专利名称：辅助机械移动的巷道超前支护支架的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于综采工作面巷道安全作业的超前支护装置，特别是一种用于正常工作面开采作业的同时，在工作面巷道内进行巷道超前段支护、并可随工作面开采的推进而前移的辅助机械移动的巷道超前支护支架。属于矿山机械制造及应用领域。
背景技术：
综采工作面巷道的支护主要采用U型钢、工字钢金属支架，锚杆、锚网以及其他联合支护的方式，随着采煤工作面的不断推进，巷道超前段压力前移，故需要在工作面出口超前段进行加强支护。在现代综合机械化开采的煤矿回采作业中，普遍存在超前压力较大的情况，若不能有效支护，不仅影响工作面采煤效率，且可能导致较大的安全隐患；根据国家相应规程的规定，对工作面超前20米范围内，必须进行加强支护。巷道超前支护就是为了防止工作面超前支承压力和沿倾斜方向支承压力的叠加作用而引起的巷道围岩变形、移动、破坏，所使用的支护方式。许多煤矿广泛使用的采煤工作面巷道超前支护方式，多为单体液压支柱配合金属铰接顶梁或长钢梁的支护方式，这类支护方式的局限性在于:支护强度低，易造成工作面安全出口处的顶板下沉，引起围岩的二次松动，破坏巷道岩层的整体性；支设和撤柱缓慢，难以实现大幅度的速度提升，制约了工作面的推进速度；支护效率低，工序复杂，人工操作步骤较多，作业人员劳动强度大，对顶板破碎的工作面，回柱和回收钢梁均很困难，增加了不少安全隐患。
目前，针对单体液压支柱配合金属铰接顶梁进行巷道超前支护存在的局限性，并通过大量的实践以及与矿区的技术交流，已有在工作面巷道中使用超前支护液压支架进行巷道超前段的支护，以代替传统支护方式的专利报导，如:公开号为CN101182780A的“一种煤矿井下分体铰接式超前支护支架”、公告号为CN2828315Y的“煤矿综采运输巷道跨骑式超前支护支架”、公告号为CN2833112Y的“煤矿综采回风巷道组合式超前支护支架”、公告号为CN200952403Y的“煤矿工作面顺槽超前支护液压支架”、以及公告号为CN201190570Y的“倾斜顶板的巷道超前支护支架组”等专利。还有本发明人曾针对现有技术存在的问题，在先申请的公告号为CN200985799Y的“巷道超前支护支架”、公告号为CN201386567Y的“机巷超前支护支架”等专利。上述这些专利记载的超前支护液压支架，大多是通过手动操作液压控制阀组进行支架的迈步移架，实现采煤工作面巷道超前支护的机械化，完成采煤工作面超前支护形式的创新。但是，由于这种依靠移架液压缸推拉移动的超前支护支架的移架方式，对于较松软的煤顶巷道、特别是对于需进行长距离超前支护的巷道来说，行走的轨迹难以保证，所以易出现支架倾倒及憋卡等现象。因每次移架都需要将各组超前支护支架依次降架、前移、升架一遍，故存在对顶板反复支撑，移架速度缓慢，操作繁琐，作业效率低等不足，因此，现有超前支护支架的移架方式缺乏适用性
发明内容
本发明的目的是提供一种辅助机械移动的巷道超前支护支架，解决了现有技术对于较松软的煤顶巷道、长距离超前支护的巷道存在的对顶板反复支撑、移架速度缓慢、操作繁琐、作业效率低等问题，其结构设计合理，支护稳定，操作方便，使用安全，能够适应现场的实际使用需要，减少超前支护作业对工作面采煤生产的影响，有利于采煤工作面单产的进一步提升。本发明所采用的技术方案是:该辅助机械移动的巷道超前支护支架包括由顶梁、底座及铰接在顶梁和底座之间的液压立柱构成的超前支护支架及辅助移动机构，其技术要点是:所述底座上的两个液压立柱下部通过紧固架固定在一起，顶梁侧端利用伸缩液压缸铰接有护顶板，两架超前支护支架横向并列为一组，多组超前支护支架分别沿巷道纵向连续排列，形成对顶板的支撑支护；辅助移动机构包括移架机械臂和运输车，移架机械臂布置在待移动一组的两架超前支护支架之间，并在与移架机械臂相配合的运输车的驱动下，沿巷道纵向、顺序移动每架超前支护支架。所述移架机械臂包括底部的固定基座、传动机构、旋转驱动装置、转动座以及设置在转动座上的升降导向套、升降液压缸、升降导杆、悬臂导向杆、悬臂液压缸、悬臂伸缩套、撑顶座和撑顶液压立柱；并通过旋转驱动装置和传动机构驱动转动座绕转轴中心旋转。所述传动机构由相互啮合的大、小齿轮构成，大齿轮组装在转动座的底部，小齿轮组装在旋转驱动装置的输出轴上，旋转驱动装置的底部与固定基座组装在一起，转动座通过转轴与固定基座连接；通过旋转驱动装置驱动传动机构，从而带动整个转动座绕转轴中心旋转。上述的辅助机械移动的巷道超前支护支架的应用，其技术要点是:将辅助移动机构的移架机械臂布置在待移动一组的两架超前支护支架之间，并在与移架机械臂相配合的运输车的驱动下，沿巷道纵向、顺序将每架超前支护支架向巷道前部远离回采工作面端进行移动，具体操作步骤如下: 步骤一，驱动运输车带动移架机械臂移动到巷道后部回采工作面一端需前移一组的两架超前支护支架之间，升起移架机械臂的撑顶液压立柱，使铰接在上部的撑顶座与巷道顶板相接触形成支撑；伸出移架机械臂的悬臂液压缸驱动悬臂伸缩套伸出，将悬臂伸缩套一侧的需前移的一架超前支护支架的液压立柱收回，使该架的顶梁下降的同时，驱动伸缩液压缸收回铰接在顶梁端部的护顶板，并立即伸出与此架前部相邻超前支护支架的护顶板，以支护因降架临时暴露的顶板；当顶梁下降到与移架机械臂的悬臂伸缩套相接触时，停止下降，此时伸出移架机械臂的升降液压缸，驱动升降导杆连同悬臂导向杆、悬臂伸缩套一起上升，将已降架的超前支护支架抬起；驱动悬臂液压缸收回悬臂伸缩套，使超前支护支架移动到转动座上方，再驱动升降液压缸收回升降导杆带动悬臂伸缩套上的超前支护支架落到转动座上，收回撑顶液压立柱，使铰接在上部的撑顶座与巷道顶板分离；
步骤二，驱动运输车带动移架机械臂连同收回到转动座上的超前支护支架一起，向巷道前部远离回采工作面端移动到位后，开始放置超前支护支架；先升起移架机械臂的撑顶液压立柱，使铰接在上部的撑顶座与巷道顶板相接触形成支撑，再伸出升降液压缸，驱动升降导杆连同悬臂伸缩套，将超前支护支架抬起离开转动座；驱动悬臂液压缸伸出悬臂伸缩套，将超前支护支架伸出到支护位置上方，此时收回升降液压缸使悬臂伸缩套上的超前支护支架下降到巷道底板上，并将移动到位的超前支护支架的液压立柱升起，使该架的顶梁上升并与巷道顶板相接触，形成有效支撑；驱动悬臂液压缸收回悬臂伸缩套，同时收回撑顶液压立柱，使铰接在上部的撑顶座与巷道顶板分离；驱动旋转驱动装置和传动机构使移架机械臂的转动座绕转轴中心旋转180度，为移动并列布置的另外一架超前支护支架做准备;
步骤三，驱动运输车带动移架机械臂向巷道后部移动，重复步骤一、步骤二的操作，将与之前所移动的超前支护支架并列布置的另外一架移动到巷道前部相对应的位置，完成一组超前支护支架的随工作面开采推进的前移；
按照上述步骤循环操作，即能利用辅助移动机构，不断地将布置在巷道后部的各组超前支护支架逐架移动到巷道前部，在巷道内随工作面正常开采作业的推进，实现巷道超前段的连续支护。本发明具有的优点及积极效果在于:由于本发明采用移架机械臂与运输车配合的方式构成辅助移动机构，来对由顶梁、底座以及铰接在顶梁和底座之间的液压立柱组成的横向并列布置的超前支护支架进行移架，所以其结构设计合理，支护稳定，操作简单方便，使用安全可靠，避免对顶板的反复支撑。另外，由于各超前支护支架取消了传统的四连杆机构，改为使用底座上设置紧固架配合液压立柱与顶梁、底座构成升降结构的方式，使得这种设计独特的超前支护支架的体积较小，重量较轻，长度较短，能够适应现场的实际使用需要，便于实现通过移架机械臂与运输车配合的移架方式，减少超前支护作业对工作面采煤生产的影响，符合综采工作面的设备安装、使用和维护条件。在确保井下狭窄的巷道条件下所需的安全行人空间的同时，根据不同地质条件和巷道断面形状实现对顶板连续支撑的机械化超前支护，有利于采煤 工作面的安全、高产、高效生产。因此，本发明解决了现有技术对于较松软的煤顶巷道、长距离超前支护的巷道存在的对顶板反复支撑、移架速度缓慢、操作繁琐、作业效率低等问题。
图1是本发明的一种具体结构示意 图2是图1中的移架机械臂、紧固架及底座等部件的俯视 图3是图1沿A — A线的剖视 图4是图3中的移架机械臂的俯视 图5是图4沿B — B线的剖视图。图中序号说明:1顶梁、2液压立柱、3护顶板、4伸缩液压缸、5移架机械臂、6紧固架、7底座、8运输车、9转动座、10升降导向套、11升降导杆、12撑顶座、13悬臂伸缩套、14悬臂导向杆、15固定基座、16旋转驱动装置、17传动机构、18升降液压缸、19撑顶液压立柱、20悬臂液压缸。
具体实施例方式根据图1 5详细说明本发明的具体结构。该辅助机械移动的巷道超前支护支架包括由顶梁1、底座7、液压立柱2构成的超前支护支架及辅助移动机构等件。其中铰接在底座7上的两个液压立柱2的下部通过紧固架6固定在一起；铰接在液压立柱2上部的顶梁I侧端利用伸缩液压缸4铰接有护顶板3，构成一架超前支护支架。两架超前支护支架横向并列为一组，多组超前支护支架分别沿巷道纵向连续排列，形成对顶板的支撑支护。辅助移动机构由移架机械臂5和运输车8构成。移架机械臂5横向布置在待移动一组的两架超前支护支架之间，在与移架机械臂5相配合的运输车8的驱动下，沿巷道纵向、顺序移动每架超前支护支架向巷道前部远离回采工作面端进行移动。移架机械臂5主要包括:底部的固定基座15、传动机构17、旋转驱动装置16、转动座9以及设置在转动座9上的升降导向套10、升降液压缸18、升降导杆11、悬臂导向杆14、悬臂液压缸20、悬臂伸缩套13、撑顶座12和撑顶液压立柱19等件。传动机构17由相互啮合的大、小齿轮构成，大齿轮组装在转动座9的底部，小齿轮组装在旋转驱动装置16的输出轴上。旋转驱动装置16的底部与固定基座15组装在一起。转动座9通过转轴与固定基座15连接；通过旋转驱动装置16驱动传动机构17，从而带动整个转动座9绕转轴中心旋转。升降导向套10底部固定在转动座9上，内部设置有升降液压缸18的升降导杆11底部插入升降导向套10内，升降导杆11上部与悬臂导向杆14垂直固定。升降液压缸18的下端铰接在升降导向套10的底部，升降液压缸18的上端铰接在升降导杆11的内壁，并通过升降液压缸18驱动升降导杆11沿升降导向套10内腔往复移动，实现移架机械臂5的升降。悬臂伸缩套13套装在悬臂导向杆14的外部，悬臂液压缸20的一端铰接在与升降导杆11垂直固定的悬臂导向杆14根部，另一端铰接在悬臂伸缩套13前部。悬臂液压缸20驱动悬臂伸缩套13沿悬臂导向杆14的长度方向往复移动，实现移架机械臂5的悬臂伸缩套13的伸出和收回。撑顶液压立柱19底部固定在转动座9上，铰接有撑顶座12的上部固定在升降导向套10的侧壁上。该辅助机械移动的巷道超前支护支架作业时，将辅助移动机构的移架机械臂5布置在待移动一组的两架超前支护支架之间，并在与移架机械臂5相配合的运输车8的驱动下，沿巷道纵向、顺序将每 架超前支护支架向巷道前部远离回采工作面端进行移动。默认初始状态为:液压立柱2升起，支撑起超前支护支架，通过液压立柱2上部的顶梁I形成对巷道顶板的支护。靠近工作面端的一组超前支护支架上，伸缩液压缸4为伸出状态，铰接在顶梁I端部的护顶板3伸出到支护位置；而其余组超前支护支架顶梁上的伸缩液压缸4均处于收回状态，铰接在顶梁I端部的护顶板3收回。移架机械臂5上的升降液压缸18、撑顶液压立柱19、悬臂液压缸20均处于收回状态。超前支护支架向巷道前部远离回采工作面端进行移架时，具体操作步骤如下: 步骤一，驱动运输车8带动移架机械臂5移动到巷道后部临近回采工作面一端需前移
一组的两架超前支护支架之间，移架机械臂5的撑顶液压立柱19升起，使其上部铰接的撑顶座12与巷道顶板相接触形成支撑，确保整个移架机械臂动作过程中的稳定性。伸出移架机械臂5的悬臂液压缸20，驱动悬臂伸缩套13伸出。将悬臂伸缩套13 —侧的需前移的一架超前支护支架的液压立柱2收回，使该架超前支护支架的顶梁I下降的同时，驱动此架的伸缩液压缸4收回顶梁I端部铰接的护顶板3，并立即伸出与此超前支护支架前部相邻支护支架的护顶板3，以支护因降架临时暴露的顶板。当顶梁I下降到与移架机械臂5的悬臂伸缩套13相接触的位置时，停止下降，此时伸出移架机械臂5的升降液压缸18，从而驱动升降导杆11连同悬臂导向杆14、悬臂伸缩套13 —起上升，将已降架的超前支护支架升起。驱动悬臂液压缸20，收回悬臂伸缩套13，使超前支护支架向转动座9方向移动，当超前支护支架移动到转动座9上方后，再驱动升降液压缸18，收回升降导杆11带动悬臂伸缩套13上的超前支护支架落到转动座9上。收回撑顶液压立柱19，使其上部铰接的撑顶座12与巷道顶板分离。步骤二，驱动运输车8带动移架机械臂5连同收回到其转动座9上的超前支护支架一起，向巷道前部远离回采工作面端移动。当移动到巷道前部需支护区域的适当位置时，先升起移架机械臂5的撑顶液压立柱19，使其上部铰接的撑顶座12与巷道顶板相接触形成支撑，再伸出升降液压缸18，驱动升降导杆11连同悬臂伸缩套13，将超前支护支架抬起，离开转动座9。驱动悬臂液压缸20，伸出悬臂伸缩套13，将超前支护支架伸出到支护位置上方，此时收回升降液压缸18，使悬臂伸缩套13上的超前支护支架下降到巷道底板上，然后将移动到位的超前支护支架的液压立柱2升起，使该架超前支护支架的顶梁I上升并与巷道顶板相接触，形成有效支撑。驱动悬臂液压缸20，收回悬臂伸缩套13，同时收回撑顶液压立柱19，使其上部铰接的撑顶座12与巷道顶板分离。驱动旋转驱动装置16和传动机构17,使移架机械臂5的转动座9绕转轴中心旋转180度，为移动并列布置的另外一架超前支护支架做准备。步骤三，驱动运输车8带动移架机械臂5向巷道后部移动，重复上述步骤一、步骤二的操作，将与之前所移动 的超前支护支架并列布置的另外一架超前支护支架移动到巷道前部相对应的位置，完成一组超前支护支架的随工作面开采推进的前移。随着工作面的开采推进，按照上述步骤循环操作，即能利用辅助移动机构，不断地将布置在巷道后部的各组超前支护支架移动到巷道前部，在正常开采作业巷道内实现对巷道超前段的连续有效支护。
权利要求
1.一种辅助机械移动的巷道超前支护支架，包括由顶梁、底座及铰接在顶梁和底座之间的液压立柱构成的超前支护支架及辅助移动机构，其特征在于:所述底座上的两个液压立柱下部通过紧固架固定在一起，顶梁侧端利用伸缩液压缸铰接有护顶板，两架超前支护支架横向并列为一组，多组超前支护支架分别沿巷道纵向连续排列，形成对顶板的支撑支护；辅助移动机构包括移架机械臂和运输车，移架机械臂布置在待移动一组的两架超前支护支架之间，并在与移架机械臂相配合的运输车的驱动下，沿巷道纵向、顺序移动每架超前支护支架。
2.根据权利要求1所述的辅助机械移动的巷道超前支护支架，其特征在于:所述移架机械臂包括底部的固定基座、传动机构、旋转驱动装置、转动座以及设置在转动座上的升降导向套、升降液压缸、升降导杆、悬臂导向杆、悬臂液压缸、悬臂伸缩套、撑顶座和撑顶液压立柱；并通过旋转驱动装置和传动机构驱动转动座绕转轴中心旋转。
3.根据权利要求2所述的辅助机械移动的巷道超前支护支架，其特征在于:所述传动机构由相互啮合的大、小齿轮构成，大齿轮组装在转动座的底部，小齿轮组装在旋转驱动装置的输出轴上，旋转驱动装置的底部与固定基座组装在一起，转动座通过转轴与固定基座连接；通过旋转驱动装置驱动传动机构，从而带动整个转动座绕转轴中心旋转。
4.一种权利要求1或2所述的辅助机械移动的巷道超前支护支架的应用，其特征在于:将辅助移动机构的移架机械臂布置在待移动一组的两架超前支护支架之间，并在与移架机械臂相配合的运输车的驱动下，沿巷道纵向、顺序将每架超前支护支架向巷道前部远离回采工作面端进行移动，具体操作步骤如下: 步骤一，驱动运输车带动移架机械臂移动到巷道后部回采工作面一端需前移一组的两架超前支护支架之间，升起移架机械臂的撑顶液压立柱，使铰接在上部的撑顶座与巷道顶板相接触形成支撑；伸出移架机械臂的悬臂液压缸驱动悬臂伸缩套伸出，将悬臂伸缩套一侧的需前移的一架超前 支护支架的液压立柱收回，使该架的顶梁下降的同时，驱动伸缩液压缸收回铰接在顶梁端部的护顶板，并立即伸出与此架前部相邻超前支护支架的护顶板，以支护因降架临时暴露的顶板；当顶梁下降到与移架机械臂的悬臂伸缩套相接触时，停止下降，此时伸出移架机械臂的升降液压缸，驱动升降导杆连同悬臂导向杆、悬臂伸缩套一起上升，将已降架的超前支护支架抬起；驱动悬臂液压缸收回悬臂伸缩套，使超前支护支架移动到转动座上方，再驱动升降液压缸收回升降导杆带动悬臂伸缩套上的超前支护支架落到转动座上，收回撑顶液压立柱，使铰接在上部的撑顶座与巷道顶板分离； 步骤二，驱动运输车带动移架机械臂连同收回到转动座上的超前支护支架一起，向巷道前部远离回采工作面端移动到位后，开始放置超前支护支架；先升起移架机械臂的撑顶液压立柱，使铰接在上部的撑顶座与巷道顶板相接触形成支撑，再伸出升降液压缸，驱动升降导杆连同悬臂伸缩套，将超前支护支架抬起离开转动座；驱动悬臂液压缸伸出悬臂伸缩套，将超前支护支架伸出到支护位置上方，此时收回升降液压缸使悬臂伸缩套上的超前支护支架下降到巷道底板上，并将移动到位的超前支护支架的液压立柱升起，使该架的顶梁上升并与巷道顶板相接触，形成有效支撑；驱动悬臂液压缸收回悬臂伸缩套，同时收回撑顶液压立柱，使铰接在上部的撑顶座与巷道顶板分离；驱动旋转驱动装置和传动机构使移架机械臂的转动座绕转轴中心旋转180度，为移动并列布置的另外一架超前支护支架做准备;步骤三，驱动运输车带动移架机械臂向巷道后部移动，重复步骤一、步骤二的操作，将与之前所移动的超前支护支架并列布置的另外一架移动到巷道前部相对应的位置，完成一组超前支护支架的随工作面开采推进的前移； 按照上述步骤循环操作，即能利用辅助移动机构，不断地将布置在巷道后部的各组超前支护支架逐架移动到巷道前部，在巷道内随工作面正常开采作业的推进，实现巷道超前段的连续 支护。
全文摘要
一种辅助机械移动的巷道超前支护支架，解决了现有技术对于较松软的煤顶巷道、长距离超前支护的巷道存在的对顶板反复支撑、操作繁琐、作业效率低等问题，包括由顶梁、底座及铰接在其间的液压立柱构成的超前支护支架及辅助移动机构，其技术要点是铰接在底座上的两个液压立柱下部通过紧固架固定在一起，顶梁侧端利用伸缩液压缸铰接有护顶板，两架超前支护支架横向并列为一组，多组超前支护支架分别沿巷道纵向连续排列，形成对顶板的支撑支护；移架机械臂布置在待移动一组的两架超前支护支架之间，并与运输车配合沿巷道纵向顺序移动每架超前支护支架。其结构设计合理，支护稳定，操作方便，使用安全，减少超前支护作业对工作面采煤生产的影响。
文档编号E21D23/20GK103216252SQ201310162248
公开日2013年7月24日 申请日期2013年5月6日 优先权日2013年5月6日
发明者曹树祥, 曹伟, 王文元, 邱洋, 杨宏光 申请人:辽宁天安矿山科技有限公司