸缩臂Ⅰ外；

所述伸缩油缸Ⅱ位于伸缩臂Ⅱ与伸缩臂Ⅲ围合成的空间内。

6.根据权利要求1所述的煤矿顺槽用超前支架搬运车，其特征在于，绞车为液压绞车，由液压系统驱动，吊链的两端设置有提升吊钩。

7.根据权利要求1所述的煤矿顺槽用超前支架搬运车，其特征在于，后车架上设置有用于向超前支架输送压力液体的车载乳化液泵站系统。

8.根据权利要求1所述的煤矿顺槽用超前支架搬运车，其特征在于，所述行走系统为轮式行走系统。

9.一种煤矿顺槽超前支架无反复支护方法，其特征在于，包括下述步骤：

S1，将待前移超前支架降低至与权利要求1-8任一项所述的煤矿顺槽用超前支架搬运车相配合的运输高度；

S2，煤矿顺槽用超前支架搬运车靠近待前移超前支架的一侧，调整中车架至水平，根据待前移超前支架的高度，将门梁式装卸组件伸出至适合的高度，并调整摆动油缸至横梁靠近待前移超前支架顶部中心线，通过吊链连接绞车与待前移超前支架的吊点，操作绞车将待前移超前支架起吊至离开地面，操作门梁式装卸组件缓慢回摆至垂直位置，再次操作绞车将待前移超前支架下放到中机架上，然后操作伸缩臂下降至绞车与待前移超前支架高度相当的位置，操作绞车将吊链收紧，完成超前支架的装载；

S3，煤矿顺槽用超前支架搬运车前移，将待前移超前支架运输至最前端；

S4，操作伸缩臂伸出，操作绞车将待前移超前支架起吊至离开中机架，调整摆动油缸使门梁式装卸组件伸出，将待前移超前支架起吊至所需位置，完成超前支架的卸载；

S5，将超前支架升起，达到超前支架的初撑力，完成单个超前支架的搬运循环。

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