CN115749896A - 一种巷道掘进中围岩顶部临时支护设备及其使用方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种巷道掘进中围岩顶部临时支护设备及其使用方法，包括顶梁架，在所述顶梁架的顶面上分布有多个支撑件，通过所述支撑件支撑巷道的顶板；在所述顶梁架的底面上间隔设置有多组仿生行走机构，通过所述仿生行走机构驱动临时支护设备在巷道内行进；所述顶梁架前端转动链接有辅助前梁，在所述辅助前梁上同样分布有多个所述支撑件，用于支撑巷道前方的围岩；所述顶梁架和所述辅助前梁上分别设置有至少一组W钢带布置机构，通过所述W钢带布置机构布设W钢带。该临时支护设备主要适用于巷道掘进中各种情形下围岩顶部的临时支护，辅助支护工人进行W钢带安装工作以及与掘进机同步移动并对前顶板进行临时支护。

Description

一种巷道掘进中围岩顶部临时支护设备及其使用方法

技术领域

本发明涉及巷道支护技术领域，特别涉及一种巷道掘进中围岩顶部临时支护设备及其使用方法。

背景技术

巷道是地表与矿体之间用于实现运矿、通风、排水、行人等功能的各种通路。巷道掘进是形成巷道必不可少的过程，由于巷道掘进过程中，掘进岩体的空间分布发生变化，巷道周围的应力逐渐集中，巷道顶板及两侧会发生形变。

对于岩体稳定性差、采动影响大、支护强度弱的巷道，容易发生冒顶、片帮，严重情况下甚至会造成坍塌。为保障工作人员生命健康、降低设备经济损失，增强巷道支护，维持巷道稳固性至关重要。

随着技术的快速发展，特别是掘进机的研发，巷道掘进效率得到大幅提升。以往的巷道掘进过程采用先掘进后支护模式，由于永久支护存在工序复杂、速度缓慢、劳动强度大等缺陷，严重影响巷道掘进效率。为适应现如今高能耗需求以及高效率开采，在进行永久支护前，对围岩进行临时支护，提升整体掘进效率有着重要的意义。

传统的支护设备存在以下缺陷：

1．现有的巷道支护主要采用锚索锚杆支护，有着支护能力强、持续时间久、围岩支护稳定的特点，但支护效率低、劳动强度大，与如今的快速掘进速率不匹配；

2．以往对巷道的临时支护多采用木垛支护、金属架支护，其结构简单、支护能力弱、移动性差，导致临时支护安装、拆卸、搬迁的单位周期的时间增加，劳动强度增加；

3．巷道中不仅需要保持围岩稳定，还需存在供行人通行、设备运输的充足空间，在已有的临时支护方案及支护设备中，其设备庞大，有效空间较小，不利于作业展开；

4．巷道在掘进中，顶部围岩的完整性遭到破坏，由于顶板形成受到地质条件及采动影响，顶板的表面会形成各式各样的外凸、凹陷、断面、松软等。以往的平顶式巷道支护设备与巷道顶部的有效接触面积较低，空顶面积大，不能随着地形的变化而做出有效支护；

5．掘进机工作过程中，新掘出的巷道稳定性差，顶部围岩存在易脱落岩体，其掉落会对掘进机设备及工作人员造成伤害，降低设备使用年限，危及人员生命安全；

6．临时支护装置的意义在于对巷道围岩进行有限时间内的支护，保障巷道围岩在进行永久支护前不会发生大幅变形。现有的临时支护设备中，部分设备体积较小，无法有效支护顶板；能够有效支护顶板的设备体积又过大，不利于巷道永久支护工作展开；

7．受地质条件及巷道掘进的影响，围岩顶板的压力在不断发生变化，现有的设备无法对围岩顶板的压力进行实时检测。

发明内容

本发明的目的在于提供一种巷道掘进中围岩顶部临时支护设备及其使用方法，以解决现有的支护设备存在的缺陷。

为解决上述技术问题，本发明提供了一种巷道掘进中围岩顶部临时支护设备，包括顶梁架，在所述顶梁架的顶面上分布有多个支撑件，通过所述支撑件支撑巷道的顶板；

在所述顶梁架的底面上间隔设置有多组仿生行走机构，通过所述仿生行走机构驱动临时支护设备在巷道内行进；

所述顶梁架前端转动链接有辅助前梁，在所述辅助前梁上同样分布有多个所述支撑件，用于支撑巷道前方的围岩；

所述顶梁架和所述辅助前梁上分别设置有至少一组W钢带布置机构，通过所述W钢带布置机构布设W钢带。

优选的，多个所述支撑件在所述顶梁架的顶面上分组布设，且多组所述支撑件与所述W钢带布置机构间隔排列。

优选的，所述支撑件包括顶部油缸和接顶头，所述顶部油缸的活塞杆上固设有万向球槽，所述接顶头上固设有与所述万向球槽适配的万向球头；每个所述支撑件的顶部油缸均单独连接有进油管，通过独立的液压油管路来实现每个所述支撑件的单独控制。

优选的，多组所述仿生行走机构对称设置于所述顶梁架两侧，每组所述仿生行走机构均包括传动机构、旋转基座以及仿生支腿组件，所述传动机构固设于所述顶梁架的底面，所述旋转基座一端与所述传动机构连接，另一端与所述仿生支腿组件连接，由所述传动机构驱动所述旋转基座以及所述仿生支腿组件转动。

优选的，所述仿生支腿组件包括浮动油缸、和支腿立柱，所述浮动油缸的缸体与所述旋转基座之间通过销轴转动连接，油缸柄与所述支腿立柱之间通过销轴转动连接。

优选的，所述浮动油缸与所述旋转基座之间还连接有第一推动杆，且所述第一推动杆一端与所述旋转基座之间通过销轴转动连接，另一端与所述浮动油缸的缸体远离所述旋转基座的一端通过销轴转动连接；

所述浮动油缸与支腿立柱之间还连接有第二推动杆，且所述第二推动杆一端与所述浮动油缸的缸体远离所述旋转基座的一端通过销轴转动连接，另一端与所述支腿立柱的端部通过销轴转动连接。

优选的，所述支腿立柱远离所述浮动油缸的一端连接有圆盘底座；

在所述支腿立柱与所述圆盘底座之间通过缓冲件连接；

在每根所述支腿立柱上均安装有压力计，通过所述压力计实时显示该临时支护设备承受的顶板压力状态。

优选的，所述W钢带布置机构包括控带伸缩机构、储带槽和W钢带布置槽；所述储带槽垂直于所述顶梁架设置，所述W钢带布置槽一端衔接所述储带槽，且平行于所述顶梁架设置；

在所述顶梁架对应所述W钢带布置槽位置开设有通槽，以供W钢带在顶板上的布置。

优选的，所述辅助前梁包括前探板，所述前探板通过铰链与所述顶梁架转动连接；

并且，在所述前探板与所述顶梁架之间还连接有伸缩千斤顶，所述伸缩千斤顶固设于所述顶梁架上，伸缩杆与所述前探板连接，通过所述伸缩杆的伸缩，推动所述前探板相对于所述顶梁架转动。

本发明还提供了一种巷道掘进中围岩顶部临时支护设备的使用方法，包括如下步骤：

步骤（A）：设备移动；

步骤（A1）：首先将仿生行走机构的按照左右位置，分别排序为左一仿生行走机构、左二仿生行走机构、左三仿生行走机构、左四仿生行走机构以及右一仿生行走机构、右二仿生行走机构、右三仿生行走机构、右四仿生行走机构；

步骤（A2）：移动时，左一仿生行走机构、左三仿生行走机构、右一仿生行走机构以及右三仿生行走机构保持静止，左二仿生行走机构、左四仿生行走机构、右二仿生行走机构以及右四仿生行走机构开始向前运动，移动过程依次包括提升、旋转和降落；

步骤（A3）：提升，仿生行走机构的第一推动杆向回收缩，带动浮动油缸逐渐向上扬起，同时浮动油缸和第二推动杆开始向回收缩，牵引与其相连的油缸柄和支腿立柱向上提升；

步骤（A4）：旋转，在圆盘底座离开地面后，传动机构内电机开始转动，旋转基座在电机的驱动下旋转，使得左二仿生行走机构、左四仿生行走机构、右二仿生行走机构以及右四仿生行走机构整体向前移动；

步骤（A5）：降落，浮动油缸和第二推动杆向外伸展，同时第一推动杆向外推动浮动油缸，从而将支腿立柱平稳向下降落；在降落过程中通过缓冲件进行压力缓冲，完成左二仿生行走机构、左四仿生行走机构、右二仿生行走机构以及右四仿生行走机构的降落；

步骤（A6）：在左二仿生行走机构、左四仿生行走机构、右二仿生行走机构以及右四仿生行走机构完成降落后，保持静止；左一仿生行走机构、左三仿生行走机构、右一仿生行走机构以及右三仿生行走机构重复上述的运动步骤向前移动；

步骤（A7）：当上述运动的步骤完成，该临时支护设备向前移动一步，重复运动的步骤实现该临时支护设备持续向前运动；

步骤（B）：顶板临时支护；

步骤（B1）：将该临时支护设备移动至巷道内顶板的下方，进行顶板的支护工作；

步骤（B2）：首先通过进油管分别对顶部油缸注入液压油，在液压油的去定下，顶部油缸的活塞杆推动接顶头向上运动

步骤（B3）：当接顶头与凸出、凹陷、断裂的顶板接触时，接顶头在万向球头的作用下绕万向球槽旋转或倾斜，使得接顶头的顶面能够与顶板贴合接触，直至所述接顶头与顶板紧密接触后，顶部油缸的活塞杆停止运动；

步骤（B4）：每个支撑件均通过独立的进油管进油，且保证每个支撑件内的液压压力相同，使得每个支撑件对顶板的支撑力相同，当所有的支撑件均与顶板接触并到达设定的支撑力后，停止向进油管输入液压油，临时支护工作完成；

步骤（C）：W钢带布置；

步骤（C1）：顶板临时支护完成后，需要在顶板上布设W钢带；在W钢带布置机构运行前，需要提前准备好规定数量的W钢带，并将其存储在储带槽中；

步骤（C2）：支护工人首先进行围岩打孔，启动W钢带布置机构，运行控带伸缩机构拨动储带槽中的一片W钢带，并将W钢带拨动至W钢带布置槽中；

步骤（C3）：支护工人调节W钢带在W钢带布置槽中的位置，将W钢带与锚杆组合，使用锚杆钻机进行安装；

步骤（C4）：重复上述步骤，完成巷道顶板上多条W钢带的辅助布置工作；

步骤（D）：前顶板支护；

步骤（D1）：该临时支护设备在仿生行走机构的带动下移动至掘进机的上方，对掘进机进行保护，并对前顶板进行支护；

步骤（D2）：随着掘进机对前方围岩进行掘进，形成巷道后，开启辅助前梁；

步骤（D3）：由伸缩千斤顶推动前探板升起，直至前探板与顶梁架水平后，伸缩千斤顶停止运动；

步骤（D4）：此时前探板上的支撑件通过注入液压油对前顶板进行支护，同时W钢带布置机构在前顶板上布置W钢带；

步骤（D5）：重复上述步骤，使得该临时支护设备随着掘进机一起向前移动。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1．为实现临时支护设备的快速支护及移动，保障巷道内有效空间充足，设备的仿生行走机构通过模仿蜘蛛的腿部结构，细化支撑部件，提高支撑能力，在支护设备的下部形成足够的支护空间；

2．为增强临时支护设备对不同顶板如凸出、凹陷、断裂等外形的支护能力，临时支护设备通过单元化支撑组件，增加支护部件与顶板之间的有效接触面积，提高支护部件对不同顶板形状的支护能力；

3．为便于后期永久支护工作展开，降低临时支护对永久支护工作的干扰，在临时支护设备中增加W钢带布置机构，辅助永久支护工作进行，提升支护效率，降低工人劳动强度；

4．为防止新掘巷道不稳定状况，产生落石损伤掘进机，减少掘进机使用寿命，在临时支护设备前方增加辅助前梁，可以对新掘进巷道进行支护，保障设备安全。

附图说明

图1是本发明提供的一种巷道掘进中围岩顶部临时支护设备第一视角的结构示意图；

图2是本发明提供的一种巷道掘进中围岩顶部临时支护设备第二视角的结构示意图；

图3是本发明提供的一种巷道掘进中围岩顶部临时支护设备第三视角的结构示意图；

图4是本发明提供的一种巷道掘进中围岩顶部临时支护设备的俯视图；

图5是本发明提供的一种巷道掘进中围岩顶部临时支护设备支撑件的结构示意图；

图6是本发明提供的一种巷道掘进中围岩顶部临时支护设备仿生行走机构的结构示意图；

图7是本发明提供的一种巷道掘进中围岩顶部临时支护设备的正视图；

图8是本发明提供的一种巷道掘进中围岩顶部临时支护设备的侧视图。

图中：1、顶梁架；2、支撑件；3、仿生行走机构；4、辅助前梁；5、W钢带布置机构；201、顶部油缸；202、接顶头；203、万向球槽；204、万向球头；205、进油管；301、传动机构；302、旋转基座；303、仿生支腿组件；3031、浮动油缸；3032、支腿立柱；3033、油缸柄；3034、第一推动杆；3035、第二推动杆；3036、圆盘底座；3037、缓冲件；3038、压力计；401、前探板；402、链接轴承；403、伸缩千斤顶；501、控带伸缩机构；502、储带槽；503、W钢带布置槽。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例对本发明作出的进一步详细说明。根据下面说明和权利要求书，本发明的优点和特征将更清楚。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。

在本发明的描述中，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的限制。此外，术语“第一”、“第二”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。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，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中的具体含义。

实施例一

本发明提供了一种巷道掘进中围岩顶部临时支护设备，请参阅图1-3，包括顶梁架1，在所述顶梁架1的顶面上分布有多个支撑件2，通过所述支撑件2支撑巷道的顶板；在所述顶梁架1的底面上间隔设置有多组仿生行走机构3，通过所述仿生行走机构3驱动临时支护设备在巷道内行进；所述顶梁架1前端转动链接有辅助前梁4，在所述辅助前梁4上同样分布有多个所述支撑件2，用于支撑巷道前方的围岩；所述顶梁架1和所述辅助前梁4上分别设置有至少一组W钢带布置机构5，通过所述W钢带布置机构5布设W钢带。

具体的，请参阅图4，多个所述支撑件2在所述顶梁架1的顶面上分组布设，且多组所述支撑件2与所述W钢带布置机构5间隔排列。

在本发明的实施例中，所述支撑件2分为四组，每组所述支撑件2由3*13均匀排列的支撑件2组成，所述W钢带布置机构5有三组，分别设置于相邻两组所述支撑件2之间。

在本发明的实施例中，请参阅图5，所述支撑件2包括顶部油缸201和接顶头202，所述顶部油缸201的活塞杆上固设有万向球槽203，所述接顶头202上固设有与所述万向球槽203适配的万向球头204；每个所述支撑件2的顶部油缸201均单独连接有进油管205，通过独立的液压油管路来实现每个所述支撑件2的单独控制；工作时，通过所述进油管205向所述顶部油缸201内导入液压油，驱动活塞杆推动所述接顶头202朝向巷道的顶板方向运动，当所述接顶头202与顶板的凸出、凹陷、断裂等不同部位接触时，所述接顶头202以及在万向球头204在所述万向球槽203中转动，从而找到接顶头202最佳的支撑位置，提供最佳的支撑力。

在本发明的实施例中，请参阅图6，多组所述仿生行走机构3对称设置于所述顶梁架1两侧，每组所述仿生行走机构3均包括传动机构301、旋转基座302以及仿生支腿组件303，所述传动机构301固设于所述顶梁架1的底面，所述旋转基座302一端与所述传动机构301连接，另一端与所述仿生支腿组件303连接，由所述传动机构301驱动所述旋转基座302以及所述仿生支腿组件303转动。

在一些实施例中，所述传动机构301为电机，电机的主轴与所述旋转基座302同轴连接，从而带动所述旋转基座302以及所述仿生支腿组件303转动。

进一步的，请参阅图7，所述仿生支腿组件303包括浮动油缸3031、和支腿立柱3032，所述浮动油缸3031的缸体与所述旋转基座302之间通过销轴转动连接，油缸柄3033与所述支腿立柱3032之间通过销轴转动连接。

并且，所述浮动油缸3031与所述旋转基座302之间还连接有第一推动杆3034，且所述第一推动杆3034一端与所述旋转基座302之间通过销轴转动连接，另一端与所述浮动油缸3031的缸体远离所述旋转基座302的一端通过销轴转动连接；所述浮动油缸3031与支腿立柱3032之间还连接有第二推动杆3035，且所述第二推动杆3035一端与所述浮动油缸3031的缸体远离所述旋转基座302的一端通过销轴转动连接，另一端与所述支腿立柱3032的端部通过销轴转动连接。其中所述第一推动杆3034以及所述第二推动杆3035均为液压推杆，通过液压油来驱动推杆的伸出或回缩。

在一些实施例中，所述支腿立柱3032远离所述浮动油缸3031的一端连接有圆盘底座3036，通过所述圆盘底座3036增加临时支护设备与地面的接触面积，降低压强，提高支护的稳定性；在所述支腿立柱3032与所述圆盘底座3036之间通过缓冲件3037连接，当所述圆盘底座3036与地面接触时，所述缓冲件3037能够起到缓冲作用。其中所述缓冲件3037可以为缓冲弹簧或缓冲橡胶垫，在临时支护设备落地的时候进行柔性缓冲保护。

在一些实施例中，在每根所述支腿立柱3032上均安装有压力计3038，通过所述压力计3038实时显示该临时支护设备承受的顶板压力状态；具体原理如下：临时支护设备完成支护工作后，顶板的压力将通过支撑件2传递到仿生行走机构3，此时压力计3038的传感器安装在支腿立柱3032中，采集支腿立柱3032受到的压力，将收集到的数据传输给压力计3038进行降噪、处理、输出，最终在压力计3038显示器上显示顶板受压状态。

在本发明的实施例中，请参阅图8，所述W钢带布置机构5包括控带伸缩机构501、储带槽502和W钢带布置槽503；所述储带槽502垂直于所述顶梁架1设置，所述W钢带布置槽503一端衔接所述储带槽502，且平行于所述顶梁架1设置；并且在所述顶梁架1对应所述W钢带布置槽503位置开设有通槽，以供W钢带在顶板上的布置；每组所述W钢带布置机构5均间隔设置有三组控带伸缩机构501用于防止W钢带倾斜跌入W钢带布置槽中；在需要使W钢带从储带槽502移动到W钢带布置槽503中时，所述控带伸缩机构501的具体工作原理为：首先控带伸缩机构501首先整体向外移动一小段，然后其中两组控带伸缩机构501升高-回缩-降低，将存储的W钢带独立出最外侧的一片，第三组控带伸缩机构501放开独立的一片W钢带，使其滑入W钢带布置槽503中。

在本发明的实施例中，请继续参阅图8，所述辅助前梁4包括前探板401，所述前探板401通过铰链402与所述顶梁架1转动连接；并且，在所述前探板401与所述顶梁架1之间还连接有伸缩千斤顶403，所述伸缩千斤顶403固设于所述顶梁架1上，伸缩杆与所述前探板401连接，通过所述伸缩杆的伸缩，推动所述前探板401相对于所述顶梁架1转动。

实施例二

本发明还提供了一种巷道掘进中围岩顶部临时支护设备的使用方法，请参阅图1-8所示，包括如下步骤：

步骤（A）：设备移动；

步骤（A1）：首先将仿生行走机构3的按照左右位置，分别排序为左一仿生行走机构、左二仿生行走机构、左三仿生行走机构、左四仿生行走机构以及右一仿生行走机构、右二仿生行走机构、右三仿生行走机构、右四仿生行走机构；

步骤（A2）：移动时，左一仿生行走机构、左三仿生行走机构、右一仿生行走机构以及右三仿生行走机构保持静止，左二仿生行走机构、左四仿生行走机构、右二仿生行走机构以及右四仿生行走机构开始向前运动，移动过程依次包括提升、旋转和降落；

步骤（A3）：提升，仿生行走机构3的第一推动杆3034向回收缩，带动浮动油缸3031逐渐向上扬起，同时浮动油缸3031和第二推动杆3035开始向回收缩，牵引与其相连的油缸柄3033和支腿立柱3032向上提升，提升过程中需要维持立柱407与地面的角度保持不变，保障底部空间的宽敞性；

步骤（A4）：旋转，在圆盘底座3036离开地面后，传动机构301内电机开始转动，旋转基座302在电机的驱动下旋转，使得左二仿生行走机构、左四仿生行走机构、右二仿生行走机构以及右四仿生行走机构整体向前移动；

步骤（A5）：降落，浮动油缸3031和第二推动杆3035向外伸展，同时第一推动杆3034向外推动浮动油缸3031，从而将支腿立柱3032平稳向下降落；在降落过程中通过缓冲件3037进行压力缓冲，完成左二仿生行走机构、左四仿生行走机构、右二仿生行走机构以及右四仿生行走机构的降落；

步骤（A6）：在左二仿生行走机构、左四仿生行走机构、右二仿生行走机构以及右四仿生行走机构完成降落后，保持静止；左一仿生行走机构、左三仿生行走机构、右一仿生行走机构以及右三仿生行走机构重复上述的运动步骤向前移动；

步骤（A7）：当上述运动的步骤完成，该临时支护设备向前移动一步，重复运动的步骤实现该临时支护设备持续向前运动；

步骤（B）：顶板临时支护；

步骤（B1）：将该临时支护设备移动至巷道内顶板的下方，进行顶板的支护工作；

步骤（B2）：首先通过进油管205分别对顶部油缸201注入液压油，在液压油的去定下，顶部油缸201的活塞杆推动接顶头202向上运动

步骤（B3）：当接顶头202与凸出、凹陷、断裂的顶板接触时，接顶头202在万向球头204的作用下绕万向球槽203旋转或倾斜，使得接顶头202的顶面能够与顶板贴合接触，直至所述接顶头202与顶板紧密接触后，顶部油缸201的活塞杆停止运动；

步骤（B4）：每个支撑件2均通过独立的进油管205进油，且保证每个支撑件2内的液压压力相同，使得每个支撑件2对顶板的支撑力相同，当所有的支撑件2均与顶板接触并到达设定的支撑力后，停止向进油管205输入液压油，临时支护工作完成，其中，当巷道顶板高度较低时，先接触到巷道顶板的支撑件2停止运动，当巷道顶板较高时，未接触到巷道顶板的支撑组件1继续运动，直到最后接触到巷道顶板，但每个支撑件2内的液压压力相同，使得每个支撑件2对顶板的支撑力相同，从而保证该临时支护设备对顶板支护的平稳性；

步骤（C）：W钢带布置；

步骤（C1）：顶板临时支护完成后，需要在顶板上布设W钢带；在W钢带布置机构5运行前，需要提前准备好规定数量的W钢带，并将其存储在储带槽502中；W钢带布置机构5在该临时支护设备中按照1*3一组安装，每组三套，每组W钢带布置机构5之间的空间为空顶状态，可供支护工人在临时支护设备的下部保护空间中完成支护工作及安装W钢带；

步骤（C2）：支护工人首先进行围岩打孔，启动W钢带布置机构5，运行控带伸缩机构501拨动储带槽502中的一片W钢带，并将W钢带拨动至W钢带布置槽503中；

步骤（C3）：支护工人调节W钢带在W钢带布置槽503中的位置，将W钢带与锚杆组合，使用锚杆钻机进行安装；

步骤（C4）：重复上述步骤，完成巷道顶板上多条W钢带的辅助布置工作；

步骤（D）：前顶板支护；

步骤（D1）：该临时支护设备在仿生行走机构3的带动下移动至掘进机的上方，对掘进机进行保护，并对前顶板进行支护；

步骤（D2）：随着掘进机对前方围岩进行掘进，形成巷道后，开启辅助前梁（4）；

步骤（D3）：由伸缩千斤顶403推动前探板401升起，直至前探板401与顶梁架（1）水平后，伸缩千斤顶403停止运动；

步骤（D4）：此时前探板401上的支撑件2通过注入液压油对前顶板进行支护，同时W钢带布置机构5在前顶板上布置W钢带，保障前顶板的稳固性，实现掘进机的前进支护；

步骤（D5）：重复上述步骤，使得该临时支护设备随着掘进机一起向前移动。

使用该临时支护设备具备以下优点：1．为实现临时支护设备的快速支护及移动，保障巷道内有效空间充足，设备的仿生行走机构通过模仿蜘蛛的腿部结构，细化支撑部件，提高支撑能力，在支护设备的下部形成足够的支护空间；

2．为增强临时支护设备对不同顶板如凸出、凹陷、断裂等外形的支护能力，临时支护设备通过单元化支撑组件，增加支护部件与顶板之间的有效接触面积，提高支护部件对不同顶板形状的支护能力；

3．为便于后期永久支护工作展开，降低临时支护对永久支护工作的干扰，在临时支护设备中增加W钢带布置机构，辅助永久支护工作进行，提升支护效率，降低工人劳动强度；

4．为防止新掘巷道不稳定状况，产生落石损伤掘进机，减少掘进机使用寿命，在临时支护设备前方增加辅助前梁，可以对新掘进巷道进行支护，保障设备安全。

上述描述仅是对本发明较佳实施例的描述，并非对本发明范围的任何限定，本发明领域的普通技术人员根据上述揭示内容做的任何变更、修饰，均属于权利要求书的保护范围。

Claims (10)

1.一种巷道掘进中围岩顶部临时支护设备，其特征在于，包括顶梁架（1），在所述顶梁架（1）的顶面上分布有多个支撑件（2），通过所述支撑件（2）支撑巷道的顶板；

在所述顶梁架（1）的底面上间隔设置有多组仿生行走机构（3），通过所述仿生行走机构（3）驱动临时支护设备在巷道内行进；

所述顶梁架（1）前端转动链接有辅助前梁（4），在所述辅助前梁（4）上同样分布有多个所述支撑件（2），用于支撑巷道前方的围岩；

所述顶梁架（1）和所述辅助前梁（4）上分别设置有至少一组W钢带布置机构（5），通过所述W钢带布置机构（5）布设W钢带。

2.如权利要求1所述的一种巷道掘进中围岩顶部临时支护设备，其特征在于，多个所述支撑件（2）在所述顶梁架（1）的顶面上分组布设，且多组所述支撑件（2）与所述W钢带布置机构（5）间隔排列。

3.如权利要求2所述的一种巷道掘进中围岩顶部临时支护设备，其特征在于，所述支撑件（2）包括顶部油缸（201）和接顶头（202），所述顶部油缸（201）的活塞杆上固设有万向球槽（203），所述接顶头（202）上固设有与所述万向球槽（203）适配的万向球头（204）；每个所述支撑件（2）的顶部油缸（201）均单独连接有进油管（205），通过独立的液压油管路来实现每个所述支撑件（2）的单独控制。

4.如权利要求1所述的一种巷道掘进中围岩顶部临时支护设备，其特征在于，多组所述仿生行走机构（3）对称设置于所述顶梁架（1）两侧，每组所述仿生行走机构（3）均包括传动机构（301）、旋转基座（302）以及仿生支腿组件（303），所述传动机构（301）固设于所述顶梁架（1）的底面，所述旋转基座（302）一端与所述传动机构（301）连接，另一端与所述仿生支腿组件（303）连接，由所述传动机构（301）驱动所述旋转基座（302）以及所述仿生支腿组件（303）转动。

5.如权利要求4所述的一种巷道掘进中围岩顶部临时支护设备，其特征在于，所述仿生支腿组件（303）包括浮动油缸（3031）、和支腿立柱（3032），所述浮动油缸（3031）的缸体与所述旋转基座（302）之间通过销轴转动连接，油缸柄（3033）与所述支腿立柱（3032）之间通过销轴转动连接。

6.如权利要求5所述的一种巷道掘进中围岩顶部临时支护设备，其特征在于，所述浮动油缸（3031）与所述旋转基座（302）之间还连接有第一推动杆（3034），且所述第一推动杆（3034）一端与所述旋转基座（302）之间通过销轴转动连接，另一端与所述浮动油缸（3031）的缸体远离所述旋转基座（302）的一端通过销轴转动连接；

所述浮动油缸（3031）与支腿立柱（3032）之间还连接有第二推动杆（3035），且所述第二推动杆（3035）一端与所述浮动油缸（3031）的缸体远离所述旋转基座（302）的一端通过销轴转动连接，另一端与所述支腿立柱（3032）的端部通过销轴转动连接。

7.如权利要求6所述的一种巷道掘进中围岩顶部临时支护设备，其特征在于，所述支腿立柱（3032）远离所述浮动油缸（3031）的一端连接有圆盘底座（3036）；在所述支腿立柱（3032）与所述圆盘底座（3036）之间通过缓冲件（3037）连接；

在每根所述支腿立柱（3032）上均安装有压力计（3038），通过所述压力计（3038）实时显示该临时支护设备承受的顶板压力状态。

8.如权利要求1所述的一种巷道掘进中围岩顶部临时支护设备，其特征在于，所述W钢带布置机构（5）包括控带伸缩机构（501）、储带槽（502）和W钢带布置槽（503）；所述储带槽（502）垂直于所述顶梁架（1）设置，所述W钢带布置槽（503）一端衔接所述储带槽（502），且平行于所述顶梁架（1）设置；

在所述顶梁架（1）对应所述W钢带布置槽（503）位置开设有通槽，以供W钢带在顶板上的布置。

9.如权利要求1所述的一种巷道掘进中围岩顶部临时支护设备，其特征在于，所述辅助前梁（4）包括前探板（401），所述前探板（401）通过铰链（402）与所述顶梁架（1）转动连接；

并且，在所述前探板（401）与所述顶梁架（1）之间还连接有伸缩千斤顶（403），所述伸缩千斤顶（403）固设于所述顶梁架（1）上，伸缩杆与所述前探板（401）连接，通过所述伸缩杆的伸缩，推动所述前探板（401）相对于所述顶梁架（1）转动。

10.一种巷道掘进中围岩顶部临时支护设备的使用方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤（A）：设备移动；

步骤（A1）：首先将仿生行走机构（3）的按照左右位置，分别排序为左一仿生行走机构、左二仿生行走机构、左三仿生行走机构、左四仿生行走机构以及右一仿生行走机构、右二仿生行走机构、右三仿生行走机构、右四仿生行走机构；

步骤（A2）：移动时，左一仿生行走机构、左三仿生行走机构、右一仿生行走机构以及右三仿生行走机构保持静止，左二仿生行走机构、左四仿生行走机构、右二仿生行走机构以及右四仿生行走机构开始向前运动，移动过程依次包括提升、旋转和降落；

步骤（A3）：提升，仿生行走机构（3）的第一推动杆（3034）向回收缩，带动浮动油缸（3031）逐渐向上扬起，同时浮动油缸（3031）和第二推动杆（3035）开始向回收缩，牵引与其相连的油缸柄（3033）和支腿立柱（3032）向上提升；

步骤（A4）：旋转，在圆盘底座（3036）离开地面后，传动机构（301）内电机开始转动，旋转基座（302）在电机的驱动下旋转，使得左二仿生行走机构、左四仿生行走机构、右二仿生行走机构以及右四仿生行走机构整体向前移动；

步骤（A5）：降落，浮动油缸（3031）和第二推动杆（3035）向外伸展，同时第一推动杆（3034）向外推动浮动油缸（3031），从而将支腿立柱（3032）平稳向下降落；在降落过程中通过缓冲件（3037）进行压力缓冲，完成左二仿生行走机构、左四仿生行走机构、右二仿生行走机构以及右四仿生行走机构的降落；

步骤（A6）：在左二仿生行走机构、左四仿生行走机构、右二仿生行走机构以及右四仿生行走机构完成降落后，保持静止；左一仿生行走机构、左三仿生行走机构、右一仿生行走机构以及右三仿生行走机构重复上述的运动步骤向前移动；

步骤（A7）：当上述运动的步骤完成，该临时支护设备向前移动一步，重复运动的步骤实现该临时支护设备持续向前运动；

步骤（B）：顶板临时支护；

步骤（B1）：将该临时支护设备移动至巷道内顶板的下方，进行顶板的支护工作；

步骤（B2）：首先通过进油管（205）分别对顶部油缸（201）注入液压油，在液压油的去定下，顶部油缸（201）的活塞杆推动接顶头（202）向上运动

步骤（B3）：当接顶头（202）与凸出、凹陷、断裂的顶板接触时，接顶头（202）在万向球头（204）的作用下绕万向球槽（203）旋转或倾斜，使得接顶头（202）的顶面能够与顶板贴合接触，直至所述接顶头（202）与顶板紧密接触后，顶部油缸（201）的活塞杆停止运动；

步骤（B4）：每个支撑件（2）均通过独立的进油管（205）进油，且保证每个支撑件（2）内的液压压力相同，使得每个支撑件（2）对顶板的支撑力相同，当所有的支撑件（2）均与顶板接触并到达设定的支撑力后，停止向进油管（205）输入液压油，临时支护工作完成；

步骤（C）：W钢带布置；

步骤（C1）：顶板临时支护完成后，需要在顶板上布设W钢带；在W钢带布置机构（5）运行前，需要提前准备好规定数量的W钢带，并将其存储在储带槽（502）中；

步骤（C2）：支护工人首先进行围岩打孔，启动W钢带布置机构（5），运行控带伸缩机构（501）拨动储带槽（502）中的一片W钢带，并将W钢带拨动至W钢带布置槽（503）中；

步骤（C3）：支护工人调节W钢带在W钢带布置槽（503）中的位置，将W钢带与锚杆组合，使用锚杆钻机进行安装；

步骤（C4）：重复上述步骤，完成巷道顶板上多条W钢带的辅助布置工作；

步骤（D）：前顶板支护；

步骤（D1）：该临时支护设备在仿生行走机构（3）的带动下移动至掘进机的上方，对掘进机进行保护，并对前顶板进行支护；

步骤（D2）：随着掘进机对前方围岩进行掘进，形成巷道后，开启辅助前梁（4）；

步骤（D3）：由伸缩千斤顶（403）推动前探板（401）升起，直至前探板（401）与顶梁架（1）水平后，伸缩千斤顶（403）停止运动；

步骤（D4）：此时前探板（401）上的支撑件（2）通过注入液压油对前顶板进行支护，同时W钢带布置机构（5）在前顶板上布置W钢带；

步骤（D5）：重复上述步骤，使得该临时支护设备随着掘进机一起向前移动。

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