专利名称：履带式全液压超前支护设备的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种使用于煤矿井下煤巷炮掘使用的自行履带行走式超前支护机，隶属于锚喷支护技术领域，尤其属于超前支护技术领域。
背景技术：
目前，我国煤矿煤巷掘进有综合机械化掘进法(简称综掘)和钻眼爆破掘进法(简称炮掘)。在煤矿锚网支护施工中使用的超前支护主要分在综掘巷道中使用的超前支护和在炮掘巷道中使用的超前支护。煤巷掘进过程中的临时支护，是保证安全生产，提高掘进效率的一个重要因素，临时支护的护顶效果直接关系到顶板安全效果。只有操作简单、方便、安全可靠的临时支护方法，在生产过程中才能被有效的使用，才能在确保安全高效的前提下，节约成本，提高单日推进度。1.国外煤矿支护现状由于国外产煤大国现开采煤层赋存条件决定其巷道顶板条件好、巷道断面大，巷道掘进设备为配套顶板锚杆机的连采机和掘进机，支护形式较为单一，采用大跨距高强度、高预拉力锚杆全长锚固。实行一次性永久支护基本无临时支护的概念。采用以上掘锚设备和支护工艺，因顶板条件好，不易发生较大的顶板沉降和变形，则仅在顶板锚杆机司机位置处安设一块护顶板，保护人员的安全。到目前为止尚未见到国外有关综掘临时支护装置的相关报道。2.国内临时支护现状目前我国推行锚杆支护的综掘巷道，由于巷道围岩多为中等稳定和不稳定状况，顶板较破碎，支护 形式为多种联合支护。因巷道断面小，在综掘施工巷道中支护机具大多配备风动单体锚杆钻机，钻进效能低、占用辅助时间长。由于掘锚速度慢，为避免空顶时间长引起顶板发生沉降离层和变形均采用临时支护。临时支护方式多采用多条前探梁沿巷道方向悬挂在顶板已支护锚杆上探至空顶区，对顶板起到护顶作用，防止冒顶造成人身伤亡事故。该支护方式缺点在于: 前探梁对空顶区的支护为被动支护，没有初撑力，安全性差。◎前探梁与顶板为点或线接触，不能对空顶区进行有效保护。@操作过程复杂，人工移动，劳动强度大，临时支护速度慢、效率低。 操作人员必须进入空顶区架设作业，存在极大的安全隐患。
发明内容本实用新型的目的是提供一种结构紧凑、体积小，能够满足煤巷炮掘空间需要，实现炮掘巷道掘进中临时支护机械化，缩短超前支护的时间，能加快掘进速度，同时为锚杆支护作业提供安全保障的履带式全液压超前支护设备。本履带式全液压超前支护设备，包括机架，机架下部设置的液压驱动履带式行走机构，主要由多级套筒嵌套组成的主臂，驱动主臂的各级套筒伸缩的第一液压驱动装置；主要由多级套筒嵌套组成的支撑臂，驱动支撑臂的各级套筒伸缩的第二液压驱动装置；主臂的下端铰接在机架前部，主臂上端与护顶梁的后端铰接，在护顶梁与主臂上部之间铰接有驱动护顶梁翻转的调平油缸；在机架与主臂下部之间铰接有驱动主臂翻转的翻转油缸；支撑臂设置在机架后部；液压驱动履带式行走机构、第一液压驱动装置、第二液压驱动装置、调平油缸、翻转油缸均与液压总成通过液压管路相连。本实用新型的有益效果:煤巷炮掘作业时，本设备停放于迎头后部一定距离的位置。掘进作业完成要进行锚杆支护时，设备移位至迎头，进行临时支护作业。支护作业时，支撑臂向上伸出至与顶板可靠接触；将网铺设于护顶梁上；主臂前翻并向前向上展开，将护顶梁连同网送至空顶处并与顶板可靠接触；工人至护顶梁下部进行锚杆作业。本设备的优点:该装备能够快速进入空顶作业，能及时进行护顶作业，缩短超前支护的时间，同样，可以缩短锚网支护的综合施工时间，提高锚网支护速度，进一步提高掘进速度。同时本设备机械化程度高，可减轻工人劳动强度，提高劳动效率。全液压驱动，动力单一，适于煤矿井下作业。行走方式为履带式，能够方便快捷的实现自移位行走。设备后部设置有起到后支撑作用的支撑臂机构，防止支护机作业时倾翻。主臂、支撑臂均采用套筒伸缩结构，作业时可以伸出；不作业时可以收回，缩小体积。上述的履带式全液压超前支护设备，护顶梁包括一个主框架，主臂上端与主框架的后端铰接；主框架的前部和左右两侧各设置有可相对于主框架伸缩移动的前托架、左托架和右托架。它还包括驱动前托架、左托架和右托架相对于主框架伸缩移动的扩展油缸，扩展油缸与液压总成通过液压管路相连。护顶梁采用这样可以向前方和左右两侧扩展式结构，在扩展后护顶面积更大。上述的履带式全液压超前支护设备，主臂包括外方套、中方套和内方套；外方套的下端铰接在机架前部，外方套与翻转油缸相铰接；相对于外方套轴向移动的中方套位于外方套内，相对于中方套轴向移动的内方套位于中方套内；内方套上端与护顶梁的后端铰接，在护顶梁与内方套上部之间铰接调平油缸。上述的履带式全液压超前支护设备，支撑臂包括支撑筒体、中套筒、内套筒；支撑筒体固定在机架后部；相 对于支撑筒体轴向移动的中套筒位于支撑筒体内，相对于中套筒轴向移动的内套筒位于中套筒内。
图1本设备在支护状态示意图。图2是护顶梁的展开状态示意图。图3是护顶梁的收回状态示意图。图4主臂的示意图。图5是本设备在收回状态的主视图。图6是本设备在收回状态的左视图。
具体实施方式
参见图1所示履带式全液压超前支护设备，主要包括机架1、液压驱动履带式行走机构2、主臂3、支撑臂4、翻转油缸5、第一液压驱动装置包括外油缸6和内油缸、第二液压驱动油缸7、护顶梁8、调平油缸10、液压总成11。参见图4，主臂3包括外方套31、中方套32、内方套33。外方套31的下端铰接在机架前部，驱动主臂翻转的翻转油缸5分别与机架和外方套铰接。相对于外方套轴向移动的中方套位于外方套内，相对于中方套轴向移动的内方套位于中方套内。驱动内方套相对于中方套轴向移动的内油缸(位于内方套和中方套内部，未示出)分别与内方套32、中方套32相连。驱动中方套相对于外方套轴向移动的外油缸6分别与外方套31、中方套32相连。支撑臂4包括支撑筒体41、中套筒42、内套筒43。支撑筒体固定在机架后部；相对于支撑筒体轴向移动的中套筒位于支撑筒体内，相对于中套筒轴向移动的内套筒位于中套筒内。驱动内套筒相对于中套筒轴向移动、中套筒相对于支撑筒体轴向移动的第二液压驱动油缸7分别与支撑筒体41、中套筒42相连。参见图2、3，护顶梁8包括一个主框架81，前托架82可相对于主框架前后移动的设置在主框架的前部，左托架83可相对于主框架左右移动的设置在主框架的左侧，右托架84可相对于主框架左右移动的设置在主框架的右侧，驱动前托架相对于主框架前后移动的前扩展油缸(未示出)连接在主框架与前托架之间，驱动左托架相对于主框架左右移动的左扩展油缸(未示出)连接在主框架与左托架之间，驱动右托架相对于主框架左右移动的右扩展油缸(未示出)连接在主框架与右托架之间。内方套上端与主框架的后端铰接；驱动护顶梁翻转的调平油缸10两端分别与主框架下部和内方套上端铰接。液压总成11设置在机架上。液压总成11通过液压管路分别与液压驱动履带式行走机构、外油缸、内油缸、第二液压驱动油缸、调平油缸、翻转油缸、前扩展油缸、左扩展油缸、右扩展油缸相连，向它们提供液压油。本设备的工作过程:煤巷炮掘 作业时，设备停放于迎头后部一定距离的位置。掘进作业完成要进行锚杆支护时，设备移位至迎头，进行临时支护作业。如I所示，支护作业时，支撑臂伸出至与支护完成区12的顶板可靠接触；护顶梁展开，将网铺设于护顶梁上；主臂前翻并展开，将护顶梁连同网送至空顶处并与待支护区13顶板可靠接触；工人至护顶梁下部进行锚杆作业。护顶梁是与顶板直接接触和支护的部件，为框架式结构，护顶梁为可扩展式，由主体部、前托架、左托架、右托架等四部分组成。设备工作时，前、左、右扩展油缸分别带动前托架、左托架和右托架伸出。护顶梁的展开状态如图2所示，收回状态如图3所示。主臂的作用是将护顶梁向前送至空顶处贴合顶板，其结构如图4所示，由多层套筒嵌套组成，各级均可无级伸缩，实现主臂长度的可调节。当设备收回时，主臂完全收回至最短，使其与护顶梁贴合至主机上部。主臂与机架之间铰接，并通过翻转油缸的伸缩，带动主臂向前翻出和向后翻回。主臂与护顶梁通过调平油缸连接，调平油缸伸缩带动护顶梁的向上和向下翻转以使护顶梁紧密贴合顶板。设备上设有防止倾翻的支撑臂机构，支撑臂在支护作业时支撑于巷道顶板，防止由于负载导致设备的倾翻，保持设备的稳定。设备不工作时，外油缸6、内油缸、第二液压驱动油缸7完全缩回，翻转油缸5和调平油缸10共同协调运动，使护顶梁收回至主机的上部，收回状态如5、6所示。本设备中，外油缸6、内油缸、第二液压驱动油缸7、主臂3、支撑臂4等属于现有技术，不再详细描述。[0031]该技术的创新点:1.本设备是一种自移履带行走式超前支护机，能够方便快捷的实现自移位行走。2.采用液压技术和履带行走技术解决临时支护机械化问题，能实现炮掘巷道掘进中临时支护机械化，能加快掘进速度，同时为锚杆支护作业提供安全保障。3.本设备结构紧凑体积小，适用于煤矿井下巷道，满足煤巷炮掘空间需要，实现快速行走，提闻掘进速度。4.护顶梁采用可扩展式，护顶面积大。5.设有后支撑机构，防止支护机作业时倾翻。6.本设备具有适用于煤巷炮掘使用的可靠护顶支撑系统，该支撑系统采用伸缩主臂、伸缩支撑臂和框架伸展式护顶梁结构，其结构和体积小巧，重量轻，可将护顶梁及时送入迎头,及时护顶,减少顶板裸露时间。本设备是一种适用于煤矿井下煤巷炮掘使用的自行履带行走式超前支护机，与装煤设备以及锚杆钻机一起使用，能可靠地完成前探支护作业，确保炮掘掘进安全。主要实现煤巷炮掘巷道超前支护机械化，提高煤巷炮掘锚网支护施工的安全性，提高煤巷炮掘掘锚速度，减轻工人劳动强度，提高劳动效率。本设备支护面积大，在顶板条件允许下，可实现一掘多锚，减少掘进循环，从而减少锚杆机拖进拖出的辅助时间，而且其支护速度快，从而进一步加快掘锚速度。该设备能够快速进入空顶区，及时进行护顶作业，缩短超前支护的时间，同样，可以缩短锚网支护的综`合施工时间，提高锚网支护速度，进一步提高掘进速度。
权利要求1.履带式全液压超前支护设备，包括机架，机架下部设置的液压驱动履带式行走机构，主要由多级套筒嵌套组成的主臂，驱动主臂的各级套筒伸缩的第一液压驱动装置；主要由多级套筒嵌套组成的支撑臂，驱动支撑臂的各级套筒伸缩的第二液压驱动装置；其特征是:主臂的下端铰接在机架前部，主臂上端与护顶梁的后端铰接，在护顶梁与主臂上部之间铰接有驱动护顶梁翻转的调平油缸；在机架与主臂下部之间铰接有驱动主臂翻转的翻转油缸；支撑臂设置在机架后部；液压驱动履带式行走机构、第一液压驱动装置、第二液压驱动装置、调平油缸、翻转油缸均与液压总成通过液压管路相连。
2.如权利要求1所述的履带式全液压超前支护设备，其特征是:护顶梁包括一个主框架，主臂上端与主框架的后端铰接；主框架的前部和左右两侧各设置有可相对于主框架伸缩移动的前托架、左托架和右托架。
3.如权利要求2所述的履带式全液压超前支护设备，其特征是:它还包括驱动前托架、左托架和右托架相对于主框架伸缩移动的扩展油缸，扩展油缸与液压总成通过液压管路相连。
4.如权利要求1、2或3所述的履带式全液压超前支护设备，其特征是:主臂包括外方套、中方套、内方套；外方套的下端铰接在机架前部，并与翻转油缸相铰接；相对于外方套轴向移动的中方套位于外方套内，相对于中方套轴向移动的内方套位于中方套内；内方套上端与护顶梁的后端铰接，在护顶梁与内方套上部之间铰接调平油缸。
5.如权利要求1、2或3所述的履带式全液压超前支护设备，其特征是:支撑臂包括支撑筒体、中套筒、内套筒；支撑筒体固定在机架后部；相对于支撑筒体轴向移动的中套筒位于支撑筒体内，相对 于中套筒轴向移动的内套筒位于中套筒内。
专利摘要本实用新型提供一种结构紧凑、体积小，能够满足煤巷炮掘空间需要，实现炮掘巷道掘进中临时支护机械化，缩短超前支护的时间，能加快掘进速度，同时为锚杆支护作业提供安全保障的履带式全液压超前支护设备。它包括机架，液压驱动履带式行走机构，由多级套筒嵌套组成的主臂，驱动主臂伸缩的第一液压驱动装置；由多级套筒嵌套组成的支撑臂，驱动支撑臂伸缩的第二液压驱动装置；主臂的下端铰接在机架前部，主臂上端与护顶梁的后端铰接，在护顶梁与主臂上部之间铰接有调平油缸；在机架与主臂下部之间铰接有翻转油缸；支撑臂设置在机架后部；液压驱动履带式行走机构、第一液压驱动装置、第二液压驱动装置、调平油缸、翻转油缸均与液压总成通过液压管路相连。
文档编号E21D23/04GK203097920SQ20132010777
公开日2013年7月31日 申请日期2013年3月11日 优先权日2013年3月11日
发明者徐锁庚, 胡林, 孙玉萍, 魏群, 石修灯, 张小强 申请人:煤炭科学研究总院南京研究所