綜掘機及時支護裝置的製作方法

2023-06-09 13:21:41

專利名稱：綜掘機及時支護裝置的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種礦山開採中巷道掘進作業支護裝置，特別是一種可 與綜合機械化掘進機配合作業的綜掘機及時支護裝置，它對巷道掘進作業時 剛剛暴露的頂板實現及時的機械化支護，並掩護綜掘機實現連續作業。屬於 礦山機械製造及應用領域。
技術背景目前的礦山開採，尤其是煤礦的井工開採中，巷道的掘進作業是所有其 他作業的先決條件。隨著綜合機械化掘進機(簡稱"綜掘機")的普遍使用，巷 道掘進的效率較傳統的"打眼放炮"作業方式有了很大提高。但是，受巷道頂 板巖石條件影響，普遍採用的掘進工藝是 一般掘進1 2米時就停機，用錨 杆、錨索或棚梁等進行人工臨時支護，然後再開機掘進1 2米，如此循環作 業。這種斷斷續續的循環作業效率很低，使得掘進作業無法發揮綜掘機的優 勢。有關數據顯示即便中、大型煤礦井下巷道掘進時的綜掘機開機率也不 足0.3，亦即超過三分之二的時間都用於了人工臨時支護，其根本原因就是現 有的支護手段落後，缺少一種能夠掩護綜掘機正常掘進並同時對掘進剛暴露 的巷道頂板進行臨時支護的安全設備。巷道掘進已經成為制約很多煤礦企業 生產的瓶頸，據國內、外相關資料報導，目前尚無此類產品或技術的成熟應 用。儘管我國自上世紀九十年代以來，也陸續出現了一些致力於解決這一問 題的方案，但是無論從其設計原理上，還是從應用實踐上都反映出這些方案 或過於理論化，或不能適應現場實際需要。護裝置可以大致分為三類第一類是在現有掘進機上 作些改動，將臨時支護裝置與綜掘機合為一體，達到連續作業的目的，如專利公告號為CN2782932Y的"綜掘迎頭液壓前探臨時支護裝置"、CN1987046A 的"支護型連續掘進機"、CN2204334Y的"一種機掘工作面的前探支護"、 CN101029570A的"掘進工作面超前支護裝置"、CN200964858Y的"掘、護、 錨一體化掘進設備"等，這些與綜掘機固定在一起的支護裝置，雖然在某種程 度上解決了行走問題，但是綜掘機在掘進過程中產生的巨大震動也將通過支 護裝置直接作用於所支護的巷道頂板，加速其破壞，同時與綜掘機截割搖臂 或機身的固定也容易因振動而產生各種故障；另外，該結構往往無法支護大 面積的區域，仍然要依靠間歇性的人工作業。第二類是採用平行間隔設置的棚梁加支腿(多為液壓支柱)，移動採用邁 步自移或循環移架的結構如專利公告號為CN2133672A的"掘進工作面臨 時支架"、公告號為CN2142883A的"掘進用柔性頂梁臨時支護"、公告號為 CN2189645Y的"掘進頭臨時支護特種液壓支架"、公告號為CN2851578Y的 "用於巷道掘進工作面的可縮支架"等。以上專利均屬於採用"滑移"頂梁的結 構，這種結構的支架均應用在普通綜採工作面中作為一種簡易工作面支架， 對於礦壓不大、地質條件不複雜的煤層有一定適用性。該結構通常將兩個並 列布置的頂梁通過側面的連接副並列的連接在一起，頂梁下與單體支柱相連， 單體支柱直接作用在底板上。這種結構形式的支架依靠布置在兩個並列頂梁 之間或位於頂梁底部的推移千斤頂，相互推拉頂梁前行，但是它的移動必須 藉助與之相鄰的支架頂梁或其他橫向機構進行滑移，因而不適用於狹窄的巷 道內。這些支護裝置主要存在的問題 一是不能很好的解決移架後重新支護 時的支架穩定性問題；二是遇有巷道起伏或底板較軟時，這類結構往往會發生移架支護困難，支腿"扎底"的問題；三是無法解決掘進機最前端的及時支 護問題，掘進機前端有一鏟板，需要貼靠巷道兩幫進行清理，所以此類支架 的支腿無法設置到鏟板附近，也就很難對掘進頭剛暴露的頂板進行有效的及 時支護。還有一部分專利公開的機構也是類似於"滑移"頂梁的一種，通過直 接對頂梁進行推拉來實現移動的目的。不同的是，它們採用"主、副架"的形式，力圖實現支架本身的自移行走。例如公告號為CN2178279的"滑移前探 液壓支架"、公告號為CN2078802的"套筒梁液壓滑移支架"、公告號為 CN1061829的"內外梁提柱式不空頂液壓支架"、公告號為CN1071993和 CN2104296的"組合式端頭液壓支架"，但是這類支架僅採用頂梁加單體或 液壓支柱的結構，無法形成穩定的架體，移動和支護過程需要大量人工作業， 所以安全性差。受支架本身結構限制，在移架提腿的過程中，對頂梁產生較 大彎矩，機構易產生別卡。第三類是採用相互推拉的主、副架或多個單元支架的結構形式，如專利 公告為CN100365244C的"用於巷道掘進工作面的液壓支架"提出的主、副架 插接的形式，對支架的穩定和支護及移動提供了有利條件，但是這種結構必 然造成支架整體較寬，不利於架間布置綜掘機，二者配合作業和行走也受影 響，且如該專利所述，錨網和錨帶等永久支護的設備仍需在支架前端進行施 工，也就是說仍然需要綜掘機停機進行永久支護作業，所以沒有從根本上改 變綜掘機的作業模式。專利公告號為CN1035025C的"掘進工作面前配套支 架"中提出的由多個單元支架前後拼接成整套支架的結構形式，試圖實現對巷 道的頂板和兩幫實現全封閉的支護。但在實際生產應用中發現，該結構存在 以下的問題 一是無法方便的在井下狹窄的巷道內進行安裝、拆卸和維修； 二是其支護和移動時的穩定性無法保證。專利公告號為CN2890341Y的"掘進液壓支護支架"的技術方案是為解決"炮掘"工作面而設計的，但其無法與綜 掘機進行配套作業。本發明人曾設計出專利公告號為CN200985799Y的"巷道超前支護支 架"，它適用於對現有永久支護手段的巷道在採煤工作面推進時進行超前支 護。該支護支架的每一架由同樣的頂梁、底座和連接其中的立柱及四連杆機 構組成。其兩架之間由防倒千斤頂通過連接耳連接並列組成一組，前後相鄰 的兩組架由伸縮梁和推移千斤頂連接。作業時對巷道頂板的管理在一定程度 上要依賴於巷道己有的錨網、棚梁等，仍需在支架前端進行施工和巷道的預 處理，其結構和支護原理不適用於在掘進工作面對掘進裸露的巷道頂板進行 臨時支護。 實用新型內容本實用新型的目的是提供一種綜掘機及時支護裝置，它有效地解決了現 有技術存在的支護手段落後、移架困難、需要停機作業、效率低等問題，其 結構設計合理，支護操作穩定，裝卸和維護方便，使用安全可靠，完全符合 現場及時支護的使用條件，較好地滿足了井下巷道支護與綜掘機進行配套作 業的要求，實現對巷道掘進工作面剛剛暴露頂板及時進行機械化支護，並掩 護綜掘機實現連續作業。本實用新型的目的是這樣實現的該裝置包括由軸線相互平行且在同一 平面內的底座、頂梁及連接頂梁、底座間的液壓立柱和四連杆機構組成的側 架，鉸接在兩個側架之間的伸縮式連接梁和液壓缸，其技術要點是所述側 架的頂梁採用由滑動頂梁和導向頂梁組成的前頂梁或只由固定頂梁組成的續 頂梁，並列布置的帶有前頂梁的側架通過拱形橫梁或水平橫梁鉸接成前支架， 並列布置的帶有續頂梁的側架通過拱形橫梁或水平橫梁鉸接成續支架，在所述拱形橫梁或水平橫梁上間隔分布順梁，相鄰順梁之間設置帶式護梁或伸縮式順梁。所述前頂梁的導向頂梁分別與側架的液壓立柱和四連杆機構鉸接，帶有 滑槽的滑動頂梁組裝在導向頂梁導軌上，並通過復位液壓缸驅動滑動頂梁沿 導向頂梁導軌往復移動，復位液壓缸的一端鉸接在導向頂梁上，另一端鉸接 在滑動頂梁上，滑動頂梁上設置與拱形橫梁或水平橫梁相鉸接的連接耳，組 裝在滑動頂梁上的側護板設置軸線水平布置的內注液液壓缸，側護板的水平 面在內注液液壓缸的驅動下沿滑動頂梁的頂面側嚮往復移動。所述設置在相鄰順梁之間的帶式護梁由環形帶及張緊環形帶的託輥構 成，所述託輥利用託輥軸組裝在張緊支撐座內的軸支架上，所述張緊支撐座 的座體固定在所述順梁上，所述軸支架通過彈性體組裝在張緊支撐座的座體 內並沿座體導向槽縱嚮往復移動。所述設置在相鄰順梁之間的伸縮順梁由活動順梁及其同步驅動液壓缸組 成，所述活動順梁一端並列固定在同一聯接板上，另一端插裝在分別固定於 拱形橫梁或水平橫梁的導向框架內，所述同步驅動液壓缸的一端鉸接在聯接 板上，另一端鉸接在拱形橫梁或水平橫梁上，帶動活動順梁沿導向框架滑動。由於本實用新型採用由滑動頂梁和導向頂梁組成的前頂梁構成穩定結構 的側架，由並列的側架通過拱形橫梁或水平橫梁鉸接成前支架，布置在綜掘 機的掘進前方，在拱形橫梁上間隔分布順梁，相鄰順梁之間設置帶式護梁或 伸縮式順梁，其結構設計合理，所以前支架的前頂梁和設置在相鄰順梁之間 的伸縮式順梁或帶式護梁，以滑動配合的方式前移，避免前支架在移動過程 中因推力作用所造成的扭曲和不同步，可以及時對掘進機掘進頭上方的頂板 進行臨時支護，且支護操作穩定。另外，可以利用鉸接在前支架與續支架之間的具有很強的抗扭剛性的伸縮式連接梁和推移液壓缸，繼續連接續支架， 以此延長對巷道的支護長度。因此，其與綜掘機進行配合使用，可實現綜掘 機掘進與巷道支護的並行作業，掘進時的巷道頂板由該裝置的帶式護梁或伸 縮式順梁支護，同時操作人員可以在該裝置和掘進機後方安全的地方進行錨 杆、錨索或鋼帶等的永久支護，從而有效地解決了現有技術存在的支護手段 落後、移架困難、需要停機作業、效率低等問題。該裝置的結構特點使其裝 卸和維護都很方便，使用非常安全可靠，完全符合現場及時支護的使用條件， 較好地滿足了井下巷道支護與綜掘機進行配套作業的要求，實現對巷道掘進 工作面剛剛暴露頂板就能及時進行機械化支護，並掩護綜掘機實現連續作業。


以下結合附圖對本實用新型作進一步描述。 圖1是本實用新型的一種I型結構的示意圖。圖2是圖1的俯視圖。 圖3是圖1的側視圖。圖4是本實用新型的一種II型結構的示意圖。 圖5是圖1沿A A線的剖視圖。 圖6是圖2沿B B線的剖視圖。圖7是本實用新型的一種I型結構中的前頂梁結構示意圖。 圖8是本實用新型的一種II型結構中的前頂梁結構示意圖。 圖中序號說明l前頂梁、2液壓立柱、3上連杆、4前連杆、5後連杆、 6底座、7推移液壓缸、8伸縮式連接梁、9續頂梁、IO順梁、ll拱形橫梁、 12水平橫梁、13伸縮式順梁、14同步驅動液壓缸、15推移液壓缸、16託輥、 17環形帶、18復位液壓缸、19滑動頂梁、20導向頂梁、21連接耳、22內注液液壓缸、23側護板、24託輥軸、25軸支架、26彈性支撐座、27彈性體、28連接板、29導向框架。
具體實施方式
根據圖1 8詳細說明本實用新型的具體結構。該綜掘機及時支護裝置包 括由軸線相互平行且在同一平面內的底座6、頂梁及連接頂梁、底座6間的 液壓立柱2和四連杆機構組成的側架，鉸接在兩個側架之間的伸縮式連接梁 8和推移液壓缸15、 7，由單排或雙排側架與橫梁鉸接成的前支架、續支架及 組裝在各支架上的順梁10、帶式護梁和伸縮式順梁等件。其中所用的底座6、 液壓立柱2和由相互鉸接的上連杆3、前連杆4和後連杆5構成的四連杆機 構等，均採用巷道掘進工作面通用的結構。伸縮梁8由插接的兩個箱體和連 接兩箱體的推移液壓缸15組成。底座6中有調底座液壓缸(圖中未示出)，在 使用過程中，通過調底座液壓缸可以隨時調整該裝置與位於其內作業的綜掘 機的相對位置關係。底座6內側設有摺疊踏板和較高的護板， 一方面可以避 免與綜掘機發生刮碰，另一方面可以為工人登高進行頂板維護或進行永久支 護提供方便。側架的頂梁可以根據實際需要採用由滑動頂梁19和導向頂梁 20組成的前頂梁1或只由固定頂梁組成的續頂梁9。鉸接前支架、續支架的 橫梁可根據需要掘進的巷道斷面的形狀而選擇使用拱形橫梁ll(如圖3所示) 或水平橫梁12(如圖4所示)。在綜掘機掘進方向的最前方設置由並列布置的 帶有前頂梁1的側架通過拱形橫梁11或水平橫梁12鉸接成的前支架。根據 綜掘機的機身長度或支護要求，在前支架的後方可以相繼並列布置帶有續頂 梁9的側架通過拱形橫梁11或水平橫梁12鉸接成的續支架，以便隨時延長 巷道支護長度。為了更好地對掘進機作業時的掘進頭上方的頂板進行臨時支 護，在拱形橫梁11或水平橫梁12上間隔分布順梁10，並在相鄰順梁10之間設置帶式護梁或伸縮式順梁，以適應綜掘機對前支架前端的巷道進行掘進 時，有利於對其掘進巷道斷面的各半面作業時分別對其上方的頂板進行臨時 支護。在前頂梁1的具體結構中，其導向頂梁20分別與側架的液壓立柱2和四 連杆機構鉸接，帶有滑槽的滑動頂梁19組裝在導向頂梁20的導軌上，並通 過復位液壓缸18驅動滑動頂梁19沿導向頂梁20的導軌往復移動。復位液壓 缸18的一端鉸接在導向頂梁20上，另一端鉸接在滑動頂梁19上。滑動頂梁 19上設置與拱形橫梁11或水平橫梁12相鉸接的連接耳21，該連接耳21可 以根據其所鉸接的拱形橫梁11或水平橫梁12，分別設置在滑動頂梁19頂部 (如圖7所示)或者設置在滑動頂梁19上與復位液壓缸18在同一側(如圖8所 示)。組裝在滑動頂梁19上的側護板23設置軸線水平布置的內注液液壓缸 22。側護板23的水平面在內注液液壓缸22的驅動下沿滑動頂梁19的頂面側 嚮往復移動。設置在相鄰順梁10之間的帶式護梁(如圖6所示)由環形帶17及張緊環 形帶17的託輥16構成，環形帶17可以採用皮帶或金屬網帶。託輥16利用 託輥軸24組裝在張緊支撐座26內的軸支架25上。張緊支撐座26的座體通 過螺栓或銷軸固定在順梁10上，軸支架25通過彈性體27組裝在張緊支撐座 26的座體內並沿座體導向槽縱嚮往復移動，彈性體27可以採用彈簧或其它 彈性材料製成。當託輥16或環形帶17承受來自頂部的外力時，託輥16可沿 彈性支撐座26上下移動自動調整，以保持託輥16及環形帶17與頂板的接觸， 有利於支護較為破碎的巷道頂板。設置在相鄰順梁10之間的伸縮式順梁由活動順梁13及其同步驅動液壓 缸14組成。為了增強伸縮式順梁伸出和收回時的穩定性，將活動順梁13的一端並列固定在同一聯接板28上，另一端插裝在分別固定於拱形橫梁11或水平橫梁12的導向框架29內。同步驅動液壓缸14的一端鉸接在聯接板28 上，另一端鉸接在拱形橫梁11或水平橫梁12上，帶動活動順梁13沿導向框 架29滑動。該裝置在井下巷道內安裝好後，調整液壓立柱2，使順梁IO或環形帶17 接觸巷道頂板。綜掘機在該裝置內開始對前支架前端的巷道進行掘進，如果 綜掘機先掘進巷道斷面的一半時，伸縮式順梁的活動順梁13在同步驅動液壓 缸14的作用下伸出，對掘進機掘進頭上方的頂板進行臨時支護，活動順梁 13可以伸出l米，以滿足綜掘機在掘進大斷面巷道時先掘一半的工藝流程要 求。當綜掘機完成一個步距的掘進量之後，適量降低首架的立柱2，操作同 步驅動液壓缸14收回活動順梁13，操作內注液液壓缸22，使側護板23支護 在巷道的兩側，然後操縱推移液壓缸7將前支架的兩個底座6、導向頂梁20 及其間的液壓立柱2、四連杆機構向前推移一個掘進步距。推移後，調整頂 梁1內的復位液壓缸18和推移液壓缸15，使滯後的滑動頂梁19和與其連接 的橫梁ll、順梁IO、伸縮式順梁13等重新復位，然後調整前支架的液壓立 柱2，重新支撐起前支架，繼續掘進前行直至推移液壓缸7行程用盡為止。 再調整續支架的液壓立柱2，使其順梁10稍微脫離巷道頂板後，操縱推移液 壓缸7和推移液壓缸15將續支架向前位移一個推移液壓缸行程，此時推移液 壓缸7和推移液壓缸15全部收回。調整續支架的液壓立柱2，重新支撐好頂 板，完成一個支護作業的循環。如果續支架的後方仍連接有接續的續支架， 則同理完成對後面續支架的拉移過程。與此同時，操作人員就可以安全、方 便地在綜掘機和該裝置的後方對巷道的頂板進行錨杆、錨索或鋼帶等的永久 支護作業。
權利要求1、一種綜掘機及時支護裝置，包括由軸線相互平行且在同一平面內的底座、頂梁及連接頂梁、底座間的液壓立柱和四連杆機構組成的側架，鉸接在兩個側架之間的伸縮式連接梁和液壓缸，其特徵在於所述側架的頂梁採用由滑動頂梁和固定頂梁組成的前頂梁或只由固定頂梁組成的續頂梁，並列布置的帶有前頂梁的側架通過拱形橫梁或水平橫梁鉸接成前支架，並列布置的帶有續頂梁的側架通過拱形橫梁或水平橫梁鉸接成續支架，在所述拱形橫梁或水平橫梁上間隔分布順梁，相鄰順梁之間設置帶式護梁或伸縮式順梁。
2、 根據權利要求1所述的綜掘機及時支護裝置，其特徵在於所述前頂 梁的導向頂梁分別與側架的液壓立柱和四連杆機構鉸接，帶有滑槽的滑動頂 梁組裝在導向頂梁導軌上，並通過復位液壓缸驅動滑動頂梁沿導向頂梁導軌 往復移動，復位液壓缸的一端鉸接在導向頂梁上，另一端鉸接在滑動頂梁上， 滑動頂梁上設置與拱形橫梁或水平橫梁相鉸接的連接耳，組裝在滑動頂梁上 的側護板設置軸線水平布置的內注液液壓缸，側護板的水平面在內注液液壓 缸的驅動下沿滑動頂梁的頂面側嚮往復移動。
3、 根據權利要求1所述的綜掘機及時支護裝置，其特徵在於所述設置 在相鄰順梁之間的帶式護梁由環形帶及張緊環形帶的託輥構成，所述託輥利 用託輥軸組裝在張緊支撐座內的軸支架上，所述張緊支撐座的座體固定在所 述順梁上，所述軸支架通過彈性體組裝在張緊支撐座的座體內並沿座體導向 槽縱嚮往復移動。
4、 如權利要求1所述的綜掘機及時支護裝置，其特徵在於所述設置在 相鄰順梁之間的伸縮順梁由活動順梁及其同步驅動液壓缸組成，所述活動順 梁一端並列固定在同一聯接板上，另一端插裝在分別固定於拱形橫梁或水平 橫梁的導向框架內，所述同步驅動液壓缸的一端鉸接在聯接板上，另一端鉸 接在拱形橫梁或水平橫梁上，帶動活動順梁沿導向框架滑動。
專利摘要一種綜掘機及時支護裝置，包括底座、頂梁及連接頂梁、底座間的液壓立柱和四連杆機構組成的側架，鉸接在兩個側架之間的伸縮式連接梁和液壓缸，其技術要點是側架的頂梁採用前頂梁或續頂梁，並列布置的帶有前頂梁或續頂梁的側架通過拱形橫梁或水平橫梁鉸接成前支架或續支架，在拱形橫梁或水平橫梁上間隔分布順梁，相鄰順梁之間設置帶式護梁或伸縮式順梁。它有效地解決了現有技術存在的支護手段落後、移架困難、需要停機作業、效率低等問題，其結構設計合理，支護操作穩定，裝卸和維護方便，使用安全可靠，較好地滿足了井下巷道支護與綜掘機進行配套作業的要求，實現對巷道掘進工作面剛剛暴露頂板及時進行機械化支護，並掩護綜掘機實現連續作業。
文檔編號E21D23/00GK201170107SQ20082001173
公開日2008年12月24日 申請日期2008年3月26日 優先權日2008年3月26日
發明者偉 曹, 曹樹祥, 楊新華, 飛 滕, 陳學志 申請人:曹樹祥;曹 偉;滕 飛