CN114876546A - 恒支撑推拉步进自移式超前支护液压支架及其支护方法 - Google Patents

Abstract

恒支撑推拉步进自移式超前支护液压支架及其支护方法,包括外井字形框架顶梁和设在外井字形框架顶梁内部的内井字形框架顶梁，外井字形框架顶梁底部矩形阵列设有若干根外液压支柱，内井字形框架顶梁底部矩形阵列设有若干根内液压支柱，外井字形框架顶梁和内井字形框架顶梁之间相互支撑且沿前后方向相对滑动设置，外井字形框架顶梁和内井字形框架顶梁之间设有中心线沿前后方向的步进液压缸。本发明实现了超前支护液压支架的自移，在自移的同时也实现了恒支撑，提高了移动超前支护液压支架的工作效率，也提升了安全性。本发明操作灵活、施工效率高，特别适合作为关键辅助技术之一应用于煤炭、公路隧道等行业施工，具有很好的推广应用价值。

Description

恒支撑推拉步进自移式超前支护液压支架及其支护方法

技术领域

本发明属于煤矿安全生产技术领域，具体涉及一种恒支撑推拉步进自移式超前支护液压支架及其支护方法。

背景技术

井工煤矿采煤工作面回采的开挖扰动会引起工作面前方一定范围内受超前支承压力影响，需采用一定的超前支护措施来控制工作面上下顺槽巷道围岩的变形，避免上下顺槽超前段支护不及时、合理，造成失稳、巷道冒顶，造成人员安全事故和经济财才损失。煤矿工作面回采期间，受超前支撑压力的影响，在回采工作上下顺槽均要实施超前支护，并随着工作面的推进循环前移。在日常生产中，主要的超前支护方式为单体柱，也有一些超前支护专用支架。单体柱价格较经济，但拆卸移动，工人劳动强度大，同时由于超前支护的支撑需要，单体柱较笨重，存在砸伤工人的安全隐患。而目前市场上的超前支护专用支架结构较复杂，机械可靠性较差，价格也比较高。

发明内容

本发明为了解决现有技术中的不足之处，提供一种结构简单、成本低、安全可靠性高、移动方便快捷的恒支撑推拉步进自移式超前支护液压支架及其支护方法；旨在保证具有足够支护强度的前提下，不仅可以避免拆卸单体支柱，并可在“恒”支撑状态下，实现推拉步进，省时、省力，安全高效。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：恒支撑推拉步进自移式超前支护液压支架，包括外井字形框架顶梁和设在外井字形框架顶梁内部的内井字形框架顶梁，外井字形框架顶梁底部矩形阵列设有若干根外液压支柱，内井字形框架顶梁底部矩形阵列设有若干根内液压支柱，外井字形框架顶梁和内井字形框架顶梁之间相互支撑且沿前后方向相对滑动设置，外井字形框架顶梁和内井字形框架顶梁之间设有中心线沿前后方向的步进液压缸。

外井字形框架顶梁包括两根沿前后方向设置的外长纵梁和两根沿左右方向设置的外短横梁，两根外短横梁设置在两根外长纵梁底部并通过第一连接件与外长纵梁固定连接，外液压支柱设置四根，四根外液压支柱上端通过均通过外铰接座连接在两根外长纵梁底部，其中两根外液压支柱位于前侧外长纵梁的前侧，另两根外液压支柱位于后侧外长纵梁的后侧。

内井字形框架顶梁包括两根沿前后方向设置的内长纵梁和两根沿左右方向设置的内短横梁，两根内短横梁设置在两根内长纵梁底部并通过第二连接件与内长纵梁固定连接，内液压支柱设置四根，四根内液压支柱上端通过均通过内铰接座连接在两根内长纵梁底部；两根内长纵梁和两根外长纵梁位于同一高度，两根内短横梁和两根外短横梁位于同一高度，两根内长纵梁位于两根外长纵梁之间，两根内短横梁位于两根外短横梁之间；其中两根内液压支柱临近内长纵梁的前端部，另两根内液压支柱位于后侧内长纵梁的后侧。

前侧的内短横梁中间上部设有第一铰支座，前侧的外短横梁中间上部设有第二铰支座，步进液压缸前端和后端分别铰接在第一铰支座和第二铰支座上。

外短横梁左端部和内短横梁左端部均与左侧的外长纵梁左侧面齐平，外短横梁右端部和内短横梁右端部均与右侧的外长纵梁右侧面齐平。

外短横梁上表面在两根外长纵梁之间设有第一光滑耐摩层，内短横梁两端伸出两根内长纵梁的上表面均设有第二光滑耐摩层。

在正常支护时，所有的内液压支柱和外液压支柱下端均支撑在巷道底板上，外井字形框架顶梁和内井字形框架顶梁顶部支撑巷道顶板；

在需要移动时，首先将所有内液压支柱向上回缩，使内液压支柱下端与巷道底板脱离（悬空），此时外液压支柱和外井字形框架顶梁处于对巷道顶板的固支状态，内井字形框架顶梁受到两根外短横梁的支撑，然后启动步进液压缸回缩800mm，步进液压缸回缩的同时向前拉动前侧的内长纵梁前移，带动内井字形框架顶梁的两根内长纵梁沿两根外短横梁上表面向前滑移，内井字形框架顶梁向前滑移到位后，内液压支柱向下伸长支撑到巷道底板上；接着将所有的外液压支柱向上回缩，使外液压支柱下端与巷道底板脱离（悬空），此时内液压支柱和内井字形框架顶梁处于对巷道顶板的固支状态，外井字形框架顶梁受到两根内短横梁的支撑，然后启动步进液压缸伸长800mm，步进液压缸伸长过程中向前拉动前侧的外短横梁，从而带动外井字形框架顶梁的两根外长纵梁沿两根内短横梁上表面向前滑移，外井字形框架顶梁向前滑移到位后，外液压支柱向下伸长支撑到巷道底板上；按照上述操作过程周而往复，实现超前支护液压支架的自移，同时自移过程中总有四根液压支柱支撑巷道顶板和底板，实现了恒支撑，提升了采煤工作面施工的安全性。

采用上述技术方案，本发明主体采用内、外两组井字形框架顶梁组成（若巷道较宽可设计成三组12根液压支柱增加支护强度、宽度，内、外两组井字形框架顶梁底部各六根液压制作）。每组2根长纵梁通过自身配有的两根短横梁固定成“井”字形。每组井字形框架顶梁前后部分设有2对（4个）连接单体液压支柱的连接位置，并与8根单体液压支柱连接，实现回采巷道超前段的支撑。两组井字形框架顶梁前端部的两根短横梁之间通过一根平行于长纵梁的步进液压缸相连接，通过控制步进液压缸内柱的伸缩，实现内井字形框架顶梁和外井字形框架顶梁的交替推拉步进。在两组井字形框架顶梁的长纵梁前后端均设有三角形的导向尖头，在向前或向后移动时进行导向。

本发明提出的一种横支撑自移式超前支护液压支架装置。有以下优点：

1）本发明结构简单，整体由内、外井字形框架顶梁（若巷道较宽可设计成三组12根支柱增加支护强度、宽度），步进液压缸和若干根框架顶梁支撑液压支柱。

2）本发明在工作使用时，节省了拆卸单体支柱人工搬家移动工序，支架的推拉步进、支撑支柱的回缩、支撑均由液压方式实现，工人劳动强度大大减少的同时施工效率、安全性大大提升。

3）本发明的双井字形框架顶梁可由多根工字钢焊接组织，其前端端部加装一组搭三角形形状的导向尖头，增加了工字钢焊点提高稳定性的同时，可实现框架顶梁前移的导向性，便于移动。

4）本发明在实际应用中大量减少人工移动单体柱时，存在“空顶”的安全隐患，通过步进液压缸自移过程中，8根液压支柱总会有4根支撑着巷道的顶、底板，从而提升了超前段超前支护的安全性。

综上所述，本发明实现了超前支护液压支架的自移，在自移的同时也实现了恒支撑，提高了移动超前支护液压支架的工作效率，也提升了安全性。本发明的工艺简单、操作灵活、施工效率高，特别适合作为关键辅助技术之一应用于煤炭、公路隧道等行业施工，具有很好的推广应用价值。

附图说明

图1是本发明在静态支护时的仰视结构示意图；

图2是本发明在内井字形框架顶梁向前步进时的仰视结构示意图；

图3是本发明在内井字形框架顶梁向前步进时的侧面结构示意图；

图4是本发明在外井字形框架顶梁向前步进时的侧面结构示意图。

具体实施方式

如图1-图4所示，本发明的恒支撑推拉步进自移式超前支护液压支架，包括外井字形框架顶梁和设在外井字形框架顶梁内部的内井字形框架顶梁，外井字形框架顶梁底部矩形阵列设有若干根外液压支柱1，内井字形框架顶梁底部矩形阵列设有若干根内液压支柱2，外井字形框架顶梁和内井字形框架顶梁之间相互支撑且沿前后方向相对滑动设置，外井字形框架顶梁和内井字形框架顶梁之间设有中心线沿前后方向的步进液压缸3。

外井字形框架顶梁包括两根沿前后方向设置的外长纵梁4和两根沿左右方向设置的外短横梁9，两根外短横梁9设置在两根外长纵梁4底部并通过第一连接件7与外长纵梁4固定连接，外液压支柱1设置四根，四根外液压支柱1上端通过均通过外铰接座连接在两根外长纵梁4底部，其中两根外液压支柱1位于前侧外长纵梁4的前侧，另两根外液压支柱1位于后侧外长纵梁4的后侧。

内井字形框架顶梁包括两根沿前后方向设置的内长纵梁5和两根沿左右方向设置的内短横梁6，两根内短横梁6设置在两根内长纵梁5底部并通过第二连接件8与内长纵梁5固定连接，内液压支柱2设置四根，四根内液压支柱2上端通过均通过内铰接座连接在两根内长纵梁5底部；两根内长纵梁5和两根外长纵梁4位于同一高度，两根内短横梁6和两根外短横梁9位于同一高度，两根内长纵梁5位于两根外长纵梁4之间，两根内短横梁6位于两根外短横梁9之间；其中两根内液压支柱2临近内长纵梁5的前端部，另两根内液压支柱2位于后侧内长纵梁5的后侧。

前侧的内短横梁6中间上部设有第一铰支座10，前侧的外短横梁9中间上部设有第二铰支座11，步进液压缸3前端和后端分别铰接在第一铰支座10和第二铰支座11上。

外短横梁9左端部和内短横梁6左端部均与左侧的外长纵梁4左侧面齐平，外短横梁9右端部和内短横梁6右端部均与右侧的外长纵梁4右侧面齐平。

外短横梁9上表面在两根外长纵梁4之间设有第一光滑耐摩层，内短横梁6两端伸出两根内长纵梁5的上表面均设有第二光滑耐摩层。第一光滑耐摩层和第二光滑耐摩层起到在内井字形框架顶梁、外井字形框架顶梁在向前滑移时减小摩擦力、降低磨损的作用。

另外，在两组井字形框架顶梁的长纵梁前后端均设有三角形的导向尖头12，在向前或向后移动时进行导向。

在正常支护时，所有的内液压支柱2和外液压支柱1下端均支撑在巷道底板上，外井字形框架顶梁和内井字形框架顶梁顶部支撑巷道顶板；

在需要移动时，首先将所有内液压支柱2向上回缩，使内液压支柱2下端与巷道底板脱离（悬空），此时外液压支柱1和外井字形框架顶梁处于对巷道顶板的固支状态，内井字形框架顶梁受到两根外短横梁9的支撑，然后启动步进液压缸3回缩800mm，步进液压缸3回缩的同时向前拉动前侧的内长纵梁前移，带动内井字形框架顶梁的两根内长纵梁5沿两根外短横梁9上表面向前滑移，内井字形框架顶梁向前滑移到位后，内液压支柱2向下伸长支撑到巷道底板上；接着将所有的外液压支柱1向上回缩，使外液压支柱1下端与巷道底板脱离（悬空），此时内液压支柱2和内井字形框架顶梁处于对巷道顶板的固支状态，外井字形框架顶梁受到两根内短横梁6的支撑，然后启动步进液压缸3伸长800mm，步进液压缸3伸长过程中向前拉动前侧的外短横梁，从而带动外井字形框架顶梁的两根外长纵梁4沿两根内短横梁6上表面向前滑移，外井字形框架顶梁向前滑移到位后，外液压支柱1向下伸长支撑到巷道底板上；按照上述操作过程周而往复，实现超前支护液压支架的自移，同时自移过程中总有四根液压支柱支撑巷道顶板和底板，实现了恒支撑，提升了采煤工作面施工的安全性。图中箭头指向为前进方向。

本实施例并非对本发明的形状、材料、结构等作任何形式上的限制，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均属于本发明技术方案的保护范围。

Claims (7)

1.恒支撑推拉步进自移式超前支护液压支架，其特征在于：包括外井字形框架顶梁和设在外井字形框架顶梁内部的内井字形框架顶梁，外井字形框架顶梁底部矩形阵列设有若干根外液压支柱，内井字形框架顶梁底部矩形阵列设有若干根内液压支柱，外井字形框架顶梁和内井字形框架顶梁之间相互支撑且沿前后方向相对滑动设置，外井字形框架顶梁和内井字形框架顶梁之间设有中心线沿前后方向的步进液压缸。

2.根据权利要求1所述的恒支撑推拉步进自移式超前支护液压支架，其特征在于：外井字形框架顶梁包括两根沿前后方向设置的外长纵梁和两根沿左右方向设置的外短横梁，两根外短横梁设置在两根外长纵梁底部并通过第一连接件与外长纵梁固定连接，外液压支柱设置四根，四根外液压支柱上端通过均通过外铰接座连接在两根外长纵梁底部，其中两根外液压支柱位于前侧外长纵梁的前侧，另两根外液压支柱位于后侧外长纵梁的后侧。

3.根据权利要求2所述的恒支撑推拉步进自移式超前支护液压支架，其特征在于：内井字形框架顶梁包括两根沿前后方向设置的内长纵梁和两根沿左右方向设置的内短横梁，两根内短横梁设置在两根内长纵梁底部并通过第二连接件与内长纵梁固定连接，内液压支柱设置四根，四根内液压支柱上端通过均通过内铰接座连接在两根内长纵梁底部；两根内长纵梁和两根外长纵梁位于同一高度，两根内短横梁和两根外短横梁位于同一高度，两根内长纵梁位于两根外长纵梁之间，两根内短横梁位于两根外短横梁之间；其中两根内液压支柱临近内长纵梁的前端部，另两根内液压支柱位于后侧内长纵梁的后侧。

4.根据权利要求3所述的恒支撑推拉步进自移式超前支护液压支架，其特征在于：前侧的内短横梁中间上部设有第一铰支座，前侧的外短横梁中间上部设有第二铰支座，步进液压缸前端和后端分别铰接在第一铰支座和第二铰支座上。

5.根据权利要求4所述的恒支撑推拉步进自移式超前支护液压支架，其特征在于：外短横梁左端部和内短横梁左端部均与左侧的外长纵梁左侧面齐平，外短横梁右端部和内短横梁右端部均与右侧的外长纵梁右侧面齐平。

6.根据权利要求5所述的恒支撑推拉步进自移式超前支护液压支架，其特征在于：外短横梁上表面在两根外长纵梁之间设有第一光滑耐摩层，内短横梁两端伸出两根内长纵梁的上表面均设有第二光滑耐摩层。

7.采用如权利要求6所述的恒支撑推拉步进自移式超前支护液压支架的支护方法，其特征在于：在正常支护时，所有的内液压支柱和外液压支柱下端均支撑在巷道底板上，外井字形框架顶梁和内井字形框架顶梁顶部支撑巷道顶板；

在需要移动时，首先将所有内液压支柱向上回缩，使内液压支柱下端与巷道底板脱离（悬空），此时外液压支柱和外井字形框架顶梁处于对巷道顶板的固支状态，内井字形框架顶梁受到两根外短横梁的支撑，然后启动步进液压缸回缩800mm，步进液压缸回缩的同时向前拉动前侧的内长纵梁前移，带动内井字形框架顶梁的两根内长纵梁沿两根外短横梁上表面向前滑移，内井字形框架顶梁向前滑移到位后，内液压支柱向下伸长支撑到巷道底板上；接着将所有的外液压支柱向上回缩，使外液压支柱下端与巷道底板脱离（悬空），此时内液压支柱和内井字形框架顶梁处于对巷道顶板的固支状态，外井字形框架顶梁受到两根内短横梁的支撑，然后启动步进液压缸伸长800mm，步进液压缸伸长过程中向前拉动前侧的外短横梁，从而带动外井字形框架顶梁的两根外长纵梁沿两根内短横梁上表面向前滑移，外井字形框架顶梁向前滑移到位后，外液压支柱向下伸长支撑到巷道底板上；按照上述操作过程周而往复，实现超前支护液压支架的自移，同时自移过程中总有四根液压支柱支撑巷道顶板和底板，实现了恒支撑，提升了采煤工作面施工的安全性。

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