CN108194114A - 巷道掘进工作面临时护顶与锚杆施工一体化装置 - Google Patents

Abstract

本发明巷道掘进工作面临时护顶与锚杆施工一体化装置，包括单组支架、伸缩臂、护顶格板及旋挂锚杆钻机机构等。单组支架由两排两节支架单元通过横向伸缩梁连接而成，每节支架单元由顶梁、底座、连接顶梁与底座的立柱及垂直导杆组成，支架单元的底座的前部连接伸缩臂的一端，伸缩臂的另一端连接护顶格板及悬挂立柱。掘进机边掘进，伸缩臂边伸长护顶。通过旋挂锚杆钻机机构施工顶帮锚杆。本发明为巷道掘进提供大范围临时支护、结构简单可靠、有效保护顶锚杆锚索、减少对顶板扰动、满足“一掘多锚”工艺要求、安全性高、半机械化施工锚杆、降低了掘巷成本及人工劳动强度，施工速度提高80％以上，适用于煤矿、冶金矿山、地下工程和隧道工程等领域。

Description

巷道掘进工作面临时护顶与锚杆施工一体化装置

技术领域

本发明属于煤矿巷道掘进技术领域，具体涉及一种巷道掘进工作面临时护顶与锚杆施工一体化装置。

背景技术

煤矿采掘失衡是目前影响我国矿井高产高效生产的主要因素之一。煤矿采煤机械化信息化程度越来越高，回采速度越来越快，但巷道掘进速度确没有明显提高。煤矿顺槽掘进速度一般在200-400m/月，而回采速度在300-400m/月，而一个回采工作面顺槽长度一般为工作面走向长度的3倍左右，再加上工作面设备安装准备时间，一般工作面顺槽都需要提前2年左右掘进，导致掘进头多、工人多、效率低、维护成本高。对于特殊情况，如采用沿空掘巷，沿空巷道需要待采空区冒落压实后掘进，至少滞后上个工作面400m以上，则采掘紧张关系则更加突出。

目前有三种掘进方式，使用最多的是掘进机+单体锚杆钻机的掘进方式，即掘后即锚，此种方式是掘进一刀打一排锚杆，施工速度较慢；第二种方式是在顶板条件较好的情况下，一次掘进2-6刀，然后进行锚杆支护，这即所谓的前掘后锚，可以提高掘进速度与效率，但此种情况需要顶板条件较好，目前应用条件受限，同时有悖于施工规范；第三种方式则是目前掘进速度最快的方式，前方掘进，后方平行进行支护作业，掘支相距10m以上，需要顶板条件更加稳定，同时，设备造价高，尺寸大，搬家倒面难度大。

为了提高掘进速度，“一掘多锚”是有效的方式，但需要提供临时支护，本发明是提供一种能够提供大范围临时支护、与掘进机互不影响、顶板全程有支护、工艺满足“一掘多锚”工艺要求的装置。

发明内容

本发明的目的是提供一种能够提供大范围临时支护、与掘进机互不影响、顶板全程有支护、工艺满足“一掘多锚”工艺要求、设备轻量化、对顶板破坏程度小、稳定性高的巷道掘进工作面临时护顶与锚杆施工一体化装置。

本发明采用如下技术方案来实现的：

巷道掘进工作面临时护顶与锚杆施工一体化装置，包括单组支架、两个伸缩臂、护顶格板、两个悬挂立柱及旋挂锚杆钻机机构；其中，

单组支架包括平行设置的两个底座以及设置在对应底座上方的顶梁，两个顶梁之间通过若干平行设置的横向伸缩梁连接在一起，顶梁与对应的底座之间通过升降支撑机构连接在一起；

护顶格板的横向中轴线设置有中间轴，中间轴为中部固定两端可伸缩的油缸；

两个伸缩臂对称布置于单组支架前方，每个伸缩臂的首端与对应一个底座前部上设置的耳座连接，伸缩臂末端与护顶格板上的中间轴端部连接，每个伸缩臂的中部通过支臂油缸与对应一个底座连接；

悬挂立柱为伸缩油缸，两根悬挂立柱的顶部分别与中间轴的两端连接；

旋挂锚杆钻机机构包括两个旋挂油缸、1个固锚箱、若干台锚杆钻机及两个转动油缸，每个旋挂油缸一端与中间轴端头连接，另一端与固锚箱连接，若干台锚杆钻机固定在固锚箱上部，每个旋挂油缸中部通过转动油缸与对应伸缩臂的前端连接。

本发明进一步的改进在于，升降支撑机构包括连接在顶梁与对应的底座之间的垂直导杆以及设置在垂直导杆两侧的两个立柱。

本发明进一步的改进在于，垂直导杆包括导向套以及一端套装在导向套内的导向杆，导向套的底部设置在底座上，导向杆的另一端连接在对应的顶梁上。

本发明进一步的改进在于，升降支撑机构包括连接在顶梁与对应的底座之间的四连杆机构以及设置在四连杆机构两侧的两个立柱。

本发明进一步的改进在于，伸缩臂包括一节臂、二节臂和上部伸缩油缸，一节臂一端连接底座前端，另一端外套接于二节臂一端，二节臂另一端连接中间轴，上部伸缩油缸置于伸缩臂外部上方，且上部伸缩油缸一端连接一节臂，另一端连接二节臂。

本发明进一步的改进在于，护顶格板的平面轮廓形状为长方形，横向有条形镂空，护顶格板上方均匀间隔设置有若干垫块。

本发明进一步的改进在于，锚杆钻机的数量为2-4台。

本发明进一步的改进在于，每个底座水平方向上设有若干与底座垂直布置的侧向油缸，用于调整该装置与巷道两帮的间隙。

本发明具有如下有益的技术效果：

本发明提供的巷道掘进工作面临时护顶与锚杆施工一体化装置，设备结构简单可靠；重量轻；通过两侧伸出油缸支帮产生的摩擦力拉动单组支架，减少了对护顶格板的扰动；两排单元支架之间采用横向伸缩梁刚性连接,改变了采用横向连接的方式，结构整体性高，稳定性大幅提高；将“一掘一锚”优化为“一掘多锚”，实现了顶锚杆、锚索与帮锚杆的平行作业，提高了掘进速度，现场施工显示，施工速度提高80％以上。

进一步，护顶格板上设置垫块，便于施工，可有效躲避保护顶板锚杆锚索。

本发明可广泛应用于煤矿、冶金矿山、地下工程、隧道工程和国防工程等领域。

附图说明

图1是本发明巷道掘进工作面临时护顶与锚杆施工一体化装置三维图；

图2是本发明巷道掘进工作面临时护顶与锚杆施工一体化装置主视图；

图3是本发明巷道掘进工作面临时护顶与锚杆施工一体化装置平面图；

图4是本发明巷道掘进工作面临时护顶与锚杆施工一体化装置侧视图；

图5是本发明巷道掘进工作面临时护顶与锚杆施工一体化装置与掘进工作面的掘进机、输送皮带位置关系三维示意图。

图6是本发明巷道掘进工作面临时护顶与锚杆施工一体化装置垂直导杆改为四连杆三维图。

图中：1-顶梁；2-底座；2-1-侧向油缸，3-立柱；4-垂直导杆；4-1-导向杆；4-2-导向套；4-3-四连杆机构；5-横向伸缩梁；6-伸缩臂；6-1-一节臂；6-2-二节臂；6-3-上部伸缩油缸；7-耳座；8-护顶格板；9-中间轴；10-支臂油缸；11-悬挂立柱；12-垫块；13-旋挂油缸；14-固锚箱；15-锚杆钻机；16-转动油缸；17-掘进机；18-输送皮带。

具体实施方式

以下结合附图和实施例对本发明做出进一步的说明。

实施例1

如图1至图6所示，本发明提供的巷道掘进工作面临时护顶与锚杆施工一体化装置，包括单组支架、两个伸缩臂7、护顶格板10、悬挂立柱11及旋挂锚杆钻机机构；其中，单组支架由两排共两节支架单元通过横向伸缩梁5连接而成，两排支架单元的顶梁1通过横向伸缩梁5连接，每节支架单元包括顶梁1、底座2，以及连接顶梁1与底座2的立柱3及垂直导杆4；伸缩臂6置于单组支架前方，伸缩臂6首端与支架单元底座2前部上设置的耳座7连接，伸缩臂6末端与护顶格板8上的中间轴9连接，伸缩臂6中部通过支臂油缸10与单元支架底座2连接，每节支架单元前部连接一根伸缩臂6；护顶格板8横向中轴线设有中间轴9，中间轴9两端均与一根伸缩臂6末端及一根悬挂立柱11连接，中间轴9为中部固定两端可伸缩的油缸；悬挂立柱11为伸缩油缸，顶部与中间轴9连接；旋挂锚杆钻机机构由两个旋挂油缸13、1个固锚箱14、2-4台锚杆钻机15及两个转动油缸16组成，旋挂油缸13一端与中间轴9连接，另一端与固锚箱14连接，固锚箱14上部固定4台锚杆钻机15，旋挂油缸13中部通过转动油缸与伸缩臂6前端连接。此外，每个底座2水平方向上设有若干与底座2垂直布置的侧向油缸2-1，用于调整该装置与巷道两帮的间隙。

伸缩臂由一节臂6-1、二节臂6-2、上部伸缩油缸6-3组成，一节臂6-1一端连接底座2前端，另一端外套接于二节臂6-2一端，二节臂6-2另一端连接中间轴9，上部伸缩油缸6-3置于伸缩臂6外部上方，上部伸缩油缸6-3一端连接一节臂6-1，另一端连接二节臂6-2。

护顶格板8的平面轮廓形状为长方形，横向有条形镂空，护顶格板8上方均匀间隔设置垫块12。

垂直导杆4由导向套4-2与导向杆4-1组成，导向杆4-1上部与顶梁1连接，下部置于导向套4-2内部，导向套4-2下部与底座2连接。

工程地质条件为：顺槽断面为宽度5.6米，高度3.5米，煤层厚度6.0米，留顶煤掘进，顶煤厚度2.5米，掘进工作面采用掘进机17掘进，掘进机17宽度2.8米，高度1.7米，长度10米，掘进机13后方连接有输送皮带18，输送皮带18宽度1.4米，掘进机17布置在超前临时支护装置的内部，即中间为掘进机17、两侧分别为两排支架单元，伸缩臂6伸出越过掘进机17到达掘进工作面煤壁。

本发明的作业步骤如下：

1)掘进机17割煤一刀，每刀步距1.0米；

2)伸缩臂6水平伸长1.0m；

3)循环上述1)和2)的步骤5次，达到一个大循环步距5.0米，然后放下悬挂立柱11，悬挂立柱11注液支起护顶格板8，中间轴9注液两端伸出支帮；

4)收缩转动油缸16，放下旋挂锚杆钻机机构，固锚箱14移动至底板上到位，锚杆钻机15立正；

5)作业人员进入护顶格板8下部空间，6人平行作业施工顶部锚杆锚索、2人施工帮锚杆，完成顶板与帮部支护施工后退出；

6)降下单组支架的顶梁1；

7)收缩上部伸缩油缸6-3，向前连续拉动单组支架，拉动距离为5m，然后升起顶梁1，支撑顶板；

8)往后旋转旋挂锚杆钻机机构及悬挂立柱11，至水平位置，同时收回中间轴9两端；

9)降下护顶格板8，在其上铺金属网后升起支顶；

10)进入下一大循环，重复步骤1)至9)，直至完成整条顺槽的掘进支护作业。

实施例2

将巷道掘进工作面临时护顶与锚杆施工一体化装置的垂直导杆4改为四连杆机构4-3，其他结构与工艺与实施例1相同。

巷道掘进工作面临时护顶与锚杆施工一体化装置为掘进提供强力临时支护，提高掘进速度80％以上，更为安全、高效，适用于煤矿、冶金矿山、地下工程、隧道工程等领域。

Claims (8)

1.巷道掘进工作面临时护顶与锚杆施工一体化装置，其特征在于，包括单组支架、两个伸缩臂(6)、护顶格板(8)、两个悬挂立柱(11)及旋挂锚杆钻机机构；其中，

单组支架包括平行设置的两个底座(2)以及设置在对应底座(2)上方的顶梁(1)，两个顶梁(1)之间通过若干平行设置的横向伸缩梁(5)连接在一起，顶梁(1)与对应的底座(2)之间通过升降支撑机构连接在一起；

护顶格板(8)的横向中轴线设置有中间轴(9)，中间轴(9)为中部固定两端可伸缩的油缸；

两个伸缩臂(6)对称布置于单组支架前方，每个伸缩臂(6)的首端与对应一个底座(2)前部上设置的耳座(7)连接，伸缩臂(6)末端与护顶格板(8)上的中间轴(9)端部连接，每个伸缩臂(6)的中部通过支臂油缸(10)与对应一个底座(2)连接；

悬挂立柱(11)为伸缩油缸，两根悬挂立柱(11)的顶部分别与中间轴(9)的两端连接；

旋挂锚杆钻机机构包括两个旋挂油缸(13)、1个固锚箱(14)、若干台锚杆钻机(15)及两个转动油缸(16)，每个旋挂油缸(13)一端与中间轴(9)端头连接，另一端与固锚箱(14)连接，若干台锚杆钻机(15)固定在固锚箱(14)上部，每个旋挂油缸(13)中部通过转动油缸(16)与对应伸缩臂(6)的前端连接。

2.根据权利要求1所述的巷道掘进工作面临时护顶与锚杆施工一体化装置，其特征在于，升降支撑机构包括连接在顶梁(1)与对应的底座(2)之间的垂直导杆(4)以及设置在垂直导杆(4)两侧的两个立柱(3)。

3.根据权利要求2所述的巷道掘进工作面临时护顶与锚杆施工一体化装置，其特征在于，垂直导杆(4)包括导向套(4-2)以及一端套装在导向套(4-2)内的导向杆(4-1)，导向套(4-2)的底部设置在底座(2)上，导向杆(4-1)的另一端连接在对应的顶梁(1)上。

4.根据权利要求1所述的巷道掘进工作面临时护顶与锚杆施工一体化装置，其特征在于，升降支撑机构包括连接在顶梁(1)与对应的底座(2)之间的四连杆机构(4-3)以及设置在四连杆机构(4-3)两侧的两个立柱(3)。

5.根据权利要求1所述的巷道掘进工作面临时护顶与锚杆施工一体化装置，其特征在于，伸缩臂包括一节臂(6-1)、二节臂(6-2)和上部伸缩油缸(6-3)，一节臂(6-1)一端连接底座(2)前端，另一端外套接于二节臂(6-2)一端，二节臂(6-2)另一端连接中间轴(9)，上部伸缩油缸(6-3)置于伸缩臂(6)外部上方，且上部伸缩油缸(6-3)一端连接一节臂(6-1)，另一端连接二节臂(6-2)。

6.根据权利要求1所述的巷道掘进工作面临时护顶与锚杆施工一体化装置，其特征在于，护顶格板(8)的平面轮廓形状为长方形，横向有条形镂空，护顶格板(8)上方均匀间隔设置有若干垫块(12)。

7.根据权利要求1所述的巷道掘进工作面临时护顶与锚杆施工一体化装置，其特征在于，锚杆钻机(15)的数量为2-4台。

8.根据权利要求1所述的巷道掘进工作面临时护顶与锚杆施工一体化装置，其特征在于，每个底座(2)水平方向上设有若干与底座(2)垂直布置的侧向油缸(2-1)，用于调整该装置与巷道两帮的间隙。