一种软岩矿区巷道用超前循环支护系统的制作方法

本发明涉及液压支护设备设计技术领域，尤其涉及一种软岩矿区巷道用超前循环支护系统。

背景技术：

软岩矿区运输巷道支护问题一直困扰我国煤矿开采，主要原因有以下几个方面：软岩成岩年代晚、胶结程度差、岩石强度低、节理发育、岩体破碎、围岩应力水平高、岩石吸水膨胀。煤矿综采过程中常采用液压支架进行支护，其可摆放在综采工作面前以形成采煤空间，可以完成顶板支护、支架前移、推移输送机和采空区处理等工作，超前支架是采煤工作面巷道口常用的支护设备，巷道超前支护目前有两种方式：1.单体液压支柱配以金属铰接顶梁；2.传统超前支护支架。前者支护强度低；支护速度慢；劳动强度大；成本高、安全性差；后者分为前推后拉式和交替支护式两种架型，但无论哪种架型都存在顶梁对顶板反复支撑，破坏顶板结构，尤其是软岩矿区。因此，研究一种适应软岩矿区综采工作面快速推进、支护和移动稳定的巷道超前支护系统显得尤为重要，对提高煤矿经济效益和企业效益有着重要意义。

技术实现要素：

为了解决上述问题，本发明的目的是提出一种软岩矿区巷道用超前循环支护系统，通过设置移架起吊座、旋转起吊机构、防脱机构等，结构简单，使用方便，设计合理，使得超前支架在移动时，可以快速推进，支护和移动稳定，安全可靠，节省人力物力。

本发明为了解决上述问题所采取的技术方案为：一种软岩矿区巷道用超前循环支护系统，包括并列设置的超前支架、滑动设置在超前支架顶梁下端的轨道和控制支护系统运行的控制系统，轨道延伸方向与超前支架排列的方向一致，轨道内滑动设置吊装超前支架的移架起吊装置，所述移架起吊装置包括一固定板ⅰ，固定板ⅰ上方设置若干移架起吊座，移架起吊座上端与轨道滑动连接，固定板ⅰ下方两侧设置旋转起吊机构，旋转起吊机构包括一设置在固定板ⅰ下方的旋转架，旋转架两侧铰接有吊钩，吊钩内设置控制其开合度的调节千斤顶，旋转起吊机构之间设置防脱机构，防脱机构包括固定设置在固定板ⅰ前后侧的翻转防脱板、设置在固定板ⅰ下方的位移感应器以及设置在固定板ⅰ下表面带电磁吸附头的防脱千斤顶；旋转起吊机构与轨道和移架起吊座相互配合并通过吊钩旋转开合起吊超前支架，再将超前支架旋转至固定板ⅰ正下方，位移感应器通过控制系统驱动翻转防脱板翻转固定超前支架顶梁并驱动电磁吸附头吸附固定顶梁，而后通过移架起吊座带动超前支架至最前端，位移感应器通过控制系统驱动翻转防脱板和电磁吸附头收回，旋转起吊机构带动超前支架旋转开合放置到合适位置后升起超前支架撑顶，循环往复实现支护；

所述的翻转防脱板包括固定设置在固定板ⅰ前后侧的固定座、铰接在固定座内的防脱板和设置底座内与防脱板卡接的电磁卡块，位移感应器通过控制系统驱动电磁卡块开合，进而驱动翻转防脱板翻转防脱；

所述轨道为多段式拼接的结构，包括上、中、下三层水平板，三者之间通过一个竖直设置的固定板ⅱ固定连接，形成上层轨道和下层轨道，上层的水平板与液压支架顶梁的滚轮连接，上层轨道首尾端两侧设置动力机构，动力机构包括推动轨道前进的推拉千斤顶ⅰ和推动轨道后退的推拉千斤顶ⅱ，推拉千斤顶ⅰ和推拉千斤顶ⅱ分别通过固定块ⅰ将各自的底座固定在上层轨道上，上层轨道首端左右两侧分别固定设置推拉千斤顶ⅱ和推拉千斤顶ⅰ，上层轨道尾端左右两侧分别固定设置推拉千斤顶ⅰ和推拉千斤顶ⅱ，以驱动上层轨道在滚轮上往复滑动，下层轨道内滑动设置移架起吊座，轨道两端还设置有防止移架起吊座脱轨的限位板；

所述移架起吊座包括主动起吊座和被动起吊座，二者通过设置在其底部的一水平固定板ⅰ固定连接，固定板ⅰ两侧设置有旋转起吊机构，主动起吊座包括由销轴铰接的双耳板、设置在双耳板内壁并与轨道滑动连接的主动轮和从动轮，主动轮下方啮合有小齿轮，小齿轮通过设置在双耳板一侧的液压马达驱动以带动主动轮和从动轮运动，进而带动主动起吊座和被动起吊座运动，并与旋转起吊机构和刹车机构相互配合实现移架起吊；

所述的被动起吊座包括与轨道滑动连接的倒“u”形滑动架，倒“u”形滑动架底部内壁转动设置连接环，连接环下方铰接有连接板ⅰ，连接板ⅰ下端与固定板ⅰ固定连接；

所述的主动起吊座设置在固定板ⅰ上方两侧，被动起吊座设置在二者之间，以方便带动首尾的超前支架运动；

所述的旋转起吊机构的旋转架中部设置轴承，轴承通过高强螺栓将旋转起吊机构与固定板ⅰ转动连接，旋转架两侧轴对称铰接有吊钩，吊钩内壁设置调节吊钩开合度的双向伸缩的调节千斤顶，调节千斤顶的两端分别与吊钩的两侧壁铰接，吊钩内壁设置增大阻力的耐磨层，耐磨层表面设有防止超前支架滑动的凸起；

所述任一相邻的移架起吊座之间设有刹车机构，刹车机构包括双蝶形刹车片，双蝶形刹车片中部的销轴与固定块ⅱ转动连接，固定块ⅱ下端与固定板ⅰ固定连接，双蝶形刹车片的下端分别与水平穿设在固定块ⅱ内的刹车千斤顶的底座和活柱铰接，双蝶形刹车片的上端设置弧形卡块，弧形卡块设置在轨道的正上方，弧形卡块内壁设置增大摩擦力的刹车垫，双蝶形刹车片通过刹车千斤顶的活柱伸缩改变其开合度进而驱动弧形卡块固定在轨道上实现制动；

所述的超前支架包括一顶梁，顶梁下方两侧设置液压立柱，液压立柱下部设置柱套，立柱底端设置固定座，柱套外侧设置防倒的连接板ⅱ以连接多个超前支架。

本发明的有益效果：

1、本发明通过设置超前支架、轨道、移架起吊装置等，利用移架起吊座在轨道内往复滑动，同时利用超前支架的伸缩，用旋转起吊机构将超前支架吊起后进行旋转，之后再结合防脱机构固定防脱，将最后方的超前支架快速稳定移动到最前方一个步距处，其他超前支架依旧稳固撑顶，在确保巷道内所需的安全行人空间的同时，实现对巷道顶板连续支撑的机械化的超前支护，再将吊起的超前支架旋转至于初始平行的位置，释放超前支架，上升撑顶，如此往复，实现超前支架的循环支护，且其循环支护是双向的，前进和后退均可使用该循环支护系统，解决了现有技术对巷道较长距离超前支护存在的支护移架操作繁琐、效率低等问题，且其结构紧凑，设计合理，取得了支护和移动稳定，操作简单方便，快速推进、使用安全可靠，节省人力物力的有益效果；

2、本发明通过在轨道内设置移架起吊座、旋转起吊机构、刹车机构和防脱机构，它们相互配合，实现超前支架的吊装，起吊机构的吊钩通过旋转架与起吊座下方的固定板转动连接，可以进行旋转后吊装，也可在吊装过程中360°随意调节超前支架前进的方向，并通过防脱机构的翻转防脱板防止超前支架歪斜进行一次固定，再通过防脱千斤顶活柱端的电磁吸附头将超前支架进行吸附固定，达到二次固定的目的，有效防止吊装过程中与其他超前支架的磕碰，达到吊装更稳定的目的，取得了使用方便，安全稳固，吊装效果好，可旋转调整角度，节省人力物力，增大工作效率的有益效果；

3、本发明通过设置主动起吊座和从动起吊座，且多个移架起吊座配合使用，其下方通过一水平的固定板ⅰ固定连接，增大了力矩，增大了受力面积，使得超前支架的重量分布在多个移架起吊座上，使得主动起吊座通过液压马达带动超前支架运行时，更加平稳，不容易损毁轨道，达到增大轨道使用寿命的目的，取得了吊装速度快，安全稳固的有益效果；

4、本发明通过设置刹车机构，采用双蝶形刹车片，并通过铰接在其下端的液压千斤顶来调节其开合度，双蝶形刹车片的上端设置弧形卡块，弧形卡块位于轨道的正上方，弧形卡块内壁还设置有刹车垫，活柱伸长增大双蝶形刹车片的开合度，将弧形卡块卡接在轨道上，刹车垫增大了弧形卡块的摩擦力，从而达到制动的目的，制动效果好，防止超前支架甩动，取得了安全可靠的有益效果。

附图说明

图1为本发明的总体布置图；

图2为本发明在使用过程中的结构示意图；

图3为本发明的超前支架的分布图；

图4为本发明的移架起吊装置的结构示意图；

图5为本发明的主动起吊座的结构示意图；

图6为本发明的被动起吊座的结构示意图；

图7为本发明的轨道的俯视结构示意图；

图8为本发明的循环支护支架移架运行流程示意图；

图中标记：1、超前支架，101、滚轮，102、顶梁，103、液压立柱，104、柱套，105、连接板ⅱ，106、固定座，2、轨道，201、上层轨道，202、下层轨道，203、动力机构，2031、推拉千斤顶ⅰ，2032、推拉千斤顶ⅱ，2033、固定块ⅰ，204、限位板，3、移架起吊装置，301、移架起吊座，3011、双耳板，3012、主动轮，3013、从动轮，3014、小齿轮，3015、液压马达，3016、倒“u”形滑动架，3017、连接环，3018、连接板ⅰ，302、固定板ⅰ，，303、旋转起吊机构，3031、吊钩，3032、调节千斤顶，3033、旋转架，3034、高强螺栓，304、防脱机构，3041、翻转防脱板，3042、位移感应器，3043、防脱千斤顶，305、刹车机构，3051、双蝶形刹车片，3052、固定块ⅱ，3053、刹车千斤顶吗，3054、弧形卡块。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作详细说明，本实施例以本发明技术方案为前提，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。

如图所述，本发明为一种软岩矿区巷道用超前循环支护系统，包括并列设置的超前支架1、滑动设置在超前支架1顶梁102下端的轨道2和控制支护系统运行的控制系统，本发明所述的控制系统，为现有技术中常用的控制超前支架1吊装的控制系统，只要是能控制超前支架1吊装，实现其循环往复支护皆可，轨道2延伸方向与超前支架1排列的方向一致，轨道内滑动设置吊装超前支架1的移架起吊装置3，所述移架起吊装置3包括一固定板ⅰ302，固定板ⅰ302上方设置若干移架起吊座301，移架起吊座301上端与轨道2滑动连接，固定板ⅰ302下方两侧设置旋转起吊机构303，旋转起吊机构303包括一设置在固定板ⅰ302下方的旋转架3033，旋转架3033两侧铰接有吊钩3031，吊钩3031内设置控制其开合度的调节千斤顶3032，旋转起吊机构303之间设置防脱机构304，防脱机构304包括固定设置在固定板ⅰ302前后侧的翻转防脱板3041、设置在固定板ⅰ302下方的位移感应器3042以及设置在固定板ⅰ302下表面带电磁吸附头的防脱千斤顶3043，所述的位移感应器3042为现有技术中常规使用的感应位移变化的感应器，只要能实现感受位移功能皆可；旋转起吊机构303与轨道2和移架起吊座301相互配合并通过吊钩3031旋转开合起吊超前支架1，再将超前支架1旋转至固定板ⅰ302正下方，位移感应器3042通过控制系统驱动翻转防脱板3041翻转固定超前支架1顶梁102并驱动电磁吸附头吸附固定顶梁102，而后通过移架起吊座301带动超前支架1至最前端，位移感应器3042通过控制系统驱动翻转防脱板3041和防脱千斤顶3043的电磁吸附头收回，旋转起吊机构303带动超前支架1旋转开合放置到合适位置后升起超前支架1撑顶，循环往复实现支护。

以上为本发明的基本实施方式，可以在以上的基础上做进一步的改进、优化和限定：

所述的翻转防脱板3041包括固定设置在固定板ⅰ302前后侧的固定座、铰接在固定座内的防脱板和设置底座内与防脱板卡接的电磁卡块，位移感应器3042通过控制系统驱动电磁卡块开合，进而驱动翻转防脱板3041翻转防脱，同时控制系统驱动防脱千斤顶3043的电磁吸附头吸附超前支架1的顶梁102，进行二次固定，有效防止吊装过程中与其他超前支架1的磕碰，吊装更稳定，安全可靠。

所述轨道2为多段式拼接的结构，包括上、中、下三层水平板，三者之间通过一个竖直设置的固定板ⅱ固定连接，形成上层轨道201和下层轨道202，所述的水平板和固定板ⅱ采用不锈钢材质，结实耐用，固定板ⅱ也可替换成工字钢结构，只要能达到稳固支撑及快速吊装的效果皆可，上层的水平板与液压支架1顶梁的滚轮101连接，上层轨道201首尾端两侧设置动力机构203，动力机构203包括推动轨道2前进的推拉千斤顶ⅰ2031和推动轨道2后退的推拉千斤顶ⅱ2032，推拉千斤顶ⅰ2031和推拉千斤顶ⅱ2032分别通过固定块ⅰ303将各自的底座固定在上层轨道上201，上层轨道201首端左右两侧分别固定设置推拉千斤顶ⅱ2032和推拉千斤顶ⅰ2031，上层轨道201尾端左右两侧分别固定设置推拉千斤顶ⅰ2031和推拉千斤顶ⅱ2032，以同时驱动上层轨道201的首尾端在滚轮101上往复滑动，下层轨道202内滑动设置移架起吊座301，轨道两端还设置有防止移架起吊座301脱轨的限位板204。

所述移架起吊座301包括主动起吊座和被动起吊座，二者通过设置在其底部的一水平固定板ⅰ302固定连接，固定板ⅰ302两侧设置有旋转起吊机构303，主动起吊座包括由销轴铰接的双耳板3011、设置在双耳板3011内壁并与轨道2滑动连接的主动轮3012和从动轮3013，主动轮3012下方啮合有小齿轮3014，小齿轮3014通过设置在双耳板3011一侧的液压马达3015驱动以带动主动轮3012和从动轮3013运动，进而带动主动起吊座和被动起吊座运动，并与旋转起吊机构303和刹车机构305相互配合实现移架起吊。

所述的被动起吊座包括与轨道2滑动连接的倒“u”形滑动架3016，倒“u”形滑动架3016底部内壁转动设置连接环3017，连接环3017下方铰接有连接板ⅰ3018，连接板ⅰ3018下端与固定板ⅰ302固定连接。

所述的主动起吊座设置在固定板ⅰ302上方两侧，被动起吊座设置在二者之间，主动起吊座带动首尾的超前支架1往复运动，从动起吊座起到辅助支撑的作用，吊装速度快，运行更加平稳。

所述的旋转起吊机构303的旋转架3033中部设置轴承，轴承通过高强螺栓3034将旋转起吊机构303与固定板ⅰ302转动连接，旋转架3033两侧轴对称铰接有吊钩3031，吊钩3031内壁设置调节吊钩3031开合度的双向伸缩的调节千斤顶3032，调节千斤顶3032的两端分别与吊钩3031的两侧壁铰接，吊钩3031内壁设置增大阻力的耐磨层，耐磨层表面设有防止超前支架1滑动的凸起。

所述任一相邻的移架起吊座301之间设有刹车机构305，刹车机构305包括双蝶形刹车片3051，双蝶形刹车片3051中部的销轴与固定块ⅱ3052转动连接，固定块ⅱ3052下端与固定板ⅰ302固定连接，双蝶形刹车片3051的下端分别与水平穿设在固定块ⅱ3052内的刹车千斤顶3053的底座和活柱铰接，双蝶形刹车片3051的上端设置弧形卡块3054，弧形卡块3054设置在轨道2的正上方，弧形卡块3054内壁设置增大摩擦力的刹车垫，双蝶形刹车片3051通过刹车千斤顶3053的活柱伸缩改变其开合度进而驱动弧形卡块3054固定在轨道2上，刹车垫增大了弧形卡块3054的摩擦力，从而达到制动的目的，制动效果好，防止超前支架1甩动，安全可靠。

所述的超前支架1包括一顶梁102，顶梁102下方两侧设置液压立柱103，液压立柱103下部设置柱套104，立柱底端设置固定座106，柱套104外侧设置防倒的连接板ⅱ105以连接多个超前支架1。

本发明在使用时，首先通过动力机构203的推拉千斤顶ⅰ2031和推拉千斤顶ⅱ2032驱动轨道2脱离尾端的超前支架1，然后将尾端超前支架1的液压立柱103收缩，将移架起吊座301向后移动一个步距到尾端的超前支架1顶梁102上方，通过旋转起吊机构303的吊钩3031吊装超前支架1顶梁102，再将超前支架1从①位置旋转经②号位置最终至③号位置，此时超前支架1与轨道2平行，位移感应器3042感应到超前支架1顶梁102的位置，反馈信号给控制系统，通过控制系统驱动翻转防脱板3041翻转固定超前支架1顶梁102并驱动电磁吸附头吸附固定顶梁102，而后通过移架起吊座301带动超前支架1至最前端，再向前移动到首端的超前支架1的前一个步距，之后位移感应器3042通过控制系统驱动翻转防脱板3041和电磁吸附头收回，旋转起吊机构303带动超前支架1从③位置经④位置最终移动到⑤位置，即与首端超前支架1平行的位置，吊钩3031释放超前支架1至合适位置后升起超前支架（1）撑顶，如此循环往复实现支护。