一种轻型可伸缩柔性液压掩护支架的制作方法

本发明具体涉及采煤设施，具体为一种轻型简易的液压支架。

背景技术：

我国煤炭的需求越来越大，相应的煤炭开采也越来大。急倾斜薄煤层储量在我国煤炭占据较高总储量，特别是在西南片区，80％的矿区赋存有急倾斜煤层。长期以来，该类煤层的开采非常困难，效率低、成本高，安全压力极大。在国内外煤炭开采中，急倾斜煤层的开采是世界性的难题，而急倾斜煤层开采中的支护选择更是难中之难。近几年，我国研制出了针对60°大倾角煤层的自移式液压支架，但由于其支架重量大，运输、安装、拆移、操作困难大，劳动强度极大，且结构复杂、故障率高，严重影响了它的推广。因此，有效解决大倾角或复杂难采煤层的安全支护就是一个亟待解决的问题。

急倾斜煤层的开采是向下开采，下侧是采煤工作面，上侧是采空区，在采空区内有大量的矸石垮落，充填在采空区内，支护装置将采空区与采煤工作面隔离，对采煤工作面形成保护，大量的矸石对支护装置进行挤压。

传统上对煤层的支护一般采用坑木支护或单体支柱支护两种形式，但是这两种支护方式都存在劳动强度大、支护强度低、安全状况差、劳动效率低等缺陷。

近年来，随着采煤技术的发展，在一些矿井的急倾斜薄煤层也采用了综采和高档普采技术。但由于煤层特点，在采煤机的牵引，支架的安装、调节、推进方面十分的困难，造成了开采成本高，劳动强度大。因此对于急倾斜薄煤层的开采，急需一种新的支护装备来解决面临的问题。

专利(201620006696.3)公开了一种可调柔性支架，它包括上下两个曲臂通过铰链连接，然后在中部设置液压缸的技术，能够很好地将临时支架小型化，适合范围广，可自由伸展，尤其适用狭小空间内。但是，该种一种可调柔性支架主要用于大倾斜煤层的开采，不适用急倾斜煤层的开采。

因此，随着采煤技术的发展，我们需要一种更适用的运用于急倾斜煤层的支架。

技术实现要素：

为了解决上述问题，本发明的目的在于克服现有技术的缺点，提供适用于急倾斜采煤的轻型可伸缩柔性液压掩护支架，其支撑力更大，使用更灵活，适应性更广，便于安装使用。

本发明的一种轻型可伸缩柔性液压掩护支架，由上段的顶梁2、中段的掩护梁3、底端的尾梁4顺序连接构成。在顶梁的前端还设置有用于在采煤面顶板上滑行的导向梁1，所述的导向梁为一个滑板，导向梁上表面为滑行面11，滑行面背部为安装架12，导向梁1通过安装架12活动连接在顶梁2的前端，滑行面11与顶梁的轴线构成夹角；所述的掩护梁3与尾梁4铰接，并在掩护梁臂部与尾梁臂部之间采用千斤顶7支撑；尾梁的尾端设置有用于采煤面底板上滑行的滑靴8。

如上所述的一种轻型可伸缩柔性液压掩护支架，更进一步说明为，所述的顶梁由顶梁前段14和顶梁后段15连接而成，在顶梁内同轴设置有同时穿入顶梁前段和顶梁后段的连接销16，设置有螺钉穿过顶梁前段侧壁并旋入连接销内；在顶梁前段的侧壁上及顶梁后段的侧壁上均设置有凸块17，并通过螺钉将凸块17进行拉接，使顶梁前段和顶梁后段紧密连接；所述的掩护梁由掩护梁前段和掩护梁后段通过连接而成。

如上所述的一种轻型可伸缩柔性液压掩护支架，更进一步说明为，所述的导向梁的滑行面11为平面，并在平面前端折弯生成斜面，使滑行面形成船形，滑行面的边缘均设置圆弧倒角；所述的安装架12为肋板，并垂直设置在滑行面背部，肋板上设置销孔，顶梁的前端水平设置有销轴，销轴与顶梁轴线垂直，销轴套入肋板上的销孔内，使滑行面相对顶梁进行翻转。

如上所述的一种轻型可伸缩柔性液压掩护支架，更进一步说明为，所述的滑行面背部平行设置有两块肋板，所述的顶梁的前端沿顶梁轴向伸出两块立板13构成销轴座，销轴分别穿过两块肋板与两块立板，将导向梁安装在顶梁前端；肋板侧面设置有加强筋板，共同对滑行面进行支撑；所述立板13下边缘齐平顶梁下边缘，立板上边缘为斜边，使立板构成三角形，在三角形的顶点处设置销轴。

如上所述的一种轻型可伸缩柔性液压掩护支架，更进一步说明为，在顶梁、掩护梁侧壁上设置架间连接固定装置6，用于将架间连接装置进行固定；架间连接固定装置为u形销。

如上所述的一种轻型可伸缩柔性液压掩护支架，更进一步说明为，所述的顶梁、掩护梁、尾梁均为管状结构，由至少两块弧形板扣合而成；并在管内设置加强筋板10；顶梁通过焊接连接掩护梁。

如上所述的一种轻型可伸缩柔性液压掩护支架，更进一步说明为，所述的掩护梁与尾梁在铰接处均设置有限位块，用于限制掩护梁与尾梁之间的翻转角度；所述的掩护梁中部与尾梁中部均设置有铰链座，用于连接千斤顶两端。

如上所述的一种轻型可伸缩柔性液压掩护支架，更进一步说明为，所述的滑靴8为设置在尾梁底部的弧形面。

如上所述的一种轻型可伸缩柔性液压掩护支架，更进一步说明为，所述的尾梁长度为1100-1400mm，优选1250mm；所述的掩护梁长度为1000-1400mm，优选1200mm，其中掩护梁后段长度为900mm，掩护梁前段长度为200mm；所述的顶梁长度为1200-1800mm，优选1450mm，其中顶梁前段长750-850cm，顶梁后段长600-650mm；所述的掩护梁中部的铰链座设置在距掩护梁尾端350mm处，所述的尾梁中部的铰链座设置在距尾梁尾端350mm处；所述的顶梁与掩护梁构成135度夹角；所述的导向梁长300mm，宽125mm，滑行面与安装架形成的总厚度为60mm，所述的滑行面与顶梁的轴线构成90-140度夹角，优选135度夹角；所述的滑行面的平面与斜面之间构成140度夹角。

如上所述的一种轻型可伸缩柔性液压掩护支架，更进一步说明为，由三个上述1-10所述的轻型可伸缩柔性液压掩护支架并排拼接成掩护支架液控单元组，在掩护支架液控单元组内的各轻型可伸缩柔性液压掩护支架之间的间隙为40mm以上；所述的顶梁与掩护梁设置有架间连接装置，架间连接装置为柱体、板状体或其组成，并通过架间连接固定装置固定，使掩护支架液控单元组为一个刚性整体，一个掩护支架液控单元组设置一个千斤顶。

本发明的有益效果为：

本发明可以将来自掩护支架上支撑梁的采空区矸石重力通过连杆分解为对顶板和底板的支撑力，使掩护梁所受压力和上支撑梁受力互为抵消，从而减轻了支架的支撑强度，减轻了支架自身重量，对于工作面的拆装带来了方便。

本发明组装方便，顶梁和掩护梁均采用前段、后段通过连接装置连接构成，因此可以拆解后搬运，拆解后体积小，解决了支架下井进入采煤工作面的支架组装支护难题。

本发明的液压支架无动力或者以动力为辅的达到自动行走移动的自移式超轻型掩护式支架，为提升煤矿安全生产和装备水平，提高工作面回采率提供了强有力支持。

该液压支架分为多肢结构，单肢重量均小于80kg,并且各肢结构可根据用户需要及煤层情况进行个性化设计，选择合适所需的连接方式，适应性极强。

本发明主要适应于倾角大于45°的伪倾斜及急倾斜煤层甚至有倒转的采煤工作面；并适用于中厚煤层及以上煤层，对煤层变化具有一定适应性；并适用于采用倾斜或伪倾斜壁式俯斜开采布置的工作面；适用于顶板破碎的煤层。

附图说明

图1是本发明结构示意图。

图2是本发明导向梁结构示意图。

图3本发明顶梁前段和顶梁后段连接示意图。

图4是本发明工作示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明具体实施例及相应的附图对本发明技术方案进行清楚、完整地描述。

本发明的轻型可伸缩柔性液压掩护支架一般是三个并排拼接，然后形成一组掩护支架液控单元组，在采煤工作面上布置多组掩护支架液控单元组共同构成采煤工作面的支护。为了将多组掩护支架液控单元组进行连接，因此在顶梁双侧中部位置开槽，用于安装架间连接板或连接链。

一个掩护支架液控单元组内的各轻型可伸缩柔性液压掩护支架之间的间隙为40mm；顶梁与掩护梁设置有架间连接装置，架间连接装置为柱体、板状体或其组合，并通过架间连接固定装置固定，使掩护支架液控单元组为一个刚性整体，因此，三个并排拼接的轻型可伸缩柔性液压掩护支架采用一个千斤顶。

参考图1，单个的轻型可伸缩柔性液压掩护支架，由上段的顶梁2、中段的掩护梁3、底端的尾梁4顺序连接构成。顶梁通过焊接连接掩护梁，使梁顶梁与掩护梁构成135度夹角。在顶梁的前端还设置有用于在采煤面顶板上滑行的导向梁1。掩护梁与尾梁铰接，并在掩护梁臂部与尾梁臂部之间采用千斤顶7支撑，掩护梁中部与尾梁中部均设置有铰链座，用于连接千斤顶两端，掩护梁中部的铰链座设置在距掩护梁尾端350mm处，尾梁中部的铰链座设置在距尾梁尾端350mm处。

顶梁、掩护梁、尾梁均为管状结构，由至少两块弧形板扣合而成，并在管内设置加强筋板10。掩护梁与尾梁在铰接处均设置有限位块，用于限制掩护梁与尾梁之间的翻转角度，所述的限位块为两个块状体，分别设置在掩护梁与尾梁上铰接处，当尾梁相对于掩护梁翻转到一定角度后，两个块状体相互接触，可防止尾梁相对于掩护梁过度翻转。

参考图2，导向梁为一个滑板，导向梁上表面为滑行面11，滑行面背部为安装架12，导向梁通过安装架活动连接在顶梁的前端，滑行面与顶梁的轴线构成夹角；滑行面为平面，并在平面前端折弯生成斜面，使滑行面形成船形，滑行面的边缘均设置圆弧倒角。

安装架为肋板，并垂直设置在滑行面背部，肋板上设置销孔，顶梁的前端水平设置有销轴，销轴与顶梁轴线垂直，销轴套入肋板上的销孔内，使滑行面相对顶梁进行翻转。

滑行面背部平行设置有两块肋板，顶梁的前端沿顶梁轴向伸出两块立板12构成销轴座，销轴分别穿过两块肋板与两块立板，将导向梁安装在顶梁前端；肋板侧面设置有加强筋板，共同对滑行面进行支撑；立板下边缘齐平顶梁下边缘，立板上边缘为斜边使立板构成三角形，在三角形的顶点处设置销轴。导向梁长300mm，宽125mm，滑行面与安装架形成的总厚度为60mm，滑行面与顶梁的轴线构成135度夹角；滑行面的平面与斜面之间构成140度夹角。

尾梁长度为选1250mm；尾梁的尾端设置有用于采煤面底板上滑行的滑靴8，滑靴为设置在尾梁底部的弧形面。

参考图3，顶梁2由顶梁前段14和顶梁后段15通过连接装置5连接而成，连接装置5的具体结构为：在顶梁内同轴设置有同时穿入顶梁前段和顶梁后段的连接销16，设置有螺钉穿过顶梁前段侧壁并旋入连接销内；在顶梁前段的侧壁上及顶梁后段的侧壁上均设置有凸块17，并通过螺钉将凸块17进行拉接，使顶梁前段和顶梁后段紧密连接；掩护梁由掩护梁前段和掩护梁后段通过连接装置连接而成。顶梁长度为1450mm，其中顶梁前段长800cm，顶梁后段长625mm。

由于顶梁或掩护梁采用连接装置连接而成，因此可以设置多种长度规格的顶梁或掩护梁，比如顶梁前段或顶梁后段，制造时设计不同长度的顶梁前段或顶梁后段，掩护梁也一样，设计不同长度的前段或后段，在使用时，根据井下情况，自由组合成所需的顶梁或掩护梁长度，达到适应多种井下采煤参数的目的。

掩护梁与顶梁一样，采用两段构成，掩护梁连接处的连接结构同顶梁。掩护梁长1200mm，其中掩护梁后段长度为900mm，掩护梁前段长度为200mm。

在顶梁、掩护梁侧壁上设置架间连接固定装置6，用于将架间连接装置进行固定；架间连接固定装置为u形销。

本发明的主要作用是将采空区与操作空间隔开，阻挡矸石涌入，维护操作空间安全，起到掩护作用；当然，在由顶板自承、煤壁支撑、底板自承、采空区矸石及本发明进行的联合支撑所构筑的受力体系中，本发明只起到辅助支撑作用。本发明的掩护支架是一种无动力或者以动力为辅的自移式超轻型掩护式支架，为提升煤矿安全生产和装备水平，提高工作面回采率提供了强有力支持。尤其是通过优化设计，该液压支架分为多肢结构，单肢重量均小于80kg，并且各肢结构可根据用户需要及煤层情况进行个性化设计，选择合适所需的连接方式，适应性极强。

本发明基本参数：

导向梁主要作用是保证顶梁前端与顶板的有效接触和支撑，除满足一定的刚度和强度外，还可有效避免因顶板的凹凸不平和起伏变化而出现阻滞现象，保证有效滑动。

顶梁是支护顶板的直接承载部件，并为尾梁、掩护梁及护顶装置提供联结点。要求具有一定的强度和刚度，接触面积要大，并能适应顶板压力的变化。顶梁与顶板尽可能均匀接触，避免因局部接顶而造成顶梁集中受载，损坏支架其他构件。顶梁设计成两个圆弧管拼焊、上下盖板密封形成圆弧箱式结构，为了增强其结构的刚度，上下盖板之间设有加强筋板；顶梁前端呈滑撬状，连接导向梁，以减少顶梁与顶板间的移动阻力；本梁可设计为多段结构，以便自由组合调整其长度。

掩护梁要求具有较高的强度和抗扭强度，其焊缝要求高标准、严要求，以免开焊。掩护梁与顶梁同样采用两个圆弧管、上下盖板密封拼焊成圆弧箱形结构；掩护梁与顶梁之间连接有四种方式：(1)成一定夹角焊接；(2)在掩护梁靠近折弯处采用插接并用销轴固定；(3)掩护梁与顶梁的折弯处采用销固定；(4)在掩护梁与顶梁折弯处铰接并加装千斤顶用于调整两梁夹角。采用方式(2)、(3)、(4)方式的优点是两梁可拆解组装，便于运输和现场安装。

尾梁与掩护梁、顶梁同样采用整体箱形结构，用圆弧管拼焊而成。尾梁与掩护梁铰接并安装千斤顶，用来使尾梁在一定的范围内摆动。尾梁的下端与底板相接，为便于滑动尾梁端部采用滑靴。尾梁的主要作用包括：

(1)通过调整尾梁与掩护梁的夹角以适应煤层厚度的变化；

(2)通过尾梁的摆动，可实现后部机械放煤。

(3)可调整支架运行状态并在支架运行受到卡阻或运行困难时，驱动支架移动。

在掩护支架液控单元组之间连接大致有三种方式：(1)钢丝绳连接，顶梁和掩护梁各两道，由布置在支架内侧的整根钢丝绳串连多组支架，每组支架由卡绳器固定，同时，在相邻掩护支架液控单元组之间随同钢丝绳道数相应设顶柱或支撑板，以避免咬架。(2)连接板连接，由双孔连接板与相邻支架分别铰接。铰接方式有与梁平行销接和与梁垂直销接两种，其优缺点为平行销接可在垂直方向获得较大落差和转折；垂直销接可在平行方向获得较大位移和转折。连接板连接道数一般为顶梁两道，掩护梁上辅以一到两道钢丝绳连接。(3)链条连接。顶梁两道，掩护梁一道，相邻两架间根据架间距最少采用三环链连接同时相应设支撑板以避免咬架。从柔性角度出发，链条(链环)连接是最佳的一种。

本支架的液压系统，由乳化液泵站、主进液管、尾梁千斤顶及液压元件组成。采取集中控制方式，工作面敷设进液和回液两条高压胶管主管路，两主管路与支架上操作阀相连，乳化液从乳化液泵站经由主进液管至工作面，通过操作阀实现支柱升降和尾梁千斤顶动作，来调节本发明动作，实现采煤工艺。本发明的内侧设置操作阀安装架9，千斤顶的操作阀安装在操作阀安装架9上，控制升降动作，千斤顶上装有保压的双向锁，保证给尾梁提供足够的支撑力。

参考图4，可见本发明的工作原理：以工作面伪倾斜布置台阶开采为例，本发明沿顶板布置，一端由导向梁贴顶板19进行支撑，另一端由尾梁支在底板20上，形成支架的两个最基本的支点；随着采煤工作面煤壁21的推进开挖，支架的下支点(尾梁滑靴8)失去支撑，在采空区矸石18推挤和本身重力双重作用下实现向下移动；然后清理开采崩落的煤炭，用千斤顶调整好支架状态并重新进行支撑，完成一动作循环开采程序。

使用在急倾斜的煤层中，本发明具备以下的特点：

柔性极好：支架之间采用铰链(链环)连接，实现了支架在任何方向都有一定的位移量，即所谓的“万向”结构。

安全高效：工作面所有支架通过连接机构柔性连为整体。使支架不倾倒、不歪扭，移架过程中，具有显著的整体性和稳定性；各梁为整体箱式结构，所有单组支架间距40mm，掩护面积达百分之九十五以上，实现了对操作空间的全封闭掩护。同时支架随工作面推进，依靠采空区矸石推挤及支架自身重力实现自动移架，无需人力操作，实现了本质安全，节约了能源及成本。

适应性较好：尾梁与掩护梁之间连接翻转千斤顶，通过千斤顶控制摆动尾梁，即可在一定程度上适应煤层厚度变化，又可在煤层变厚时利于侧放煤；同时在顶梁上辅助外注式液压单柱或外注式双向液压支柱，可用于调整支架状态；支架所连接的导向梁，呈滑撬状，能适应顶板的变化。

轻型化、适用性优势明显：一是将顶梁设计成双销式机械连接的整体顶梁，成为多肢组装结构方式，具有结构简单、体积小、重量轻、移架灵活、易维护易操作、便于拆装和运输，维护成本降低。二是支架主体骨架全部采用无缝钢管，强度高，质量轻，减轻了工人操作、搬运过程中的劳动强度，提高了安全系数，减小了安全风险。三是使用范围广、适用性强，可根据不同使用环境和采高，选择不同型材，设计为多段、多肢组装，实现复合应用，保证了使用的广泛性。

上述实施方式用来解释说明本发明，而不是对本发明进行限制，在本发明的精神和权利要求的保护范围内，对本发明做出的任何修改和改变，都落入本发明的保护范围。