CN117052451A - 综采回撤工作面掩护与牵引系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种综采回撤工作面掩护与牵引系统，包括负载移动支撑掩护系统和强力牵引系统，负载移动支撑掩护系统通过上滚轮、前下滚轮和后下滚轮的配合，在矿井塌陷区域进行负载移动。强力牵引系统合理利用有限空间，在小范围内通过杠杆原理输出远大于推拉装置的拉力的牵引力，克服液压支架在启动阶段静摩擦力的极大值，并使液压支架出架牵引路线按照理想路径牵引，避免各种碰撞、剐蹭。本发明提供的掩护与牵引系统使液压支架回撤工艺具备了实现自动化和智能化的可能性，实现由人工工序、工艺向智能化、现代化、装备化工序、工艺的革命性转变，极大减少矿井回撤工作面工作人员数量，实现少人、强安、高效，具有显著的进步。

Description

综采回撤工作面掩护与牵引系统

技术领域

本发明涉及煤矿综采回撤掩护技术领域，尤其是涉及一种综采回撤工作面掩护与牵引系统。

背景技术

目前煤矿综采液压支架回撤工作中，一般采用采用支打木垛、支撑圆木等方式进行掩护，替换液压支架搬运出工作面，其木材消耗大，成本很高，费事费力，也是对资源环境的极大浪费，并且支打木垛需要工作人员在非常危险的环境下进行，事故频发，并且支护效果差，经常发生液压支架等设备被冒顶塌方掩埋等问题，从而使液压支架回撤工作效率低下，并且充满危险与不确定性。

相关技术中还尝试采用类似普通液压支架的掩护支架，或者使用单体液压支撑柱配合横梁等方式进行支护、掩护，但是普遍存在支护、掩护效果差、操作危险、费时费力，支护设备容易被冒顶塌方掩埋等问题，使回撤工作效率低下，并且危险系数高、不确定性高。

搬运撤架过程中，一般采用绞车通过钢丝绳牵引，由于其牵引方向往往与液压支架出架或者移动所需要的方向不一致，所以经常需要通过滑轮改变钢丝绳的牵引方向。又由于液压支架比较重（一般几十吨，大采高的液压支架高达100吨），一方面对滑轮固点提出了非常高的要求，煤矿井下可以用来锚固的滑轮固定点很少，从而使得其牵引力方向相对单一固定，调整困难；另外一方面，操作人员需要手动拖拽、盘绕、安装钢丝绳，以普通承载50吨的钢丝绳为例，其直径为36mm，每米重量超过5.5千克，加上其僵硬的自然特性，从而使钢丝绳拖拽、盘绕、安装等工作变得极其困难，需要许多操作人员齐心协力一起配合操作。由于工况恶劣，所用钢丝绳经常造成非正常损耗，断绳事故频发，由于牵引力很大，钢丝绳断裂的弹性回抽极其危险，经常有造成人员伤亡事故的发生。因此亟待一种全新的回撤系统，实现煤矿少人增效强安。

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本发明的提出一种综采回撤工作面掩护与牵引系统。

本发明的综采回撤工作面掩护与牵引系统，包括：负载移动支撑掩护系统，所述负载移动支撑掩护系统包括水平设置的上滚轮、前下滚轮和后下滚轮，所述上滚轮位于所述前下滚轮和所述后下滚轮的上方并与其中每一者滚动接触，所述前下滚轮和所述后下滚轮在正交于所述上滚轮的轴向的第一预设方向上间隔设置并向前交替滚动实现步进，所述上滚轮的顶部与矿井巷道的顶板相抵，所述前下滚轮的底部和所述后下滚轮的底部均与矿井巷道的底板相抵；强力牵引系统，所述强力牵引系统用于将待回撤液压支架沿预设路径牵引出架，所述强力牵引系统包括基座、推拉装置、斜连杆、主连杆、可伸缩小臂和关节液压缸，所述推拉装置与所述基座相连且所述推拉装置的前端可沿第一预设方向相对所述基座伸长或收缩，所述推拉装置、所述斜连杆和所述可伸缩小臂依次铰接形成可摆动的机械臂，所述可伸缩小臂用于牵引待回撤液压支架，所述主连杆的两端分别与所述基座和所述斜连杆铰接，所述关节液压缸的两端分别与所述主连杆和所述可伸缩小臂铰接。

本发明提供的综采回撤工作面掩护与牵引系统包括负载移动支撑掩护系统和强力牵引系统，负载移动支撑掩护系统通过上滚轮、前下滚轮和后下滚轮的配合，可以实现在矿井塌陷区域进行负载移动，尤其适用于从塌陷区域向未塌陷区域方向负载移动，可承载1000吨数量级顶部压力载荷，通过上滚轮的滚动对矿井顶部产生持续支撑效果，并将塌陷区与未塌陷区隔离开来，免去了以往通过各种交替掩护的方式使掩护装置实现无负载前移的工艺与方法，彻底摒弃了采用打木垛、支撑原木等交替掩护方式替换撤出液压支架的落后工艺，节约了大量人力、物力和工作时间，极大的提高了液压支架回撤工作的安全性和效率。同时负载移动支撑掩护装置具有一定的让压功能，能够避免在负载移动时卡死。

此外，强力牵引系统合理利用有限空间，解决了矿井巷道重型输出装备与狭小作业空间的突出矛盾，在启动牵引液压支架时，强力牵引系统能够在小范围内通过杠杆原理输出远大于推拉装置的拉力的牵引力，克服液压支架在启动阶段静摩擦力的极大值，并且其通过对各驱动装置的合理控制，能够使液压支架出架牵引路线按照理想路径牵引，避免各种碰撞、剐蹭，避免出现设备损坏和危险情况，极大地提高了液压支架出架牵引工序的安全性和效率。采用负载移动支撑掩护系统进行三角区支护，为强力牵引系统提供良好的支撑掩护，保证液压支架回撤过程中的安全。

可选地，所述负载移动支撑掩护系统包括：蠕行与牵引臂、推拉液压缸和蠕行液压缸，所述推拉液压缸和所述蠕行液压缸的支持端均支撑在所述蠕行与牵引臂上，所述蠕行液压缸的伸缩端与所述前下滚轮的滚轴铰接以推动或拉动所述前下滚轮向前滚动，所述推拉液压缸的伸缩端与所述后下滚轮的滚轴铰接以推动或拉动所述后下滚轮向前滚动，所述推拉液压缸和所述蠕行液压缸交替运作，所述蠕行与牵引臂上设有制动件，所述制动件用于阻止所述蠕行与牵引臂向后移动。

可选地，所述蠕行与牵引臂包括下滑板和液压缸保护罩，所述蠕行液压缸的后端支撑在所述下滑板的上表面、前端与所述前下滚轮的滚轴铰接，所述推拉液压缸的后端支撑在所述下滑板的上表面、前端与所述后下滚轮的滚轴铰接，所述液压缸保护罩扣在所述推拉液压缸和所述蠕行液压缸的上方并与所述后下滚轮的滚轴铰接；所述制动件为尾锚，所述尾锚与所述液压缸保护罩的尾部铰接并在一定角度范围内可相对转动，所述尾锚从与所述液压缸保护罩的连接处向后向下倾斜，所述尾锚的底端与所述底板接触，以在所述液压缸保护罩有向后移动的趋势时压迫所述底板起制动作用，并在所述液压缸保护罩向前移动时脱离所述底板。

可选地，所述蠕行与牵引臂的底面位于所述前下滚轮的中轴线和所述后下滚轮的中轴线的下方并与所述底板之间具有间隔。

可选地，所述负载移动支撑掩护系统包括第一滚轮连接架和第二滚轮连接架，所述第一滚轮连接架与所述上滚轮和所述前下滚轮中的每一者限位转动连接，所述第二滚轮连接架与所述上滚轮和所述后下滚轮中的每一者限位转动连接；和/或，所述上滚轮的半径与所述前下滚轮的半径之比为1:1-4:1；和/或，所述上滚轮的半径与所述后下滚轮的半径之比为1:1-4:1。

可选地，所述负载移动支撑掩护系统还包括：若干支护装置，所述若干支护装置在正交于所述第一预设方向的第二预设方向上排布，所述支护装置包括支护装置架体和可沿所述第一预设方向伸缩的伸缩杆；强力推移横梁及中继支架，所述强力推移横梁及中继支架和所述支护装置架体均具有支撑在所述顶板上的支撑状态和脱离所述顶板的降架状态，若干所述伸缩杆和所述蠕行与牵引臂均与所述强力推移横梁及中继支架铰接，所述强力推移横梁及中继支架在若干所述伸缩杆的作用下沿所述第一预设方向向前步进。

可选地，所述强力牵引系统包括步进装置，所述步进装置包括至少一个可沿第一预设方向伸长或收缩的推拉杆，所述推拉杆的端部与所述基座相连，用于沿所述第一预设方向驱动所述基座向前步进。

可选地，所述步进装置包括若干掩护支架，若干所述掩护支架在正交于所述第一预设方向的第二预设方向上排布，所述掩护支架包括支架架体和至少一个推拉杆，所述推拉杆沿所述第一预设方向相对所述支架架体伸长或收缩，所述支架架体具有支撑在矿井顶板的升架状态和脱离矿井顶板的降架状态，若干所述掩护支架的支架架体依次降架后在所述推拉杆的作用下向前步进。

可选地，所述基座包括掩护升降架和底座，所述掩护升降架具有支撑在矿井顶板的升架状态和脱离矿井顶板的降架状态，所述推拉装置设在所述掩护升降架上，所述掩护升降架的前端和所述推拉杆的前端与所述底座铰接，所述主连杆的所述一端与所述底座铰接。

可选地，所述步进装置包括两个推拉杆，两个所述推拉杆与所述底座的两个铰接点位和所述掩护升降架与所述底座的铰接点位形成三角形分布。

附图说明

图1是本发明实施例提供的综采回撤工作面掩护与牵引系统在巷道中的布置示意图。

图2是本发明实施例提供的综采回撤工作面掩护与牵引系统布置示意图。

图3是本发明实施例提供的负载移动支撑掩护装置的结构示意图。

图4是本发明实施例提供的负载移动支撑掩护装置蠕行功能S1过程示意图。

图5是本发明实施例提供的负载移动支撑掩护装置支撑受力示意图。

图6是本发明实施例提供的负载移动支撑掩护系统结构示意图。

图7是本发明实施例提供的负载移动支撑掩护系统步进前移功能S2过程示意图。

图8是本发明实施例提供的强力牵引系统的结构示意图。

图9是本发明实施例提供的强力牵引系统的部分结构示意图。

图10a-10c是本发明实施例提供的强力牵引系统拉架功能S3的实现过程示意图。

图11是本发明实施例提供的强力牵引系统在牵引初始阶段的受力分析简化标注示意图。

图12是本发明实施例提供的强力牵引系统在牵引初始阶段机械臂末端牵引力变化示意图。

图13是本发明实施例提供的强力牵引系统步进前移功能S4过程示意图。

附图标记：

顶板001、底板002、

负载移动支撑掩护装置100、上滚轮101、前下滚轮102、后下滚轮103、第一滚轮连接架1041、第二滚轮连接架1042、前下滚轮轴105、后下滚轮轴106、蠕行与牵引臂199、下滑板107、液压缸保护罩108、尾锚109、推拉液压缸110、滑动铰接耳板111、蠕行液压缸112、双铰接耳113、

第一支护装置200、第二支护装置300、支护装置架体301、液压支撑杆3011、顶部掩护梁3012、伸缩杆302、

第一掩护支架400、第一支架架体401、第一液压支撑杆4011、第一顶部掩护梁4012、第一推拉杆402、

第二掩护支架500、第二支架架体501、第二液压支撑杆5011、第二顶部掩护梁5012、第二推拉杆502、

掩护升降架601、推拉装置602、

强力牵引机械臂及其底座推移横梁700、基座701、底座7011、斜连杆702、主连杆703、小臂外套筒704、小臂内套筒705、小臂伸缩液压缸706、关节液压缸708、

液压支架列排800、待回撤液压支架801、

强力推移横梁及中继支架900、临时中继支架901、液压伸缩杆902、底部支撑梁903。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

下面根据图1-图13描述本发明实施例提供的综采回撤工作面掩护与牵引系统，综采回撤工作面掩护与牵引系统包括负载移动支撑掩护装置100和强力牵引系统。负载移动支撑掩护装置100用于支撑在矿井巷道的顶板001和底板002之间，起支撑作用，强力牵引系统用于将液压支架列排800中的待回撤液压支架801沿预设路径牵引出架。

负载移动支撑掩护装置100包括上滚轮101、前下滚轮102和后下滚轮103。上滚轮101、前下滚轮102、后下滚轮103的轴线均水平设置，且上滚轮101、前下滚轮102、后下滚轮103的轴向相互平行。上滚轮101位于前下滚轮102和后下滚轮103的上方并与前下滚轮102和后下滚轮103中的每一者滚动接触，滚动接触是指当前下滚轮102和后下滚轮103中的任一者滚动时，上滚轮101反向转动。前下滚轮102和后下滚轮103在正交于上滚轮101的轴向（即前下滚轮102的轴向或后下滚轮103的轴向）的第一预设方向上间隔设置。由于上滚轮101位于前下滚轮102和后下滚轮103的上方，上滚轮101的顶部与顶板001相抵，前下滚轮102的底部和后下滚轮103的底部则均与底板002相抵。

由此上滚轮101、前下滚轮102和后下滚轮103实现对巷道顶板001和底板002的支撑，在上滚轮101与矿井顶板001接触受载后直接通过前下滚轮102和后下滚轮103传导至矿井底板002，减少了滚轮连接架与前下滚轮102和后下滚轮103连接轴承的载荷，使负载移动支撑掩护装置100具备了可承受1000吨数量级的支撑载荷的可能。同时由于上滚轮101与前下滚轮102和后下滚轮103在负载移动支撑掩护装置100带载前移时转动方向正好相反，也就是说当前下滚轮102或后下滚轮103相对底板002向前滚动时，上滚轮101相对顶板001同样向前滚动，避免了上滚轮101与顶板001之间的摩擦，从而极大的减少了上滚轮101前移时所需要的牵引力，并且上滚轮101与矿井顶板001相对滚动前移，能最大程度降低负载移动支撑掩护装置100移动时对顶板001的摩擦损坏。

前下滚轮102和后下滚轮103沿所述第一预设方向向前交替滚动实现步进，同时使负载移动支撑掩护装置100在高支撑状态和低支撑状态之间转换。具体地，随着前下滚轮102和后下滚轮103向前交替滚动，前下滚轮102和后下滚轮103在所述第一预设方向上靠近或远离，由于上滚轮101位于前下滚轮102和后下滚轮103的上方并与两者滚动接触，当前下滚轮102和后下滚轮103相对靠近，上滚轮101向上移动，负载移动支撑掩护装置100的整体高度升高，直至处于高支撑状态，当前下滚轮102和后下滚轮103相对远离，上滚轮101向下移动，负载移动支撑掩护装置100的整体高度降低，直至处于低支撑状态。

可以理解的是，处于高支撑状态的负载移动支撑掩护装置100的整体高度高于处于低支撑状态的负载移动支撑掩护装置100的整体高度。同时可以理解的是，负载移动支撑掩护装置100的高度与前下滚轮102和后下滚轮103之间的间距有关，因此在前下滚轮102和后下滚轮103向前交替滚动的过程中，实现负载移动支撑掩护装置100的高度的适当调整（高支撑状态与低支撑状态的转换），防止顶板001来压或者巷道起伏时将负载移动支撑掩护装置100卡死，并能使负载移动支撑掩护装置100具有一定的让压功能。

下面以前下滚轮102和后下滚轮103相对靠近时作为初始状态描述负载移动支撑掩护装置100的运作方法：

前下滚轮102和后下滚轮103相对靠近彼此，负载移动支撑掩护装置100处于高支撑状态；

前下滚轮102沿所述第一预设方向向前滚动一定距离，同时前下滚轮102相对远离后下滚轮103，前下滚轮102和后下滚轮103之间的间距增大，以使上滚轮101向前下方向运动，负载移动支撑掩护装置100的整体支撑高度下降，从高支撑状态向低支撑状态转换；

后下滚轮103沿所述第一预设方向向前滚动一定距离，前下滚轮102和后下滚轮103之间的间距减小，上滚轮101向前上方向运动，负载移动支撑掩护装置100的整体支撑高度上升，从低支撑状态转换至高支撑状态，由此负载移动支撑掩护装置100实现整体向前步进。

强力牵引系统包括强力牵引机械臂及其底座推移横梁700和推拉装置602，强力牵引机械臂及其底座推移横梁700包括基座701、斜连杆702、主连杆703、可伸缩小臂和关节液压缸708。

可伸缩小臂具有可伸缩功能，在一些实施例中，可伸缩小臂包括：小臂外套筒704、小臂内套筒705和小臂伸缩液压缸706，小臂外套筒704套设小臂内套筒705且两者可滑动地设置，小臂伸缩液压缸706位于小臂外套筒704内并与小臂内套筒705相连用于推拉小臂内套筒705，以实现小臂内套筒705相对小臂外套筒704伸缩。小臂伸缩液压缸706伸长将小臂内套筒705相对小臂外套筒704向外推出，可伸缩小臂处于伸长状态，小臂伸缩液压缸706收缩将小臂内套筒705拉入小臂外套筒704内部，可伸缩小臂处于收缩状态。

推拉装置602与基座701相连且推拉装置602的前端可沿第一预设方向相对基座701伸长或收缩，推拉装置602、斜连杆702和所述可伸缩小臂依次铰接形成可摆动的机械臂。具体地，斜连杆702的一端与推拉装置602的前端铰接，斜连杆702的另一端与可伸缩小臂的一端铰接，可伸缩小臂的另一端用于牵引待回撤的液压支架。主连杆703的一端与基座701铰接，主连杆703的另一端与斜连杆702铰接，关节液压缸708的一端与主连杆703铰接，关节液压缸708的另一端与可伸缩小臂铰接，推拉装置602用于推拉斜连杆702以使斜连杆702摆动，关节液压缸708用于推拉可伸缩小臂以使可伸缩小臂摆动。

基于本发明实施例提供的综采回撤工作面掩护与牵引系统的液压支架回撤方法，具体包括：负载移动支撑掩护系统的支撑掩护方法，以及强力牵引系统的牵引方法。

其中，负载移动支撑掩护系统的支撑掩护方法包括：

前下滚轮102向前滚动，以使上滚轮101向前下方运动，负载移动支撑掩护装置100的支撑高度下降；

后下滚轮103向前滚动，以使上滚轮101向前上方运动，负载移动支撑掩护装置100的支撑高度上升，负载移动支撑掩护装置100实现整体向前步进；

强力牵引系统的牵引方法包括：

推拉装置602、关节液压缸708和所述可伸缩小臂均处于伸长状态，将所述可伸缩小臂的端部与待回撤液压支架801铰接；

控制推拉装置602收缩，斜连杆702在主连杆703的作用下做回转运动，同时控制关节液压缸708收缩，以带动所述可伸缩小臂沿预定轨迹将待回撤液压支架801牵引出架，待回撤液压支架801降载并由静止变为滑动后，控制所述可伸缩小臂收缩完成出架动作；

控制关节液压缸708伸长，同时控制所述可伸缩小臂伸长，使可伸缩小臂沿预定轨迹将待回撤液压支架801进行掉向；

将完成掉向的待回撤液压支架801被其他牵引设备牵出后，控制关节液压缸708、推拉装置602和所述可伸缩小臂收缩，准备进行下一个液压支架的回撤。

强力牵引系统在回撤液压支架时受力分析简图如图11所示。其中，AC连线指代斜连杆702，BD连线指代主连杆703，MN连线指代关节液压缸708，CE连线指代所述可伸缩小臂，力F指代推拉装置602的拉力，力F的方向沿所述第一预设方向，力G指代所述可伸缩小臂的拉力，点E与待回撤液压支架801铰接，点D与基座701铰接。

机械臂在牵引时，MN（关节液压缸708）可以看作为长度可变的刚性连杆，则四边形CBMN可看作一个整体，以点B为支点旋转。设AB长度为l ₁，BC长度为l ₂，连杆AC此时转过的转角为，连杆CE长度为l ₃且与第二预设方向的夹角为/>，所述第二预设方向和所述第一预设方向均为水平方向且所述第二预设方向正交于所述第一预设方向，那么CE与AC的夹角即为/>。推拉装置602施加水平恒力F，可伸缩小臂牵引处则会产生沿CE方向的牵引力G，则F相对于点B的力臂为/>，G相对于点B的力臂为/>，又因为连杆BD对连杆AC的力均经过支点B，因此根据力矩公式有：

又因为在牵引过程中，希望点E能够先沿着所述第二预设方向进行运动，以使液压支架能够沿所述第二预设方向顺利出架，所以杆AC与杆CE的长度在水平方向的投影相等，即：

牵引力在所述第二预设方向上的分力为/>，末端点E在所述第二预设方向上移动的位移为：

作为示例，使l ₁ =1150mm，l ₂ =650mm，l ₃ =3340mm，带入上述方程，假设初始施加的水平恒力F为100吨，那么牵引力G在竖直方向的分力随变化的曲线图如图12所示。从图中可以很明显看出，机械臂在初始启动时刻处于省力杠杆状态，理论上牵引力从无限大开始，在末端移动50mm左右时仍然能提供推拉装置602输出力F的6倍值，即600吨。随着牵引距离增加，牵引力G逐渐与推拉装置602输出力F接近。由于液压支架出架的起步阶段极易由于顶板来压或者底板下沉以及本来的静摩擦力等等原因造成起步困难，但是一旦液压支架由静止转为滑动，液压支架的牵引力需求就会大幅降低，因此本发明实施例提供的强力牵引系统的这种输出特性非常符合应用于液压支架出架牵引。

本发明实施例提供的综采回撤工作面掩护与牵引系统包括负载移动支撑掩护系统和强力牵引系统，负载移动支撑掩护系统通过上滚轮、前下滚轮和后下滚轮的配合，可以实现在矿井塌陷区域进行负载移动，尤其适用于从塌陷区域向未塌陷区域方向负载移动，可承载1000吨数量级顶部压力载荷，通过上滚轮的滚动对矿井顶部产生持续支撑效果，并将塌陷区与未塌陷区隔离开来，免去了以往通过各种交替掩护的方式使掩护装置实现无负载前移的工艺与方法，彻底摒弃了采用打木垛、支撑原木等交替掩护方式替换撤出液压支架的落后工艺，节约了大量人力、物力和工作时间，极大的提高了液压支架回撤工作的安全性和效率。同时负载移动支撑掩护装置具有一定的让压功能，能够避免在负载移动时卡死。

此外，强力牵引系统合理利用有限空间，解决了矿井巷道重型输出装备与狭小作业空间的突出矛盾，在启动牵引液压支架时，强力牵引系统能够在小范围内通过杠杆原理输出远大于推拉装置的拉力的牵引力，克服液压支架在启动阶段静摩擦力的极大值，并且其通过对各驱动装置的合理控制，能够使液压支架出架牵引路线按照理想路径牵引，避免各种碰撞、剐蹭，避免出现设备损坏和危险情况，极大地提高了液压支架出架牵引工序的安全性和效率。采用负载移动支撑掩护系统进行三角区支护，为强力牵引系统提供良好的支撑掩护，保证液压支架回撤过程中的安全。

整套系统使液压支架回撤工艺具备了实现自动化和智能化的可能性，实现由人工工序、工艺向智能化、现代化、装备化工序、工艺的革命性转变，具有显著的进步性。这将极大减少矿井回撤工作面工作人员数量，实现少人、强安、高效，其经济、社会效益将显而易见。

在一些实施例中，前下滚轮102包括前下滚轮轴105，后下滚轮103包括后下滚轮轴106，通过驱动前下滚轮轴105可以驱动前下滚轮102滚动，通过驱动后下滚轮轴106可以驱动后下滚轮103滚动。

在一些实施例中，如图3所示，负载移动支撑掩护装置100还包括蠕行与牵引臂199、推拉液压缸110和蠕行液压缸112。推拉液压缸110和蠕行液压缸112均具有支持端和伸缩端，推拉液压缸110和蠕行液压缸112的支持端均支撑在蠕行与牵引臂199上。蠕行液压缸112的伸缩端与前下滚轮102的滚轴（前下滚轮轴105）铰接以推动或拉动前下滚轮102沿第一预设方向向前滚动，推拉液压缸110的伸缩端与后下滚轮103的滚轴（后下滚轮轴106）铰接以推动或拉动后下滚轮103沿第一预设方向向前滚动。

例如，蠕行液压缸112的支持端为其后端，伸缩端为其前端，蠕行液压缸112位于前下滚轮102的后方，蠕行液压缸112伸长以推动前下滚轮102沿第一预设方向向前滚动。或者，蠕行液压缸112的支持端为其前端，伸缩端为其后端，蠕行液压缸112位于前下滚轮102的前方，蠕行液压缸112收缩以拉动前下滚轮102沿第一预设方向向前滚动。推拉液压缸110同理。

采用推拉液压缸110和蠕行液压缸112驱动前下滚轮102和后下滚轮103向前滚动，能够提供更大的推动力，避免卡死。

为了避免前下滚轮102或后下滚轮103向前滚动时蠕行与牵引臂199被相互作用力推动向后移动，在一些优选实施例中，在蠕行与牵引臂199上设有制动件，制动件用于阻止蠕行与牵引臂199向后移动。例如制动件可以通过抓地的方式阻止蠕行与牵引臂199向后移动。当前下滚轮102在蠕行液压缸112的作用下向前滚动，或者，当后下滚轮103在推拉液压缸110的作用下向前滚动，蠕行与牵引臂199由制动件提供支撑力防止后移，为蠕行液压缸112或推拉液压缸110的支撑端提供支撑力。

在一些具体实施例中，如图3所示，蠕行与牵引臂199为分体式结构，包括下滑板107和液压缸保护罩108，蠕行液压缸112的后端（支撑端）支撑在下滑板107的上表面、前端（伸缩端）与前下滚轮102的滚轴铰接，蠕行液压缸112伸长推动前下滚轮102向前滚动，推拉液压缸110的后端（支撑端）支撑在下滑板107的上表面、前端（伸缩端）与后下滚轮103的滚轴铰接，推拉液压缸110伸长推动后下滚轮103向前滚动。

液压缸保护罩108扣在推拉液压缸110和蠕行液压缸112的上方，用于保护推拉液压缸110和蠕行液压缸112。液压缸保护罩108还与后下滚轮103的滚轴（后下滚轮轴106）铰接，以与后下滚轮103同步移动。

如图3所示，在本实施例中，所述制动件为尾锚109，尾锚109与液压缸保护罩108的尾部铰接并在一定角度范围内可相对转动，即尾锚109与液压缸保护罩108的尾部限位转动连接，转动角度具有限定。尾锚109从与液压缸保护罩108的连接处向后向下倾斜，尾锚109的底端与底板002接触，以在液压缸保护罩108有向后移动的趋势时压迫底板002起制动作用，阻止液压缸保护罩108和后下滚轮103向后移动。尾锚109在液压缸保护罩108向前移动时脱离底板002，可以理解的是，后下滚轮103向前滚动时带动液压缸保护罩108向前移动，进而带动尾锚109前移。

在一些情况下，尾锚109的底端在液压缸保护罩108的作用下刺入底板002起制动作用，并在液压缸保护罩108向前移动时通过转动从底板002中脱离。

优选如图3所示，尾锚109的底端为刺状以便刺入底板002。

以图3和图4为例，后下滚轮103具有向后滚动的趋势时，压迫液压缸保护罩108向后移动，尾锚109的底端抵接底板002相对固定，液压缸保护罩108微向后移动一小段距离，尾锚109相对液压缸保护罩108逆时针转动一定角度，直到尾锚109转动到极限位置，尾锚109不再转动，液压缸保护罩108和后下滚轮103位置固定，实现制动。如图4-S102所示，尾锚109的侧面与液压缸保护罩108的尾部抵接后到达旋转的极限位置。若液压缸保护罩108继续向后移动，尾锚109的底端刺入底板002，实现更强力的制动，阻止液压缸保护罩108后移。当后下滚轮103向前移动，带动液压缸保护罩108前移，液压缸保护罩108带动尾锚109前移，尾锚109相对液压缸保护罩108顺时针旋转并从底板002中脱离。

进一步地，如图3所示，推拉液压缸110位于蠕行液压缸112的上方，蠕行与牵引臂199包括滑动铰接耳板111，蠕行液压缸112通过滑动铰接耳板111与前下滚轮102的滚轴铰接，滑动铰接耳板111位于下滑板107的上方与下滑板107可相对滑动。具体地，如图3所示，滑动铰接耳板111的前端与前下滚轮102的滚轴铰接，滑动铰接耳板111的后端与蠕行液压缸112的前端铰接。蠕行液压缸112伸长通过推动滑动铰接耳板111驱动前下滚轮102向前滚动。

在一些实施例中，下滑板107的前端连接有双铰接耳113，双铰接耳113用于与其他设备铰接。例如，如图6所示，下滑板107前端的双铰接耳113与强力推移横梁及中继支架900铰接，强力推移横梁及中继支架900起到牵引作用。

如图4所示，在尾锚109的制动作用下，随着推拉液压缸110和蠕行液压缸112的伸缩，下滑板107的前端相对液压缸保护罩108伸缩，下滑板107的伸缩配合与其铰接的设备（例如强力推移横梁及中继支架900）向前步进。如图4-S101所示，推拉液压缸110和蠕行液压缸112均处于收缩状态，下滑板107的前端相对液压缸保护罩108向前伸出，此时的状态定义为蠕行与牵引臂199的伸长状态。如图4-S103所示，推拉液压缸110和蠕行液压缸112均处于伸长状态，下滑板107的前端相对液压缸保护罩108收缩，此时的状态定义为蠕行与牵引臂199的收缩状态。

在一些实施例中，蠕行与牵引臂199的底面位于前下滚轮102的中轴线和后下滚轮103的中轴线的下方并与底板002之间具有间隔。蠕行与牵引臂199的底面在前下滚轮102和后下滚轮103压溃底板002后，直接接触巷道底板002，增加底部接触面积，防止整个设备进一步下沉。

作为示例，如图3所示，蠕行与牵引臂199包括下滑板107和液压缸保护罩108。蠕行与牵引臂199的底面为下滑板107的底面，下滑板107的底面位于前下滚轮102的中轴线和后下滚轮103的中轴线的下方并与底板002之间具有间隔。在前下滚轮102和后下滚轮103压溃底板002后，下滑板107下压直接接触巷道底板002，增加底部接触面积，防止整个设备进一步下沉。

在一些实施例中，负载移动支撑掩护装置100还包括：第一滚轮连接架1041和第二滚轮连接架1042，第一滚轮连接架1041与上滚轮101和前下滚轮102中的每一者限位转动连接，第二滚轮连接架1042与上滚轮101和后下滚轮103中的每一者限位转动连接。第一滚轮连接架1041用于限定上滚轮101和前下滚轮102的相对位置，第二滚轮连接架1042用于限定上滚轮101和后下滚轮103的相对位置。所述“限位转动连接”是指在一定角度范围内可相对转动，即转动角度具有限定。使第一滚轮连接架1041与上滚轮101和前下滚轮102中的每一者限位转动连接以避免前下滚轮102向前滚动距离过长，使第二滚轮连接架1042与上滚轮101和后下滚轮103中的每一者限位转动连接以避免后下滚轮103向前滚动距离过长。综上，第一滚轮连接架1041和第二滚轮连接架1042用于限制上滚轮101、前下滚轮102和后下滚轮103之间的相对位置，以及用于限定前下滚轮102和后下滚轮103向前步进的步距。

可选地，第一滚轮连接架1041和第二滚轮连接架1042通过限位结构实现滚轮之间的限位转动。

进一步地，为了使负载移动支撑掩护装置100的结构更稳定，使前下滚轮102为两个，后下滚轮103为两个，两个前下滚轮102的中轴线重合并同步滚动，两个后下滚轮103的中轴线重合并同步滚动。作为示例，在图3所示的实施例中，两个前下滚轮102共用一个前下滚轮轴105以实现同步滚动，两个后下滚轮103共用一个后下滚轮轴106以实现同步滚动。

可选地，上滚轮101的半径与前下滚轮102的半径之比为1:1-4:1。

可选地，上滚轮101的半径与后下滚轮103的半径之比为1:1-4:1。

下面以图4所示实施例为例详细描述负载移动支撑掩护装置100的运行方法。负载移动支撑掩护装置100置于矿井巷道顶底板之间，负载移动支撑掩护装置100的调高让压及蠕行功能S1的实现包含但不限于以下优选步骤：

S101：如图4- S101所示，推拉液压缸110和蠕行液压缸112均处于收缩状态，负载移动支撑掩护装置100处于高支撑状态，蠕行与牵引臂199处于伸长状态，此时负载移动支撑掩护装置100的状态定义为初始状态；

S102：如图4-S102所示，伸长蠕行液压缸112，蠕行液压缸112的后端以下滑板107为支撑，下滑板107在推拉液压缸110、液压缸保护罩108和尾锚109的连锁制动作用下位置不动，因此蠕行液压缸112的前端向前伸出，通过滑动铰接耳板111推动前下滚轮102向前滚动，从而使上滚轮101向前下方运动，负载移动支撑掩护装置100姿态发生调整，支撑高度随之下降，由高支撑状态向低支撑状态转换；

S103：如图4-S103所示，当蠕行液压缸112伸长至一定位置停止后，伸长推拉液压缸110，并使蠕行液压缸112处于伸长状态，前下滚轮102和下滑板107的位置不变，推拉液压缸110的后端以下滑板107为支撑，前端向前伸出推动后下滚轮103向前滚动，同时带动液压缸保护罩108向前移动，此时尾锚109在液压缸保护罩108带动下顺时针旋转，尾刺109滑出底板002，一起向前滑动，这个过程中负载移动支撑掩护装置100姿态发生调整，支撑高度也将随之上升，由低支撑状态向高支撑状态转换，并且整体产生向前移动的效果；

S104：如图4-S104使蠕行液压缸112处于浮动状态，控制推拉液压缸110收缩，使下滑板107相对底板002向前移动，在上述过程中若液压缸保护罩108向后移动，尾锚109将刺入底板002产生制动作用，移动完成后蠕行与牵引臂199回到初始状态，负载移动支撑掩护装置100的整体实现向前步进；

S105：重复上述步骤，可以使负载移动支撑掩护装置100蠕行前移。

需要说明的是，负载移动支撑掩护装置100支撑高度的变化同时可以适应一定的巷道起伏高度的变化，并产生一定的让压作用，这样可以防止负载移动支撑掩护装置100在矿井巷道中被卡死。

在一些具体实施例中，负载移动支撑掩护装置100的下滑板107的前端的双铰接耳113与强力推移横梁及中继支架900铰接。具体地，强力推移横梁及中继支架900具有支撑状态和降架状态，在支撑状态，强力推移横梁及中继支架900支撑在顶板001和底板002之间，在所述降架状态，强力推移横梁及中继支架900脱离顶板001以移动，处于支撑状态的强力推移横梁及中继支架900能够起到掩护作用和牵引作用。

具体在上述S101中，将蠕行与牵引臂199前端与强力推移横梁及中继支架900铰接连接，并使强力推移横梁及中继支架900撑顶固定；

在上述S104中，将强力推移横梁及中继支架900中的临时中继支架降架松开后，控制推拉液压缸110收缩，使下滑板107相对底板002向前移动，在其他掩护支架的推拉装置的配合下，强力推移横梁及中继支架900整体向前移动一定距离。

在另一些可替换实施例中，替代下滑板和液压缸保护罩的分体结构，蠕行与牵引臂199可以为一体式结构，制动件为尾锚，尾锚与蠕行与牵引臂199的尾部铰接并在一定角度范围内可相对转动，尾锚从与蠕行与牵引臂199的连接处向后向下倾斜并与底板002接触，以在蠕行与牵引臂199有向后移动的趋势时压迫底板002起制动作用，并在蠕行与牵引臂199向前移动时从底板002中脱离。

作为示例，具体地，蠕行液压缸112的支撑端为其后端，推拉液压缸110的支撑端为其后端，蠕行液压缸112的支撑端和推拉液压缸110的支撑端均与蠕行与牵引臂199相连，蠕行液压缸112伸长推动前下滚轮102、推拉液压缸110伸长推动后下滚轮103。

上述实施例的负载移动支撑掩护装置100的运行方法具体包括：

蠕行液压缸112和推拉液压缸110处于收缩状态，蠕行与牵引臂199位于初始状态，负载移动支撑掩护装置100处于高支撑状态；

蠕行液压缸112伸长，蠕行液压缸112的后端以蠕行与牵引臂199为支撑，蠕行与牵引臂199的后端以尾锚为支撑，蠕行液压缸112推动前下滚轮102向前滚动；

推拉液压缸110伸长，推拉液压缸110的后端以蠕行与牵引臂199为支撑，蠕行与牵引臂199的后端以尾锚为支撑，推拉液压缸110推动后下滚轮103向前滚动；

前下滚轮102和后下滚轮103向前迈进后，蠕行液压缸112和推拉液压缸110收缩，前下滚轮102和后下滚轮103由于负载相对位置保持不动，蠕行与牵引臂199前移将尾锚的底端从底板002中拉出，蠕行与牵引臂199回到初始位置。

蠕行液压缸112和推拉液压缸110收缩的同时，可以在蠕行与牵引臂199的前方设置牵引设备对其进行牵引以使蠕行与牵引臂199前移。

在另一些可替换实施例中，替代蠕行液压缸112和推拉液压缸110，前下滚轮102和后下滚轮103可分别由马达驱动向前滚动。为了避免前下滚轮102在向前滚动时后下滚轮103被推动向后滚动，避免后下滚轮103在向前滚动时带动前下滚轮102向后滚动，优选地，前下滚轮102和后下滚轮103限于向前滚动，即前下滚轮102和后下滚轮103只能向前滚动不能向后滚动，当前下滚轮102向前滚动，后下滚轮103由底板002提供的摩擦力作为抓地力，防止后移，当后下滚轮103向前滚动，前下滚轮102由底板002提供的摩擦力作为抓地力，防止后移。可以通过齿轮或马达实现对前下滚轮102和后下滚轮103滚动方向的限制。

进一步地，负载移动支撑掩护系统还包括若干支护装置和强力推移横梁及中继支架900。若干支护装置和负载移动支撑掩护装置100在正交于所述第一预设方向上的第二预设方向上排布，支护装置包括支护装置架体301和伸缩杆302，伸缩杆302可沿所述第一预设方向相对支护装置架体301伸长或收缩。

强力推移横梁及中继支架900和支护装置架体301均具有支撑在顶板001上的支撑状态和脱离顶板001的降架状态，若干伸缩杆302和蠕行与牵引臂199均与强力推移横梁及中继支架900铰接，强力推移横梁及中继支架900在若干伸缩杆302的推动下沿所述第一预设方向向前步进。

在一些具体实施例中，如图6所示，若干伸缩杆302的前端和蠕行与牵引臂199的前端均与强力推移横梁及中继支架900铰接，伸缩杆302相对支护装置架体301伸长，伸缩杆302的前端沿第一预设方向向前移动，并推动强力推移横梁及中继支架900前移，伸缩杆302相对支护装置架体301收缩，伸缩杆302的后端拉动支护装置架体301向靠近强力推移横梁及中继支架900的方向步进。

本发明实施例提供的负载移动支撑掩护系统的步进方法为：强力推移横梁及中继支架900在若干支护装置的作用下向前步进一定距离，在强力推移横梁及中继支架900的支撑掩护和牵引下，负载移动支撑掩护装置100和若干支护装置依次向前步进，从而实现负载移动支撑掩护系统在良好的掩护下，安全、稳固地沿第一预设方向负载移动。

本发明实施例提供的负载移动支撑掩护系统通过支护装置和强力推移横梁及中继支架与负载移动支撑掩护装置进行配合，实现负载移动支撑掩护装置在矿井塌陷区域内的负载移动，对矿井顶部产生持续支撑效果，并将塌陷区与未塌陷区隔离开来，免去了以往通过各种交替掩护的方式使掩护装置实现无负载前移的工艺与方法，彻底摒弃了采用打木垛、支撑原木等交替掩护方式替换撤出液压支架的落后工艺，节约了大量人力、物力和工作时间，极大的提高了液压支架回撤工作的安全性和效率。

在一些具体实施例中，如图6所示，强力推移横梁及中继支架900包括临时中继支架901、液压伸缩杆902和底部支撑梁903，底部支撑梁903沿所述第二预设方向延伸，用于与伸缩杆302的前端和负载移动支撑掩护装置100的双铰接耳113铰接。液压伸缩杆902的底部支撑在底部支撑梁903上，液压伸缩杆902的顶部支撑在临时中继支架901的底部，液压伸缩杆902可伸缩地设置以使临时中继支架901升起或降下，以使强力推移横梁及中继支架900在支撑状态和降架状态之间转换。液压伸缩杆902伸长使临时中继支架901升起，液压伸缩杆902收缩使临时中继支架901降下。

在图6所示的实施例中，液压伸缩杆902为三个，三个液压伸缩杆902在底部支撑梁903的延伸方向上间隔设置，以使支撑力更强。

在一些具体实施例中，如图6所示，所述支护装置包括两个，两个支护装置与强力推移横梁及中继支架900的铰接点位和负载移动支撑掩护装置100与强力推移横梁及中继支架900的铰接点位形成三角形分布，将强力推移横梁及中继支架900稳固于巷道底板002，防止其倾倒。在另一些可替换实施例中，所述支护装置的数量可以大于2个，具体需根据回撤液压支架种类布设，均属于本发明的保护范围。

具体地，如图6所示，支护装置包括第一支护装置200和第二支护装置300，负载移动支撑掩护装置100、第一支护装置200和第二支护装置300在所述第二预设方向上依次排布。强力推移横梁及中继支架900上设有三个铰接耳，分别与负载移动支撑掩护装置100的双铰接耳113、第一支护装置200的伸缩杆302的前端和第二支护装置300的伸缩杆302的前端铰接连接，并且三个铰接点构成三角形分布。

如图6所示，以第二支护装置300为例，伸缩杆302位于支护装置架体301底部中央并滑动设置，内置的液压缸一端铰接于伸缩杆302，另一端铰接于支护装置架体301，液压缸伸缩实现伸缩杆302的推拉动作。

如图6所示，第二支护装置300的支护装置架体301包括液压支撑杆3011和顶部掩护梁3012，液压支撑杆3011支撑在顶部掩护梁3012的底部，液压支撑杆3011可伸缩地设置以使顶部掩护梁3012升起或降下，以使第二支护装置300在升架状态和降架状态之间转换。在所述升架状态，顶部掩护梁3012升起，在所述降架状态，顶部掩护梁3012降下。第一支护装置200的结构与第二支护装置300类似，此处不作赘述。

在支护装置步进之前，液压支撑杆3011收缩使顶部掩护梁3012降下使其处于降架状态，步进完成后，液压支撑杆3011伸长使顶部掩护梁3012升起使其处于升架状态。第一支护装置200和第二支护装置300分别降架、收缩就可实现其单独向前移动，移动至合适位置时升架固定，依次轮动，实现支护装置全部前移，如此便可以实现负载移动支撑掩护系统稳固的迈步前移。

下面以图7所示实施例为例详细描述负载移动支撑掩护系统的运行方法。将负载移动支撑掩护系统布置于巷道顶底板之间，其支撑掩护及其步进前移功能S2的实现包含但不限于以下优选地方法与步骤：

S201：如图7-S200所示，将第一支护装置200的伸缩杆302前端的铰接头、第二支护装置300的伸缩杆302前端的铰接头以及蠕行与牵引臂199前端的铰接头分别与强力推移横梁及中继支架900铰接连接，使第一支护装置200的伸缩杆302、第二支护装置300的伸缩杆302处于缩回状态，支护装置架体301处于支撑掩护状态（即升架状态），强力推移横梁及中继支架900中的临时中继支架901处于支撑固定状态（即升架状态），推拉液压缸110与蠕行液压缸112处于伸长状态，负载移动支撑掩护装置100处于高支撑状态，而后将所述强力推移横梁及中继支架900中的临时中继支架901降架，使其与巷道顶板001脱离，然后使蠕行液压缸112处于浮动状态，如图7-S201所示，控制推拉液压缸110收缩的同时伸长多个伸缩杆302，使强力推移横梁及中继支架900整体前移一定距离，控制临时中继支架901升架支撑；

S202：如图7-S202所示，在强力推移横梁及中继支架900的牵引作用下，控制蠕行液压缸112处于浮动状态，控制推拉液压缸110伸长，将负载移动支撑掩护装置100的上滚轮101、前下滚轮102、后下滚轮103整体向前推动，前下滚轮102和后下滚轮103沿底板002向前滚动，上滚轮101沿顶板001向前滚动，在上述过程中如果遇到牵引力不足或者憋卡的情况，可以优选地配合使用启动负载移动支撑掩护装置100在上述实施例中的蠕行功能S1，实现负载移动支撑掩护装置100带载前移，并使矿井顶板001始终处于支撑状态；

S203：如图7-S203所示，将负载移动支撑掩护装置100推到位后，将支护装置依次降架前移，最终实现负载移动支撑掩护系统整体步进前移；

作为示例，如图7-S203a所示，将第一支护装置200降架后,收缩其伸缩杆302则可使其向前移动，然后升架支撑固定，如图7-S203b所示，将第二支护装置300的支护装置架体301降架后收缩其伸缩杆302则可使其向前移动，然后支护装置架体301升架支撑固定；

S204：重复上述S201——S203步骤可实现负载移动支撑掩护系统不断步进前移。

上述运行过程中，负载移动支撑掩护系统的强力推移横梁及中继支架900和若干支护装置的交替支撑方式，以及负载移动支撑掩护装置100的持续支撑功能，能够提供良好的支撑掩护，避免顶板001垮塌，保障所掩护人员和设备的安全。

S201中，强力推移横梁及中继支架700带动负载移动支撑掩护装置100整体前移的过程中，上滚轮101、前下滚轮102、后下滚轮103滚动，且上滚轮101与前下滚轮102和后下滚轮103的转动方向相反，使得负载移动支撑掩护装置100可以在持续支撑的状态下，向前滚动，而不会对顶板001和底板002造成摩擦损伤。

负载移动支撑掩护装置100置于矿井巷道的顶板001和底板002之间，其受力示意图如图5所示，由于上滚轮101的顶面为弧面，顶板001对上滚轮101产生前推压力（G₁）和后推压力（G₂）,S202中强力推移横梁及中继支架900向负载移动支撑掩护装置100施加牵引力F，牵引力F的方向水平向前，前推压力G₁与F之间的夹角为α，后推压力G₂与水平方向之间的夹角为β。

负载移动支撑掩护装置100能产生支撑力F₁为：

F₁=F·secα

1）α正常情况下大于60°，所以F₁正常情况下大于2F。

2）上滚轮101的后方无其他支撑设备，顶板001局部塌缩，因此正常情况下β小于α，所以顶板001对负载移动支撑掩护装置100前推压力G₁大于后推压力G₂。

综上两方面原因，这就减少了牵引负载移动支撑掩护装置100前移所需的牵引力F的大小，并且本发明实施例提供的负载移动支撑掩护系统可为负载移动支撑掩护装置100提供100吨数量级前移牵引力，完全能够满足各种工况其支撑及前移牵引力需求。

在其他可替换实施例中，步骤S201中，在第一支护装置200的伸缩杆302与第二支护装置300的伸缩杆302时，可以利用强力推移横梁及中继支架900的牵引作用，直接将负载移动支撑掩护装置100向前推动一定距离，替代步骤S202中，通过推拉液压缸110伸长将负载移动支撑掩护装置100的上滚轮101、前下滚轮102、后下滚轮103整体向前推动的步骤。

需要说明的是，还可以利用本发明实施例的负载移动支撑掩护系统，采用其他的合理的运行方式，实现负载移动支撑掩护系统的支撑掩护和向前步进，不限于上述几种实现方式。

在一些实施例中，如图8和9所示，可伸缩小臂包括小臂外套筒704、小臂内套筒705和小臂伸缩液压缸706，小臂外套筒704套设小臂内套筒705且两者可滑动地设置，小臂外套筒704起到滑动与限位作用，小臂伸缩液压缸706位于小臂外套筒704内并与小臂内套筒705相连用于推拉小臂内套筒705，以实现小臂内套筒705相对小臂外套筒704伸缩。小臂伸缩液压缸706伸长将小臂内套筒705相对小臂外套筒704向外推出，可伸缩小臂处于伸长状态，小臂伸缩液压缸706收缩将小臂内套筒705拉入小臂外套筒704内部，可伸缩小臂处于收缩状态。斜连杆702与小臂外套筒704铰接，小臂内套筒705的端部铰接有用于牵引液压支架的牵引头。

具体地，如图8和9所示，斜连杆702具有相对的第一端和第二端，小臂外套筒704具有相对的第一端和第二端，小臂内套筒705具有相对的第一端和第二端。斜连杆702的第一端与推拉装置602可伸缩的前端铰接，以使斜连杆702能够相对推拉装置602摆动。小臂外套筒704的第一端与斜连杆702铰接，以使小臂外套筒704能够相对斜连杆702摆动，小臂内套筒705的第一端从小臂外套筒704的第二端伸入小臂外套筒704内，小臂内套筒705的第二端从小臂外套筒704的第二端伸出并连接有所述牵引头。

主连杆703具有相对的第一端和第二端，关节液压缸708具有相对的第一端和第二端。如图8和9所示，主连杆703的第一端与基座701铰接，主连杆703的第二端与斜连杆702的中部铰接，关节液压缸708的第一端与主连杆703的中部铰接，关节液压缸708的第二端与小臂外套筒704的外侧面铰接。

进一步地，关节液压缸708的第二端与小臂外套筒704的靠近牵引头的端部（小臂外套筒704的第二端）的外侧面铰接，以尽可能的增大关节液压缸708对小臂外套筒704的拉力。

可选地，斜连杆702的摆动角度范围为0-90°。例如，在将待回撤液压支架801出架之前，斜连杆702位于初始位置，位于初始位置的斜连杆702的延伸方向与推拉装置602的延伸方向（即第一预设方向）相互垂直，在将待回撤液压支架801出架之后，斜连杆702在推拉装置602的拉动下逐渐摆动90°，直至摆动至与第一预设方向相互平行的位置。

在一些实施例中，如图8所示，强力牵引系统还包括步进装置，步进装置包括至少一个可沿第一预设方向伸长或收缩的推拉杆，推拉杆的端部与基座701相连，用于沿第一预设方向驱动基座701向前步进，以便驱动基座701向下一个出架位置移动，使强力牵引机械臂及其底座推移横梁700准备进行下一个待回撤液压支架801的出架。

在一些可选实施例中，如图8所示，步进装置位于基座701的后方，推拉杆（例如图8中的第一推拉杆402、第二推拉杆502）的前端与基座701进行铰接，所述推拉杆伸长以将基座701沿第一预设方向向前推动，即步进装置通过向前推动基座701使其向前步进。

在另一些可替换实施例中，步进装置位于基座701的前方，推拉杆的后端与基座701进行铰接（图中未示出），所述推拉杆收缩以将基座701沿第一预设方向向前拉动，即步进装置通过向前拉动基座701使其向前步进。

在一些实施例中，所述步进装置包括若干掩护支架（例如图8中的第一掩护支架400和第二掩护支架500），若干所述掩护支架沿所述第二预设方向依次排布，所述第二预设方向正交于所述第一预设方向。所述掩护支架包括支架架体（例如图8中的第一支架架体401、第二支架架体501）和至少一个推拉杆（例如图8中的第一推拉杆402、第二推拉杆502），推拉杆沿第一预设方向相对支架架体伸长或收缩，支架架体具有升架状态和降架状态，在升架状态，支架架体的顶部与矿井顶板相抵，在降架状态，支架架体回缩脱离矿井顶板。

在推拉杆伸长或收缩以驱动基座701向前步进时，使支架架体升架支撑在矿井顶板和底板之间，以使步进装置更稳固，驱动过程更可靠，同时掩护支架能够提供掩护支撑效果，避免巷道坍塌掩埋。在基座701向前步进完成后，使支架架体降架并收缩或伸长推拉杆以将支架架体驱动至初始状态，然后将支架架体进行升架支撑。

作为示例，如图8所示，所述步进装置包括第一掩护支架400和第二掩护支架500，第一掩护支架400和第二掩护支架500在所述第二预设方向上布设，第一掩护支架400包括第一支架架体401和第一推拉杆402，第一推拉杆402设在第一支架架体401上并沿第一预设方向相对第一支架架体401伸长或收缩，第一推拉杆402的前端与基座701铰接。第二掩护支架500包括第二支架架体501和第二推拉杆502，第二推拉杆502设在第二支架架体501上并沿第一预设方向相对第二支架架体501伸长或收缩，第二推拉杆502前端与基座701铰接。第一支架架体401和第二支架架体501具有升架状态和降架状态。

在一些实施例中，若干掩护支架的支架架体依次降架后在推拉杆的作用下向前步进，以使若干掩护支架能够交替支撑顶板，对顶板始终具有支撑作用，有效避免顶板坍塌。

作为示例，在图13所示的实施例中，第一掩护支架400和第二掩护支架500依次降架并在相应推拉杆的作用下向前步进。第一支架架体401和第二支架架体501均处于升架状态，第一推拉杆402和第二推拉杆502同时伸长沿所述第一预设方向向前推动基座701一定距离，而后将第二支架架体501降架，第一支架架体401保持升架状态，第二推拉杆502收缩带动第二支架架体501向前步进一定距离后，第二支架架体501恢复升架状态。然后第一支架架体401降架，第二支架架体501保持升架状态，第一推拉杆402收缩带动第一支架架体401向前步进一定距离后，第一支架架体401恢复升架状态。

当然在其他可替换实施例中，步进装置还可以包括其他数量的掩护支架，例如三个。

在一些实施例中，第一支架架体401包括第一液压支撑杆4011和第一顶部掩护梁4012，第一液压支撑杆4011支撑在第一顶部掩护梁4012的底部，第一液压支撑杆4011可伸缩地设置以使第一顶部掩护梁4012升起或降下，以使第一支架架体401在升架状态和降架状态之间转换。

第二支架架体501包括第二液压支撑杆5011和第二顶部掩护梁5012，第二液压支撑杆5011支撑在第二顶部掩护梁5012的底部，第二液压支撑杆5011可伸缩地设置以使第二顶部掩护梁5012升起或降下，以使第二支架架体501在升架状态和降架状态之间转换。

掩护支架步进之前，第一掩护支架400和第二掩护支架500均处于升架支撑状态。掩护支架步进开启时，第二液压支撑杆5011收缩以使第二顶部掩护梁5012降下使其处于降架状态，步进完成后，第二液压支撑杆5011伸长使第二顶部掩护梁5012升起使其处于升架状态。第一液压支撑杆4011收缩使第一顶部掩护梁4012降下使其处于降架状态，步进完成后，第一液压支撑杆4011伸长使第一顶部掩护梁4012升起使其处于升架状态。第一掩护支架400和第二掩护支架500如此分别降架、收缩就可实现其单独向前移动，实现掩护支架全部前移，如此便可以实现强力牵引系统在安全掩护的情况下的迈步前移。

在一些实施例中，基座701包括掩护升降架601和底座7011，掩护升降架601具有升架状态和降架状态，在升架状态，掩护升降架601支撑在矿井顶板和底板之间，在降架状态，掩护升降架601脱离矿井顶板。推拉装置602设在掩护升降架601上，掩护升降架601的前端与底座7011铰接。主连杆703的所述一端与底座7011铰接，即主连杆703支撑在底座7011上，以与底座7011的铰接点位为中心摆动。

进一步地，步进装置的推拉杆的前端也与底座7011铰接，因此当步进装置的推拉杆伸长以向前推动底座7011，底座7011可带动降架状态的掩护升降架601向前步进，掩护升降架601带动推拉装置602同步迈进。掩护升降架601前进后转化为升架状态进行支撑掩护。

在图8和图9所示的实施例中，第一推拉杆402与底座7011的铰接点位、第二推拉杆502与底座7011的铰接点位以及掩护升降架601与底座7011的铰接点位形成三角形分布，以将底座7011稳定固定于底板平面。

如图1和图10所示，液压支架列排800包括若干沿所述第一预设方向排布的待回撤液压支架801，所述第一预设方向为前后方向，强力牵引系统沿所述第一预设方向依次向前将待回撤液压支架801从液压支架列排800中撤出。掩护升降架601、第二掩护支架500和第一掩护支架400在与所述第一预设方向相互垂直的第二预设方向上排布，且第一掩护支架400更靠近液压支架列排800。液压支架列排800的后方为易坍塌的三角区，为避免三角区坍塌，如图1所示，在三角区中支撑设置有负载移动支撑掩护系统，以保证液压支架的回撤过程中的安全。

下面根据图10详细描述上述实施例提供的强力牵引机械臂及其底座推移横梁700的拉架功能S3的实现，S3包含但不限于以下优选地方法与步骤：

S301：将第一掩护支架400、第二掩护支架500和强力牵引机械臂及其底座推移横梁700布置于巷道合适位置，使掩护升降架601的前端与底座7011铰接，第一推拉杆402的前端与底座7011铰接，第二推拉杆502的前端与底座7011铰接，使推拉装置602的前端与斜连杆702铰接，第一支架架体401、第二支架架体501和掩护升降架601升架支撑并固定，由于掩护升降架601、第一推拉杆402和第二推拉杆502与底座7011的三个铰接点构成一个三角形分布，所以使底座7011稳定地固定在底板平面上；

S302：如图10a所示，使推拉装置602和小臂伸缩液压缸706处于伸长状态，并控制关节液压缸708伸长，使小臂内套筒705的前端与待回撤液压支架801前端足够近，使用圆环链或者专用链接耳连接将小臂内套筒705前端的牵引头与待回撤液压支架801的推拉杆前端连接；

S303：如图10b所示，控制推拉装置602收缩，斜连杆702在主连杆703的作用下做回转运动，同时控制关节液压缸708收缩使机械械臂末端，即小臂内套筒705前端按照预定轨迹牵引待回撤液压支架801出架，待回撤液压支架801降载并由静止变为滑动后，控制小臂伸缩液压缸706收缩，同时牵引出架；

S304：如图10c所示，出架动作完成后，控制控制关节液压缸708伸长，同时控制小臂伸缩液压缸706伸长，使机械臂末端，即小臂内套筒705前端按照预定轨迹牵引待回撤液压支架801完成掉向；

S305：待完成调向的待回撤液压支架801被其他牵引设备牵出巷道后，控制关节液压缸708、推拉装置602以及小臂伸缩液压缸706收缩，使机械臂处于收缩状态，准备进行下一个待回撤液压支架的出架、调向。

下面根据图13详细描述上述实施例提供的强力牵引系统掩护与步进前移功能S4的实现步骤，S4包含但不限于以下优选地方法与步骤：

S401：在上述S3的基础上，将第一推拉杆402和第二推拉杆502缩回，掩护升降架601、第一支架架体401和第二支架架体501处于支撑状态定义为初始状态，此时将掩护升降架601降架，控制第一推拉杆402和第二推拉杆502同时向前伸长，则将底座7011和掩护升降架601（即基座701）和机械臂的其他组件全部向前推进，推进到位后，将掩护升降架601升架支撑并固定；

S402：将第二支架架体501降架卸载，控制第二推拉杆502缩回，牵引第二支架架体501前移，然后第二支架架体501升架支撑并固定，完成第二掩护支架500前移；

S403：将第一支架架体401降架卸载，控制第一推拉杆402缩回，牵引第一支架架体401前移，然后第一支架架体401升架支撑并固定，完成第一掩护支架400前移；

S404：重复上述S401—S403，则整套强力牵引系统可实现步进前移。

优选地重复和交替使用申请中S3、S2、S1、S4步骤与方法，则可将液压支架列排800中的待回撤液压支架801一一撤出工作面，工序简介高效，安全可靠。

在一些实施例中，强力推移横梁及中继支架900与底座7011可连接为一体，此时，只需控制强力牵引系统中若干掩护支架的推拉杆和负载移动支撑掩护系统中若干支护装置的伸缩杆同时伸长，即可同时将掩护升降架601和负载移动支撑掩护装置100向前推出，并且能够得到更大的前移推力，前移推进的具体方法与步骤可通过S1—S4类比得出，此处不做赘述。

采用本发明实施例提供的强力牵引系统在出架牵引过程中，通过控制各驱动装置随时调整牵引方向，从而能够更好地实现液压支架的出架和调向，避免各种碰撞、剐蹭，避免出现设备损坏和危险情况，能够完全避免传统绞车牵引方式中的诸多问题和安全隐患，可以使液压支架回撤工作效率大大提高，并大大减少回撤工作面所需工作人员数量，实现减人增效强安效果，具有极高的经济价值和社会价值。

采用多个掩护支架交替掩护，掩护支架的推拉杆依次推拉实现多个掩护支架的迈步自移，替代了传统回撤工艺中采用绞车拉动掩护支架前移的步骤，液压支架出架后，采用其他撤架设备将液压支架拉架拉出巷道并装车运出等的工作步骤可以与步骤S1—S4并行作业，实现工序统筹，节省了整体回撤时间，大大提高了液压支架回撤效率。

采用负载移动支撑掩护系统进行三角区支护，免去了相关技术回撤工序中通过枕木打木垛的工序，支护强度高，能够提供良好的支撑掩护功能，彻底避免顶板网包撕裂，压架埋架等事故发生，保障所掩护人员和设备的安全。并且其能够极大的简化液压支架回撤工序与工艺，极大的提高液压支架回撤的安全性。此外，负载移动支撑掩护系统的回转迈步方式可实现对顶板、底板的无反复支撑，减少的对顶板、底板的损坏，进而减少了顶板破碎与塌方风险，并且其回负载移动的支撑方式可以使顶板一直处于支撑状态，有效避免了由于顶板失去支撑下压带来的压架风险。

综上所述，本申请提出的综采回撤工作面掩护与牵引系统极大的减少了传统回撤系统中的人工工序和大量繁重的体力劳动，实现液压支架回撤工作的高安全性、高可靠性、高效率和高效益，解决了液压支架回撤中未解决的诸多痛点问题，实现煤矿巷道液压支架回撤的自动化转型，显著提升液压支架回撤的作业效率与安全性，能够产生极大的经济、社会效益。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”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”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”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接或彼此可通讯；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或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征 “上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本发明中，术语“一个实施例”、“一些实施例”、 “示例”、“具体示例”、或“一些示例”等意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (10)

1.一种综采回撤工作面掩护与牵引系统，其特征在于，包括：

负载移动支撑掩护系统，所述负载移动支撑掩护系统包括水平设置的上滚轮、前下滚轮和后下滚轮，所述上滚轮位于所述前下滚轮和所述后下滚轮的上方并与其中每一者滚动接触，所述前下滚轮和所述后下滚轮在正交于所述上滚轮的轴向的第一预设方向上间隔设置并向前交替滚动实现步进，所述上滚轮的顶部与矿井巷道的顶板相抵，所述前下滚轮的底部和所述后下滚轮的底部均与矿井巷道的底板相抵；

强力牵引系统，所述强力牵引系统用于将待回撤液压支架沿预设路径牵引出架，所述强力牵引系统包括基座、推拉装置、斜连杆、主连杆、可伸缩小臂和关节液压缸，所述推拉装置与所述基座相连且所述推拉装置的前端可沿第一预设方向相对所述基座伸长或收缩，所述推拉装置、所述斜连杆和所述可伸缩小臂依次铰接形成可摆动的机械臂，所述可伸缩小臂用于牵引待回撤液压支架，所述主连杆的两端分别与所述基座和所述斜连杆铰接，所述关节液压缸的两端分别与所述主连杆和所述可伸缩小臂铰接。

2.根据权利要求1所述的综采回撤工作面掩护与牵引系统，其特征在于，所述负载移动支撑掩护系统包括：

蠕行与牵引臂、推拉液压缸和蠕行液压缸，所述推拉液压缸和所述蠕行液压缸的支持端均支撑在所述蠕行与牵引臂上，所述蠕行液压缸的伸缩端与所述前下滚轮的滚轴铰接以推动或拉动所述前下滚轮向前滚动，所述推拉液压缸的伸缩端与所述后下滚轮的滚轴铰接以推动或拉动所述后下滚轮向前滚动，所述推拉液压缸和所述蠕行液压缸交替运作，所述蠕行与牵引臂上设有制动件，所述制动件用于阻止所述蠕行与牵引臂向后移动。

3.根据权利要求2所述的综采回撤工作面掩护与牵引系统，其特征在于，

所述蠕行与牵引臂包括下滑板和液压缸保护罩，所述蠕行液压缸的后端支撑在所述下滑板的上表面、前端与所述前下滚轮的滚轴铰接，所述推拉液压缸的后端支撑在所述下滑板的上表面、前端与所述后下滚轮的滚轴铰接，所述液压缸保护罩扣在所述推拉液压缸和所述蠕行液压缸的上方并与所述后下滚轮的滚轴铰接；

所述制动件为尾锚，所述尾锚与所述液压缸保护罩的尾部铰接并在一定角度范围内可相对转动，所述尾锚从与所述液压缸保护罩的连接处向后向下倾斜，所述尾锚的底端与所述底板接触，以在所述液压缸保护罩有向后移动的趋势时压迫所述底板起制动作用，并在所述液压缸保护罩向前移动时脱离所述底板。

4.根据权利要求2或3所述的综采回撤工作面掩护与牵引系统，其特征在于，

所述蠕行与牵引臂的底面位于所述前下滚轮的中轴线和所述后下滚轮的中轴线的下方并与所述底板之间具有间隔。

5.根据权利要求1-3中任一项所述的综采回撤工作面掩护与牵引系统，其特征在于，

所述负载移动支撑掩护系统包括第一滚轮连接架和第二滚轮连接架，所述第一滚轮连接架与所述上滚轮和所述前下滚轮中的每一者限位转动连接，所述第二滚轮连接架与所述上滚轮和所述后下滚轮中的每一者限位转动连接；

和/或，所述上滚轮的半径与所述前下滚轮的半径之比为1:1-4:1；

和/或，所述上滚轮的半径与所述后下滚轮的半径之比为1:1-4:1。

6.根据权利要求2所述的综采回撤工作面掩护与牵引系统，其特征在于，所述负载移动支撑掩护系统还包括：

若干支护装置，所述若干支护装置在正交于所述第一预设方向的第二预设方向上排布，所述支护装置包括支护装置架体和可沿所述第一预设方向伸缩的伸缩杆；

强力推移横梁及中继支架，所述强力推移横梁及中继支架和所述支护装置架体均具有支撑在所述顶板上的支撑状态和脱离所述顶板的降架状态，若干所述伸缩杆和所述蠕行与牵引臂均与所述强力推移横梁及中继支架铰接，所述强力推移横梁及中继支架在若干所述伸缩杆的作用下沿所述第一预设方向向前步进。

7.根据权利要求1-3中任一项所述的综采回撤工作面掩护与牵引系统，其特征在于，所述强力牵引系统包括步进装置，所述步进装置包括至少一个可沿第一预设方向伸长或收缩的推拉杆，所述推拉杆的端部与所述基座相连，用于沿所述第一预设方向驱动所述基座向前步进。

8.根据权利要求7所述的综采回撤工作面掩护与牵引系统，其特征在于，所述步进装置包括若干掩护支架，若干所述掩护支架在正交于所述第一预设方向的第二预设方向上排布，所述掩护支架包括支架架体和至少一个推拉杆，所述推拉杆沿所述第一预设方向相对所述支架架体伸长或收缩，所述支架架体具有支撑在矿井顶板的升架状态和脱离矿井顶板的降架状态，若干所述掩护支架的支架架体依次降架后在所述推拉杆的作用下向前步进。

9.根据权利要求7所述的综采回撤工作面掩护与牵引系统，其特征在于，所述基座包括掩护升降架和底座，所述掩护升降架具有支撑在矿井顶板的升架状态和脱离矿井顶板的降架状态，所述推拉装置设在所述掩护升降架上，所述掩护升降架的前端和所述推拉杆的前端与所述底座铰接，所述主连杆的一端与所述底座铰接。

10.根据权利要求9所述的综采回撤工作面掩护与牵引系统，其特征在于，所述步进装置包括两个推拉杆，两个所述推拉杆与所述底座的两个铰接点位和所述掩护升降架与所述底座的铰接点位形成三角形分布。