一種超前支架底座的導向裝置和使用方法與流程

2023-09-17 20:11:15

本發明涉及煤礦巷道超前支護領域，特別是涉及一種超前支架底座的導向裝置和使用方法。

背景技術：

我國《煤礦安全規程》明確規定:釆煤工作面順槽超前支護的範圍不能小於20m。傳統礦區綜釆工作面順槽一般釆用的是單體液壓支柱作超前支護，隨著綜採工作面機械化程度的不斷提高，這種支護方式很難與綜採工作面高產高效的生產模式相匹配，並且這種支護方式存在支護強度低、工人勞動強度大、支護速度慢等缺點。為了解決這些問題，煤科總院太原分院、鄭州煤礦機械集團股份有限公司等設備製造廠研發了不同型號的超前支護液壓支架。這些超前支護液壓支架在一定程度上滿足了礦井安全、高產高效的要求。但這些超前支護支架很多需要設置拉架錨固點，而設置錨固點工序繁瑣，效率低下，無法實現快速安全的超前液壓支架推移；再如，現有超前支護支架多採用推動移架結構，推動移架可造成移動偏斜和移架困難。很大程度上影響採煤效率和煤礦安全生產工作。

技術實現要素：

本發明要解決的技術問題是提供一種安全、實用、簡單可靠的超前支架底座的導向裝置。

一種超前支架底座的導向裝置包括承重塊、防鑽底擋板和導向板，所述承重塊與超前液壓支架的底座的前端相連，在所述承重塊中部設置有上下貫通的固定槽，在所述固定槽內設置有所述導向板，所述防鑽底擋板為弧形板，其下端與所述承重塊的底部的前端相連，所述弧形板的中部向所述超前液壓支架的前進方向的下部凸出；

所述導向板包括第一固定板和連接在所述第一固定板底部的切割部，在所述固定槽的長度方向的兩側分別設置有第二固定板，在所述第二固定板上設置有插銷孔，在所述第一固定板上設置有固定孔，其中所述固定孔與所述插銷孔通過插銷將所述第一固定板固定在所述第二固定板上；所述切割部為刀具，刀背與所述第一固定板的底部相連，所述刀具的後端的底端與所述刀背的前端相連形成弧形的刀刃；

巷道底板為較軟底板，容許單軸抗壓強度10.50～22.50MPa，所述固定孔與所述切割部的最底端之間的距離為H+180mm，H為超前支架底座厚度，單位為mm；

所述防鑽底擋板的前後水平方向上的長度為350mm，上下垂直方向上的高度為400mm。

本發明所述的超前支架底座的導向裝置，其中，所述承重塊的後端的上部和下部分別連接有上固定板和下固定板，所述超前液壓支架的底座的前端採用固定帶固定在所述上固定板和所述下固定板之間，所述上固定板的長度為350mm，厚度為7mm。

本發明所述的超前支架底座的導向裝置，其中，上部三分之二的所述第一固定板的橫截面的形狀為矩形，下部三分之一的所述第一固定板的橫截面的形狀為梯形，所述第一固定板的前端的長度小於後端的長度。

本發明所述的超前支架底座的導向裝置，其中，所述承重塊的前後長度為430mm，寬度和高度與所述超前液壓支架的底座的寬度和高度一致，所述固定槽的前後長度為300mm，寬度為15mm，與所述承重塊的前端之間的距離為40mm，所述承重塊的後端之間的距離為90mm；所述承重塊與所述上固定板鉸接，與所述下固定板焊接固定；所述固定帶為鋼絲片或成型的長鐵塊。

本發明所述的超前支架底座的導向裝置，其中，所述導向板的前後長度為290mm，寬度最寬處為13mm，最窄處為3～4mm，高度為600mm；所述固定孔的中心距離所述第一固定板的前端的距離為150mm，後端的距離為140mm，所述固定孔的直徑為25mm；所述插銷孔的直徑為12mm，所述插銷的直徑為10mm。

本發明所述的超前支架底座的導向裝置的使用方法，包括如下步驟：

(A)在需要移架前，將導向板，承重塊和防鑽底擋板運輸到超前液壓支架旁邊，在超前液壓支架底座前端稍稍開挖一個深20mm的小溝，將承重塊的下固定板沿超前液壓支架的底座下方逐漸插入，插入至少500mm，當阻力較大推不進去時，停止人工作業，人員遠離支架，通過超前液壓支架移架，逐步使承重塊到達超前液壓支架底座的前端；停止移架，用鐵錘前後左右敲打承重塊，使其前後與底座左右對齊，使其前後與底座平行緊挨；

(B)將上固定板旋轉到承重塊上方，通過固定帶將上固定板與下固定板連接並旋緊固定；

(C)放入導向板，導向板的底部的刀口方向在移動方向前方，用鐵錘將導向板砸到固定孔對應的位置，插入插銷，固定插銷，在固定槽後側和左右兩側與導向板接觸的地方，塞入少量粗麻布或者黃麻，減小鐵塊之間的硬性接觸，儘量減少2mm的空隙對導向板造成的導向誤差；

(D)當需要轉向或者調整方向時，停止移架，人工用鐵錘敲打承壓塊一側，使承壓塊與超前液壓支架的底座前端形成小的裂縫，塞入適當數量的小號標準鐵塊，採用一塊小號標準鐵塊的旋轉角度為2°，根據需要安放具體數量；當數量超過3塊時，採用大號標準鐵塊，形成的角度為6°。

本發明所述的超前支架底座的導向裝置的使用方法，其中，所述小號標準鐵塊的長、寬和高分別為150mm、15mm和150mm，所述大號標準鐵塊為梯形，長度為300mm，上端的寬為31mm，下端的寬為47mm，高為150mm。

本發明超前支架底座的導向裝置與現有技術不同之處在於：

傳統的超前支護支架很多需要設置拉架錨固點，而設置錨固點工序繁瑣，效率低下，無法實現快速安全的超前液壓支架推移；現有超前支護支架多採用推動移架結構，推動移架可造成移動偏斜和移架困難，很大程度上影響採煤效率和煤礦安全生產工作。

本發明超前支架底座的導向裝置安全、實用、簡單可靠，提高了採煤效率和煤礦的安全生產工作。

現場經驗表面絕大部分的支架底座側滑和倒架都是發生在移架過程中，因此需要在移架前臥底，設置錨固點，一點一點往前拉，在支架偏移之後需要重新布置基點使用千斤頂推回，這樣支架又很難一步到位的回到原來的位置，同時支架發生傾倒時端頭附近是及其危險的，本發明超前支架底座的導向裝置，保證了支架按照預設路線移動，導向板聯合承重塊有防止底座滑移的功能，底座穩定，移架安全性大大提高，同時本結構簡單可靠，實用，對於井下複雜的地質環境這種簡單的結構可靠性強，實用性強，大大提高了採煤效率和煤礦的安全生產工作。

下面結合附圖對本發明的超前支架底座的導向裝置作進一步說明。

附圖說明

圖1為本發明超前支架底座的導向裝置的結構示意圖；

圖2為本發明超前支架底座的導向裝置的俯視結構示意圖；

圖3為本發明超前支架底座的導向裝置在轉彎狀態下的俯視結構示意圖；

圖4為本發明超前支架底座的導向裝置在使用過程中的小號標準鐵塊的結構示意圖；

圖5為本發明超前支架底座的導向裝置在使用過程中的大號標準鐵塊的結構示意圖。

具體實施方式

實施例1

如圖1～圖3所示，一種超前支架底座的導向裝置，包括承重塊1、防鑽底擋板2和導向板3，承重塊1與超前液壓支架4的底座的前端相連，在承重塊1中部設置有上下貫通的固定槽5，在固定槽5內設置有導向板3，防鑽底擋板2為弧形板，其下端與承重塊1的底部的前端相連，弧形板的中部向超前液壓支架4的前進方向的下部凸出。

導向板3包括第一固定板301和連接在第一固定板301底部的切割部302，在固定槽5的長度方向的兩側分別設置有第二固定板101，在第二固定板101上設置有插銷孔102，在第一固定板301上設置有固定孔303，固定孔303與插銷孔102通過插銷將第一固定板301固定在第二固定板101上；切割部302為刀具，刀背與第一固定板301的底部相連，刀具的後端的底端與刀背的前端相連形成弧形的刀刃，主要為了開始階段導向板3能壓到巷道底板以下，發揮導向作用。

巷道底板為較軟底板，容許單軸抗壓強度10.50～22.50MPa，所述固定孔303與所述切割部302的最底端之間的距離為H+180mm，H為超前支架底座厚度，單位為mm。考慮到底板切割的阻力以及轉向所提供的側向壓力之間的需求關係，經過多次實驗，在針對底板類型為較軟底板情況下，H+180mm的尺寸是最合適的，其他尺寸無法實現。

防鑽底擋板2的前後水平方向上的長度為350mm，上下垂直方向上的高度為400mm。

以下為優選方案：

承重塊1的後端的上部和下部分別連接有上固定板6和下固定板7，超前液壓支架4的底座的前端採用固定帶8固定在上固定板6和下固定板7之間，上固定板6的長度為350mm，厚度為7mm。

上部三分之二的所述第一固定板301的橫截面的形狀為矩形，下部三分之一的所述第一固定板301的橫截面的形狀為梯形，所述第一固定板301的前端的長度小於後端的長度。這個設計主要是為了在超前液壓支架4在推移的過程中減小阻力。

承重塊1的前後長度為430mm，寬度為450mm，高度與超前液壓支架4的底座的高度一致，固定槽5的前後長度為300mm，寬度為15mm，與承重塊1的前端之間的距離為40mm，承重塊1的後端之間的距離為90mm；保證了在超前液壓支架4移架的過程中，承重塊1右側有充分的受力區域，保證承重塊1的可靠以及裝置的實用性；承重塊1與上固定板6鉸接，與下固定板7焊接固定；固定帶8為鋼絲片或成型的長鐵塊。

導向板3的前後長度為290mm，寬度最寬處為13mm，最窄處為3～4mm，太薄容易斷裂，太厚阻力太大，效果不明顯；保證導向板3能順利方便的插入到固定槽5中，且2mm的縫隙保證導向板3不會在受力過程中，因為縫隙偏離了直線移動狀態；高度為600mm；固定孔303的中心距離第一固定板301的前端的距離為150mm，後端的距離為140mm，固定孔303的直徑為25mm；插銷孔102的直徑為12mm，插銷的直徑為10mm，保證插銷能順利的插到插銷孔102和固定孔303中，且10mm的直徑保證了插銷的強度需求。

本發明的尺寸保證了插銷能穿過孔，且在移架的過程中，導向板3會在阻力的作用下向後側移動，導向板3會以右側與固定槽5端部的接觸點為圓心，做一個逆時針的小幅旋轉，大概帶來了孔8mm的旋轉，因此，固定孔303的直徑為25mm保證了導向板3下部與固定槽303右側接觸時，插銷與孔四周均有至少2mm的空隙，插銷不會受到固定孔303較大切向的力，而10mm的直徑也保證了孔對插銷向上的切應力對插銷強度較大影響，保證了裝置的科學可靠。

防鑽底擋板2主要就是一個曲線形的平面擋板，主要作用是在超前液壓支架4推移過程中，利用自身的曲線形設計，確保整個裝置和超前液壓支架4底座都收到一個向上的分力，避免了以前很多在軟弱底板下，超前液壓支架4推移過程中鑽底的情況發生，同時進一步規避了因為鑽底帶來的側滑，側翻等危險情況的發生，導向板3本身更能保證裝置和超前液壓支架4在一個精準的規劃路線上行走，安全、可靠、實用性強。

本發明的所有尺寸均為優選方案，帶來的效果更好，但不是必須的。

本發明的超前支架底座的導向裝置的使用方法，包括如下步驟：

(A)在需要移架前，將導向板3，承重塊1和防鑽底擋板2運輸到超前液壓支架4旁邊，在超前液壓支架4底座前端稍稍開挖一個深20mm的小溝，將承重塊1的下固定板7沿超前液壓支架4的底座下方逐漸插入，插入至少500mm，當阻力較大推不進去時，停止人工作業，人員遠離支架，通過超前液壓支架4移架，逐步使承重塊1到達超前液壓支架4底座的前端；停止移架，用鐵錘前後左右敲打承重塊1，使其前後與底座左右對齊，使其前後與底座平行緊挨；

(B)將上固定板6旋轉到承重塊1上方，通過固定帶8將上固定板6與下固定板7連接並旋緊固定；

(C)放入導向板3，導向板3的底部的刀口方向在移動方向前方，用鐵錘將導向板3砸到固定孔303對應的位置，插入插銷，固定插銷，在固定槽5後側和左右兩側與導向板3接觸的地方，塞入少量粗麻布或者黃麻，減小鐵塊之間的硬性接觸，儘量減少2mm的空隙對導向板3造成的導向誤差；

(D)當需要轉向或者調整方向時，停止移架，人工用鐵錘敲打承壓塊1一側，使承壓塊1與超前液壓支架4的底座前端形成小的裂縫，塞入適當數量的小號標準鐵塊9，採用一塊小號標準鐵塊9的旋轉角度為2°，根據需要安放具體數量；當數量超過3塊時，採用大號標準鐵塊10，形成的角度為6°。

如圖4和圖5所示，小號標準鐵塊9的長、寬和高分別為150mm、15mm和150mm，大號標準鐵塊10為梯形，長度為300mm，上端的寬為31mm，下端的寬為47mm，高為150mm。大號標準鐵塊10有一定變形，以滿足楔形空間的需求。

以上所述的實施例僅僅是對本發明的優選實施方式進行描述，並非對本發明的範圍進行限定，在不脫離本發明設計精神的前提下，本領域普通技術人員對本發明的技術方案作出的各種變形和改進，均應落入本發明權利要求書確定的保護範圍內。