CN201170107Y - 综掘机及时支护装置 - Google Patents

Abstract

一种综掘机及时支护装置，包括底座、顶梁及连接顶梁、底座间的液压立柱和四连杆机构组成的侧架，铰接在两个侧架之间的伸缩式连接梁和液压缸，其技术要点是：侧架的顶梁采用前顶梁或续顶梁，并列布置的带有前顶梁或续顶梁的侧架通过拱形横梁或水平横梁铰接成前支架或续支架，在拱形横梁或水平横梁上间隔分布顺梁，相邻顺梁之间设置带式护梁或伸缩式顺梁。它有效地解决了现有技术存在的支护手段落后、移架困难、需要停机作业、效率低等问题，其结构设计合理，支护操作稳定，装卸和维护方便，使用安全可靠，较好地满足了井下巷道支护与综掘机进行配套作业的要求，实现对巷道掘进工作面刚刚暴露顶板及时进行机械化支护，并掩护综掘机实现连续作业。

Description

综掘机及时支护装置

技术领域

本实用新型涉及一种矿山开采中巷道掘进作业支护装置，特别是一种可与综合机械化掘进机配合作业的综掘机及时支护装置，它对巷道掘进作业时刚刚暴露的顶板实现及时的机械化支护，并掩护综掘机实现连续作业。属于矿山机械制造及应用领域。

背景技术

目前的矿山开采，尤其是煤矿的井工开采中，巷道的掘进作业是所有其他作业的先决条件。随着综合机械化掘进机(简称“综掘机”)的普遍使用，巷道掘进的效率较传统的“打眼放炮”作业方式有了很大提高。但是，受巷道顶板岩石条件影响，普遍采用的掘进工艺是：一般掘进1～2米时就停机，用锚杆、锚索或棚梁等进行人工临时支护，然后再开机掘进1～2米，如此循环作业。这种断断续续的循环作业效率很低，使得掘进作业无法发挥综掘机的优势。有关数据显示：即便中、大型煤矿井下巷道掘进时的综掘机开机率也不足0.3，亦即超过三分之二的时间都用于了人工临时支护，其根本原因就是现有的支护手段落后，缺少一种能够掩护综掘机正常掘进并同时对掘进刚暴露的巷道顶板进行临时支护的安全设备。巷道掘进已经成为制约很多煤矿企业生产的瓶颈，据国内、外相关资料报导，目前尚无此类产品或技术的成熟应用。尽管我国自上世纪九十年代以来，也陆续出现了一些致力于解决这一问题的方案，但是无论从其设计原理上，还是从应用实践上都反映出这些方案或过于理论化，或不能适应现场实际需要。

现有的掘进作业支护装置可以大致分为三类：第一类是在现有掘进机上作些改动，将临时支护装置与综掘机合为一体，达到连续作业的目的，如专利公告号为CN2782932Y的“综掘迎头液压前探临时支护装置”、CN1987046A的“支护型连续掘进机”、CN2204334Y的“一种机掘工作面的前探支护”、CN101029570A的“掘进工作面超前支护装置”、CN200964858Y的“掘、护、锚一体化掘进设备”等，这些与综掘机固定在一起的支护装置，虽然在某种程度上解决了行走问题，但是综掘机在掘进过程中产生的巨大震动也将通过支护装置直接作用于所支护的巷道顶板，加速其破坏，同时与综掘机截割摇臂或机身的固定也容易因振动而产生各种故障；另外，该结构往往无法支护大面积的区域，仍然要依靠间歇性的人工作业。

第二类是采用平行间隔设置的棚梁加支腿(多为液压支柱)，移动采用迈步自移或循环移架的结构：如专利公告号为CN2133672A的“掘进工作面临时支架”、公告号为CN2142883A的“掘进用柔性顶梁临时支护”、公告号为CN2189645Y的“掘进头临时支护特种液压支架”、公告号为CN2851578Y的“用于巷道掘进工作面的可缩支架”等。以上专利均属于采用“滑移”顶梁的结构，这种结构的支架均应用在普通综采工作面中作为一种简易工作面支架，对于矿压不大、地质条件不复杂的煤层有一定适用性。该结构通常将两个并列布置的顶梁通过侧面的连接副并列的连接在一起，顶梁下与单体支柱相连，单体支柱直接作用在底板上。这种结构形式的支架依靠布置在两个并列顶梁之间或位于顶梁底部的推移千斤顶，相互推拉顶梁前行，但是它的移动必须借助与之相邻的支架顶梁或其他横向机构进行滑移，因而不适用于狭窄的巷道内。这些支护装置主要存在的问题：一是不能很好的解决移架后重新支护时的支架稳定性问题；二是遇有巷道起伏或底板较软时，这类结构往往会发生移架支护困难，支腿“扎底”的问题；三是无法解决掘进机最前端的及时支护问题，掘进机前端有一铲板，需要贴靠巷道两帮进行清理，所以此类支架的支腿无法设置到铲板附近，也就很难对掘进头刚暴露的顶板进行有效的及时支护。还有一部分专利公开的机构也是类似于“滑移”顶梁的一种，通过直接对顶梁进行推拉来实现移动的目的。不同的是，它们采用“主、副架”的形式，力图实现支架本身的自移行走。例如公告号为CN2178279的“滑移前探液压支架”、公告号为CN2078802的“套筒梁液压滑移支架”、公告号为CN1061829的“内外梁提柱式不空顶液压支架”、公告号为CN1071993和CN2104296的“组合式端头液压支架”，但是这类支架仅采用顶梁加单体或液压支柱的结构，无法形成稳定的架体，移动和支护过程需要大量人工作业，所以安全性差。受支架本身结构限制，在移架提腿的过程中，对顶梁产生较大弯矩，机构易产生别卡。

第三类是采用相互推拉的主、副架或多个单元支架的结构形式，如专利公告为CN100365244C的“用于巷道掘进工作面的液压支架”提出的主、副架插接的形式，对支架的稳定和支护及移动提供了有利条件，但是这种结构必然造成支架整体较宽，不利于架间布置综掘机，二者配合作业和行走也受影响，且如该专利所述，锚网和锚带等永久支护的设备仍需在支架前端进行施工，也就是说仍然需要综掘机停机进行永久支护作业，所以没有从根本上改变综掘机的作业模式。专利公告号为CN1035025C的“掘进工作面前配套支架”中提出的由多个单元支架前后拼接成整套支架的结构形式，试图实现对巷道的顶板和两帮实现全封闭的支护。但在实际生产应用中发现，该结构存在以下的问题：一是无法方便的在井下狭窄的巷道内进行安装、拆卸和维修；二是其支护和移动时的稳定性无法保证。专利公告号为CN2890341Y的“掘进液压支护支架”的技术方案是为解决“炮掘”工作面而设计的，但其无法与综掘机进行配套作业。

本发明人曾设计出专利公告号为CN200985799Y的“巷道超前支护支架”，它适用于对现有永久支护手段的巷道在采煤工作面推进时进行超前支护。该支护支架的每一架由同样的顶梁、底座和连接其中的立柱及四连杆机构组成。其两架之间由防倒千斤顶通过连接耳连接并列组成一组，前后相邻的两组架由伸缩梁和推移千斤顶连接。作业时对巷道顶板的管理在一定程度上要依赖于巷道已有的锚网、棚梁等，仍需在支架前端进行施工和巷道的预处理，其结构和支护原理不适用于在掘进工作面对掘进裸露的巷道顶板进行临时支护。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种综掘机及时支护装置，它有效地解决了现有技术存在的支护手段落后、移架困难、需要停机作业、效率低等问题，其结构设计合理，支护操作稳定，装卸和维护方便，使用安全可靠，完全符合现场及时支护的使用条件，较好地满足了井下巷道支护与综掘机进行配套作业的要求，实现对巷道掘进工作面刚刚暴露顶板及时进行机械化支护，并掩护综掘机实现连续作业。

本实用新型的目的是这样实现的：该装置包括由轴线相互平行且在同一平面内的底座、顶梁及连接顶梁、底座间的液压立柱和四连杆机构组成的侧架，铰接在两个侧架之间的伸缩式连接梁和液压缸，其技术要点是：所述侧架的顶梁采用由滑动顶梁和导向顶梁组成的前顶梁或只由固定顶梁组成的续顶梁，并列布置的带有前顶梁的侧架通过拱形横梁或水平横梁铰接成前支架，并列布置的带有续顶梁的侧架通过拱形横梁或水平横梁铰接成续支架，在所述拱形横梁或水平横梁上间隔分布顺梁，相邻顺梁之间设置带式护梁或伸缩式顺梁。

所述前顶梁的导向顶梁分别与侧架的液压立柱和四连杆机构铰接，带有滑槽的滑动顶梁组装在导向顶梁导轨上，并通过复位液压缸驱动滑动顶梁沿导向顶梁导轨往复移动，复位液压缸的一端铰接在导向顶梁上，另一端铰接在滑动顶梁上，滑动顶梁上设置与拱形横梁或水平横梁相铰接的连接耳，组装在滑动顶梁上的侧护板设置轴线水平布置的内注液液压缸，侧护板的水平面在内注液液压缸的驱动下沿滑动顶梁的顶面侧向往复移动。

所述设置在相邻顺梁之间的带式护梁由环形带及张紧环形带的托辊构成，所述托辊利用托辊轴组装在张紧支撑座内的轴支架上，所述张紧支撑座的座体固定在所述顺梁上，所述轴支架通过弹性体组装在张紧支撑座的座体内并沿座体导向槽纵向往复移动。

所述设置在相邻顺梁之间的伸缩顺梁由活动顺梁及其同步驱动液压缸组成，所述活动顺梁一端并列固定在同一联接板上，另一端插装在分别固定于拱形横梁或水平横梁的导向框架内，所述同步驱动液压缸的一端铰接在联接板上，另一端铰接在拱形横梁或水平横梁上，带动活动顺梁沿导向框架滑动。

由于本实用新型采用由滑动顶梁和导向顶梁组成的前顶梁构成稳定结构的侧架，由并列的侧架通过拱形横梁或水平横梁铰接成前支架，布置在综掘机的掘进前方，在拱形横梁上间隔分布顺梁，相邻顺梁之间设置带式护梁或伸缩式顺梁，其结构设计合理，所以前支架的前顶梁和设置在相邻顺梁之间的伸缩式顺梁或带式护梁，以滑动配合的方式前移，避免前支架在移动过程中因推力作用所造成的扭曲和不同步，可以及时对掘进机掘进头上方的顶板进行临时支护，且支护操作稳定。另外，可以利用铰接在前支架与续支架之间的具有很强的抗扭刚性的伸缩式连接梁和推移液压缸，继续连接续支架，以此延长对巷道的支护长度。因此，其与综掘机进行配合使用，可实现综掘机掘进与巷道支护的并行作业，掘进时的巷道顶板由该装置的带式护梁或伸缩式顺梁支护，同时操作人员可以在该装置和掘进机后方安全的地方进行锚杆、锚索或钢带等的永久支护，从而有效地解决了现有技术存在的支护手段落后、移架困难、需要停机作业、效率低等问题。该装置的结构特点使其装卸和维护都很方便，使用非常安全可靠，完全符合现场及时支护的使用条件，较好地满足了井下巷道支护与综掘机进行配套作业的要求，实现对巷道掘进工作面刚刚暴露顶板就能及时进行机械化支护，并掩护综掘机实现连续作业。

附图说明

以下结合附图对本实用新型作进一步描述。

图1是本实用新型的一种I型结构的示意图。

图2是图1的俯视图。

图3是图1的侧视图。

图4是本实用新型的一种II型结构的示意图。

图5是图1沿A～A线的剖视图。

图6是图2沿B～B线的剖视图。

图7是本实用新型的一种I型结构中的前顶梁结构示意图。

图8是本实用新型的一种II型结构中的前顶梁结构示意图。

图中序号说明：1前顶梁、2液压立柱、3上连杆、4前连杆、5后连杆、6底座、7推移液压缸、8伸缩式连接梁、9续顶梁、10顺梁、11拱形横梁、12水平横梁、13伸缩式顺梁、14同步驱动液压缸、15推移液压缸、16托辊、17环形带、18复位液压缸、19滑动顶梁、20导向顶梁、21连接耳、22内注液液压缸、23侧护板、24托辊轴、25轴支架、26弹性支撑座、27弹性体、28连接板、29导向框架。

具体实施方式

根据图1～8详细说明本实用新型的具体结构。该综掘机及时支护装置包括由轴线相互平行且在同一平面内的底座6、顶梁及连接顶梁、底座6间的液压立柱2和四连杆机构组成的侧架，铰接在两个侧架之间的伸缩式连接梁8和推移液压缸15、7，由单排或双排侧架与横梁铰接成的前支架、续支架及组装在各支架上的顺梁10、带式护梁和伸缩式顺梁等件。其中所用的底座6、液压立柱2和由相互铰接的上连杆3、前连杆4和后连杆5构成的四连杆机构等，均采用巷道掘进工作面通用的结构。伸缩梁8由插接的两个箱体和连接两箱体的推移液压缸15组成。底座6中有调底座液压缸(图中未示出)，在使用过程中，通过调底座液压缸可以随时调整该装置与位于其内作业的综掘机的相对位置关系。底座6内侧设有折叠踏板和较高的护板，一方面可以避免与综掘机发生刮碰，另一方面可以为工人登高进行顶板维护或进行永久支护提供方便。侧架的顶梁可以根据实际需要采用由滑动顶梁19和导向顶梁20组成的前顶梁1或只由固定顶梁组成的续顶梁9。铰接前支架、续支架的横梁可根据需要掘进的巷道断面的形状而选择使用拱形横梁11(如图3所示)或水平横梁12(如图4所示)。在综掘机掘进方向的最前方设置由并列布置的带有前顶梁1的侧架通过拱形横梁11或水平横梁12铰接成的前支架。根据综掘机的机身长度或支护要求，在前支架的后方可以相继并列布置带有续顶梁9的侧架通过拱形横梁11或水平横梁12铰接成的续支架，以便随时延长巷道支护长度。为了更好地对掘进机作业时的掘进头上方的顶板进行临时支护，在拱形横梁11或水平横梁12上间隔分布顺梁10，并在相邻顺梁10之间设置带式护梁或伸缩式顺梁，以适应综掘机对前支架前端的巷道进行掘进时，有利于对其掘进巷道断面的各半面作业时分别对其上方的顶板进行临时支护。

在前顶梁1的具体结构中，其导向顶梁20分别与侧架的液压立柱2和四连杆机构铰接，带有滑槽的滑动顶梁19组装在导向顶梁20的导轨上，并通过复位液压缸18驱动滑动顶梁19沿导向顶梁20的导轨往复移动。复位液压缸18的一端铰接在导向顶梁20上，另一端铰接在滑动顶梁19上。滑动顶梁19上设置与拱形横梁11或水平横梁12相铰接的连接耳21，该连接耳21可以根据其所铰接的拱形横梁11或水平横梁12，分别设置在滑动顶梁19顶部(如图7所示)或者设置在滑动顶梁19上与复位液压缸18在同一侧(如图8所示)。组装在滑动顶梁19上的侧护板23设置轴线水平布置的内注液液压缸22。侧护板23的水平面在内注液液压缸22的驱动下沿滑动顶梁19的顶面侧向往复移动。

设置在相邻顺梁10之间的带式护梁(如图6所示)由环形带17及张紧环形带17的托辊16构成，环形带17可以采用皮带或金属网带。托辊16利用托辊轴24组装在张紧支撑座26内的轴支架25上。张紧支撑座26的座体通过螺栓或销轴固定在顺梁10上，轴支架25通过弹性体27组装在张紧支撑座26的座体内并沿座体导向槽纵向往复移动，弹性体27可以采用弹簧或其它弹性材料制成。当托辊16或环形带17承受来自顶部的外力时，托辊16可沿弹性支撑座26上下移动自动调整，以保持托辊16及环形带17与顶板的接触，有利于支护较为破碎的巷道顶板。

设置在相邻顺梁10之间的伸缩式顺梁由活动顺梁13及其同步驱动液压缸14组成。为了增强伸缩式顺梁伸出和收回时的稳定性，将活动顺梁13的一端并列固定在同一联接板28上，另一端插装在分别固定于拱形横梁11或水平横梁12的导向框架29内。同步驱动液压缸14的一端铰接在联接板28上，另一端铰接在拱形横梁11或水平横梁12上，带动活动顺梁13沿导向框架29滑动。

该装置在井下巷道内安装好后，调整液压立柱2，使顺梁10或环形带17接触巷道顶板。综掘机在该装置内开始对前支架前端的巷道进行掘进，如果综掘机先掘进巷道断面的一半时，伸缩式顺梁的活动顺梁13在同步驱动液压缸14的作用下伸出，对掘进机掘进头上方的顶板进行临时支护，活动顺梁13可以伸出1米，以满足综掘机在掘进大断面巷道时先掘一半的工艺流程要求。当综掘机完成一个步距的掘进量之后，适量降低首架的立柱2，操作同步驱动液压缸14收回活动顺梁13，操作内注液液压缸22，使侧护板23支护在巷道的两侧，然后操纵推移液压缸7将前支架的两个底座6、导向顶梁20及其间的液压立柱2、四连杆机构向前推移一个掘进步距。推移后，调整顶梁1内的复位液压缸18和推移液压缸15，使滞后的滑动顶梁19和与其连接的横梁11、顺梁10、伸缩式顺梁13等重新复位，然后调整前支架的液压立柱2，重新支撑起前支架，继续掘进前行直至推移液压缸7行程用尽为止。再调整续支架的液压立柱2，使其顺梁10稍微脱离巷道顶板后，操纵推移液压缸7和推移液压缸15将续支架向前位移一个推移液压缸行程，此时推移液压缸7和推移液压缸15全部收回。调整续支架的液压立柱2，重新支撑好顶板，完成一个支护作业的循环。如果续支架的后方仍连接有接续的续支架，则同理完成对后面续支架的拉移过程。与此同时，操作人员就可以安全、方便地在综掘机和该装置的后方对巷道的顶板进行锚杆、锚索或钢带等的永久支护作业。

Claims (4)

1、一种综掘机及时支护装置，包括由轴线相互平行且在同一平面内的底座、顶梁及连接顶梁、底座间的液压立柱和四连杆机构组成的侧架，铰接在两个侧架之间的伸缩式连接梁和液压缸，其特征在于：所述侧架的顶梁采用由滑动顶梁和固定顶梁组成的前顶梁或只由固定顶梁组成的续顶梁，并列布置的带有前顶梁的侧架通过拱形横梁或水平横梁铰接成前支架，并列布置的带有续顶梁的侧架通过拱形横梁或水平横梁铰接成续支架，在所述拱形横梁或水平横梁上间隔分布顺梁，相邻顺梁之间设置带式护梁或伸缩式顺梁。

2、根据权利要求1所述的综掘机及时支护装置，其特征在于：所述前顶梁的导向顶梁分别与侧架的液压立柱和四连杆机构铰接，带有滑槽的滑动顶梁组装在导向顶梁导轨上，并通过复位液压缸驱动滑动顶梁沿导向顶梁导轨往复移动，复位液压缸的一端铰接在导向顶梁上，另一端铰接在滑动顶梁上，滑动顶梁上设置与拱形横梁或水平横梁相铰接的连接耳，组装在滑动顶梁上的侧护板设置轴线水平布置的内注液液压缸，侧护板的水平面在内注液液压缸的驱动下沿滑动顶梁的顶面侧向往复移动。

3、根据权利要求1所述的综掘机及时支护装置，其特征在于：所述设置在相邻顺梁之间的带式护梁由环形带及张紧环形带的托辊构成，所述托辊利用托辊轴组装在张紧支撑座内的轴支架上，所述张紧支撑座的座体固定在所述顺梁上，所述轴支架通过弹性体组装在张紧支撑座的座体内并沿座体导向槽纵向往复移动。

4、如权利要求1所述的综掘机及时支护装置，其特征在于：所述设置在相邻顺梁之间的伸缩顺梁由活动顺梁及其同步驱动液压缸组成，所述活动顺梁一端并列固定在同一联接板上，另一端插装在分别固定于拱形横梁或水平横梁的导向框架内，所述同步驱动液压缸的一端铰接在联接板上，另一端铰接在拱形横梁或水平横梁上，带动活动顺梁沿导向框架滑动。

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