一种刚柔耦合支护迈步行走装置

本发明涉及煤矿井下巷道超前支护技术领域，具体为一种综掘工作面的刚柔耦合支护迈步行走装置。

背景技术：

掘进工作面临时支护技术是影响煤矿巷道掘进工作面安全生产的关键因素之一。我国煤矿锚网支护掘进工作面的临时支护基本都采用实际作用非常有限的吊环穿前探梁支护方式以及小型单体液压支架方式。尽管国内外专家学者已经对掘进工作面临时支护技术进行了长期研究，但到目前为止依然没有很大突破。

在煤矿井下巷道工作面进行掘进时，一般采用悬臂式掘进机与单体锚杆钻机相互配合使用。在掘进时必须要严格执行“一掘一锚”来保证工作面的安全作业，这就会导致掘进机频繁离开工作面，降低掘进效率；且在工作面工人进行锚固工作时需要来回搬运锚杆钻机，导致辅助作业时间长、占用人员多、工人劳动强度大、锚固效率低、安全性较低；部分井下支护使用的是“硬支护”型的迈步行走装备，对顶板进行支护时会对顶板进行二次损伤，造成顶板应力变化，影响井下安全作业。

发明专利“一种带尾梁的单元式超前支架”(公告号：cn212563300u)公开了一种带尾梁的单元式超前支架，其特征在于：在单元式超前支架的顶梁后面铰接一个尾梁，尾梁通过尾梁千斤顶及配套液压系统与顶梁连接；尾梁为一箱式结构，其上有两组圆孔分别与顶梁和千斤顶铰接固定；尾梁千斤顶采用轴来进行固定的。这种支护支架的结构简单，操作方便；通过控制阀操纵尾梁千斤顶的伸缩，实现超前支架尾梁的伸出与收回，达到辅助支撑巷道顶板的目的，机械化程度较高，但是这种超前支架在进行工作时需要掘进机退出工作面，而后对顶板进行支护，严重影响掘进的效率。

发明专利“回采巷道框架式超前支护支架”(公告号：cn203962017u)公开了一种回采巷道框架式超前支护支架，其特征在于：其框架由两组分别同步移动的整体式主框架和辅框架构成；主框架包括主前横梁、主后横梁；辅框架包括辅前横梁、辅后横梁；主框架的主前横梁与辅框架的辅后横梁之间利用移架液压缸相互铰接，并通过移架液压缸驱动主框架或辅框架实现整体同步移动。这种支架结构紧凑，占用巷道空间小，操作简便，这种支架对顶板静载荷有着很好的承载能力，但是对动载荷处理并没有很好的效果。由于井下有着较强的采动应力，如果没有较好的动载荷的处理，严重影响着井下的安全作业。

发明专利“一种滑移式柔性超前支护机构”(公告号：cn211008705u)其特征在于：包括柔性支护组件和行走支撑组件，柔性支护组件安装在行走支撑组件上方；所述柔性支护组件包括主支护纵梁组合体和副支护纵梁组合体，主支护纵梁组合体与副支护纵梁组合体彼此平行布置；所述行走支撑组件包括主支撑横梁组合体及副支撑横梁组合体，主支撑横梁组合体与副支撑横梁组合体搭接叠合布置。能够较好的适应凹凸不平的顶板，机构中柔性支护组件能够与凹凸不平的顶板充分贴合，避免出现顶板受力不均衡的情况，有效保护顶板不受到破坏。但是这种支架对于顶板的支撑力不足，顶板在一定程度上会下移，导致井下作业不安全。

发明专利“一种综掘工作面迈步式锚支护机器人”(公告号：cn212563280u)包括撑网系统、锚固系统、地面支撑系统和动力及转弯系统四个部分。其特征在于：所述撑网系统安装在所述地面支撑系统的上方；所述锚固系统通过螺钉安装在所述撑网系统中的主梁和中间主梁的下方；所述地面支撑系统安装在所述撑网系统中的主梁和中间主梁的下方，为整个设备提供支撑；所述动力及转弯系统的两端通过销连接的方式分别与所述撑网系统中的主梁和中间主梁相连。具有体积小、结构紧凑，具有迈步行进，运行平稳，转弯灵活，机动性好。但是这种支架采取的是“硬支护”，即对顶板传递而来的波动载荷不能很好的进行过滤，导致顶板的不稳定。

为解决上述问题，设计了一种刚柔耦合支护迈步行走装置。该支架实现了刚柔耦合支护、迈步行走的功能，具有结构简单、操作方便、支护效率高、安全性强等优点。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种刚柔耦合支护迈步行走装置，以解决上述背景中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种刚柔耦合支护迈步行走装置，包括横梁、纵梁、推移液压缸、防倒挡板、纵梁支撑座、支撑液压缸其特征在于：所述横梁两侧通过销钉与防倒挡板进行连接，所述横梁设置有凸台，所述纵梁上设有连接轴与横梁相连接，所述连接轴上装有弹簧，所述横梁侧面装有连接头，所述推移液压缸通过连接头与横梁进行铰接，所述防倒挡板上装有防倒销，所述横梁上安装有纵梁支撑座，所述主支撑液压缸通过销轴与横梁进行连接。

优选的，所述横梁间歇安装纵梁支撑座、凸台，所述纵梁支撑座配合凸台、弹簧对纵梁进行支撑，所述纵梁上设有连接轴，连接轴穿过横梁内部孔进行连接。

优选的，所述推移液压缸由推移活塞杆、活塞头、连接头组成，通过活推移塞杆的伸缩带动横梁进行迈步前进。

优选的，所述防倒挡板通过销钉与横梁进行连接，所述防倒挡板上方与横梁进行配合，所述防倒挡板下方安装有防倒销。

优选的，所述支撑液压缸底部安装有底座。

优选的，所述凸台内安装有弹簧。

优选的，所述推移液压缸有两个、所述横梁、纵梁各有四个，所述支撑液压缸、纵梁支撑座、凸台、防倒挡板、弹簧各有八个，所述防倒销有十六个。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1.装置采用弹簧与纵梁支撑座进行联合支护，支架在横梁与纵梁之间安装有柔性弹簧；当支架处于初撑状态时，主要由弹簧进行支撑，当弹簧的支撑力不足以支撑顶板时，纵梁支撑座与弹簧对顶板进行联合支护，这种联合支护有效的避免了井下掘进工作面的“硬支护”，有效的降低了煤矿巷道的动载荷，实现了巷道的刚柔耦合支护。

2.将超前支护支架的支护过程实现高度自动化，有效降低人工操作的繁琐性，减小井下工人的劳动强度，避免了来回移动支护设备，具有结构简单、操作方便的优点，大大的提高了井下的掘进速度。

附图说明

图1为本发明中刚柔耦合支架示意图；

图2为本发明中横梁结构示意图；

图3为本发明中纵梁与横梁配合示意图；

图4为本发明中推移液压缸示意图；

图5为本发明防倒挡板示意图；

图6为本发明中纵梁支撑座示意图；

图中：1—横梁101—凸台102—弹簧103—销轴104—底座2—纵梁201—连接轴3—推移液压缸301—推移活塞杆302—活塞头303—连接头4—防倒挡板401—销钉402—防倒销5—纵梁支撑座6—推移液压缸。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1至图6，本发明提供的一种技术方案：包括横梁、纵梁、推移液压缸、防倒挡板、纵梁支撑座、支撑液压缸，其特征在于：所述横梁两侧通过销钉与防倒挡板进行连接，所述横梁设置有凸台，所述纵梁上设有连接轴与横梁相连接，所述连接轴上装有弹簧，所述横梁侧面装有连接头，所述推移液压缸通过连接头与横梁进行铰接，所述防倒挡板上装有防倒销，所述横梁上安装有纵梁支撑座，所述主支撑液压缸通过销轴与横梁进行连接。所述横梁上安装纵梁支撑座、凸台，所述纵梁支撑座配合凸台、弹簧对纵梁进行支撑，所述纵梁上设有连接轴，连接轴穿过横梁内部孔进行连接。所述推移液压缸由推移活塞杆、活塞头、连接头组成，通过活推移塞杆的伸缩带动横梁进行迈步前进。所述防倒挡板通过销钉与横梁进行连接，所述防倒挡板上方与横梁进行配合，所述防倒挡板下方安装有防倒销。所述支撑液压缸底部安装有底座。所述凸台内部、连接轴上安装有弹簧。所述推移液压缸有两个、所述横梁、纵梁各有四个，所述支撑液压缸、纵梁支撑座、凸台、防倒挡板、弹簧各有八个，所述防倒销有十六个。

工作原理：当该刚柔耦合支护迈步行走装置到达掘进工作面时，首先支撑液压缸(6)将支架横梁(1)顶起，当支撑液压缸(6)上升至纵梁(2)与顶板接触时，顶板受到支架的力后，安装在凸台(101)内部的弹簧(102)受力适当压缩，形成初撑状态，纵梁(2)由于顶板的不平整，会调整弹簧(102)的变形程度，以此来适应顶板的形状。当掘进机开始工作时，支架支撑力逐渐增加，当弹簧(102)的支撑力不足以支撑顶板时，纵梁(2)与安装于横梁(1)上的纵梁支撑座(5)接触，此时支架产生最大的支撑力，对掘进面进行最大程度的超前支护。当掘进工作面到达一定的空顶距时，掘进机需要向前移动，此时超前支架需要提前进入新的工作面，这时候支架就需要进行迈步前进，此时处于奇数的横梁(1)的支撑液压缸(6)收缩离开底板，连接与支架的中间两根横梁(1)中间的一组推移液压缸(3)将奇数组的横梁(1)进行推移前进，纵梁(2)在顶板锚网上滑动，当达到一定步距后，奇数组支撑液压缸(6)伸长，对顶板进行支撑。此时，偶数组的支撑液压缸(6)收缩离开顶板，处于横梁(1)之间的推移液压缸(6)伸长，带动偶数组横梁(1)进行移动，当到达一定步距后，处于偶数组的支撑液压缸(6)伸长，以此往复，当到达新的掘进工作面时，两组支撑液压缸(6)同时顶起，对顶板进行支撑，掘进机在新的工作面开始工作，超前支护支架继续对顶板进行支撑。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变形，本发明的范围由所附权利要求书及其等同物限定。