一种掘进工作面临时支护装置及施工方法与流程

本发明属于煤矿井下综掘面临时支护的技术领域，特别涉及一种掘进工作面临时支护装置及施工方法。

背景技术：

众所周知，随着对煤炭需求的增加，开采深度有增无减，使地质环境恶劣化。随着地应力的增大，煤矿综掘机掘进工程进行中顶板事故频发，要想顺利开采地下资源，避免顶板支护的危险与灾害，工作人员要有矿井生产安全为天的观念。煤矿井下为了适应生产的需求以及各项工作的顺利进行，需要经常布置掘进工作面，如今的临时支护装置支护有限，许多工序不能平行作业，其效率大多还不够高，影响了掘进速度，由于掘进工作面空间的有限，装岩，支护作业难以高效进行。为了在确保掘进作业人员的人身安全，避免空顶作业，增大掘进工作面空间使更多的工序平行作业等问题，急需一种能够提供快速的临时支护，增加工作空间使更多的工序平行作业，提高安全水平，增加掘进速度，又不影响锚杆支护作业的新型临时支护架，从而同时提高巷道掘进顶板安全管理水平，有效增加掘进工作面工作空间，为作业人员创造良好的作业环境，进而提高工作效率；急需一种具有安全稳定、快速高效的，并可以解决巷道掘进中传统简易支护的支护强度低、面积小、效率低、时效性和安全性差等问题的临时支架，使多台打锚杆的钻机平行作业。

中国发明专利“一种用于综掘的自移动超前临时支护液压支架”(专利号：cn201510138169.8)公开了一种用于综掘的自移动超前临时支护液压支架，包括超前支护支架和过渡支架；所述超前支护支架，具有两节伸缩梁和悬臂梁，可实现超前支护；所述过渡支架连接于超前支护支架之后，可升起和下降，推动超前支架向前移动，实现支架组的自移动；该液压支架自动化和机械化程度较高，可以实现自移动自调节，循环进行综掘超前支护；所述支架组的运行由液压系统控制，通过系统设置，实现支架组的自动化和机械化，提高掘进期间的安全性、可靠性和掘进速度。

中国发明专利“快速掘进超前支架”(专利号：cn201410475830.x)公开了一种快速掘进超前支架，解决了现有掘进工作面超前支护的安全问题，其包括内侧支架组和外侧支架组，内、外侧支架组分别包括左右两个支架，内侧支架组的左右两支架设置于外侧支架组的左右两支架的内侧，内、外侧支架组的横梁、纵梁交替布置，内侧支架组的纵梁前端有挑梁，内外两组支架组的左右底座及横梁上分别布置有推拉油缸，横梁顶部与本组支架组纵梁底部之间有高度差，横梁顶部对应另一组支架组纵梁底部的位置处设置托辊。本发明易及时实现全断面主动支撑顶板，有利于矿井的顶板安全管理。

以上两个支架结构虽然都可以实现支架的自移动，循环进行综掘超前想支护，但该设备在铺网时仍然需要依靠工人踩在扶梯上，手托锚网进行铺设，占用人员多，辅助作业时间长，操作工人的作业安全性差，掘进效率低。

技术实现要素：

本发明的目的是针对上述现有技术的不足，提供一种掘进工作面临时支护装置及施工方法，利用临时支护增加掘进工作面积，提高掘进速度，同时又不影响锚杆支护作业。

为解决以上技术问题，本发明采用的技术方案是：

一种掘进工作面临时支护装置，包括临时支护顶架结构、水平液压装置和垂直液压装置；定义待掘进的方向为前；

所述临时支护顶架结构包括沿掘进方向层叠排布的多级临时支护组；

每级临时支护组均包括前后对应平行设置的前纵梁和后纵梁，且前纵梁和后纵梁的上方间隔设有若干根横梁，横梁的首端部与前纵梁铰接，横梁的末端部与后纵梁铰接；垂直液压装置对应设于前纵梁和后纵梁的下方，并相应的控制其沿竖向升降；

各级临时支护组的前纵梁均位于同一侧，且由后至前间隔布置，相邻前纵梁由水平液压装置连接；而各级临时支护组的后纵梁均也位于同一侧，且由后至前间隔布置，相邻后纵梁也由水平液压装置连接；

水平液压装置带动相应的各级临时支护组沿掘进方向伸缩。

所述多级临时支护组设为三级，沿掘进方向由前至后依次设为三级临时支护组、二级临时支护组和一级临时支护组；

所述水平液压装置包括第一水平液压装置和第二水平液压装置，而第一水平液压装置设于一级临时支护组和二临时支护组之间，第二水平液压装置设于二级临时支护组和三临时支护组之间。

所述垂直液压装置的下方还连接设支撑座。

该掘进工作面临时支护装置的施工方法，具体步骤如下：

1）在掘进工作面将该临时支护装置安放到位，并与掘进机通过液压管控制连接；

2）调整二级临时支护组和三级临时支护组相对应的垂直液压装置，使其上升脱离地面，随后向下微调一级临时支护组对应的垂直液压装置，使二级临时支护组和三级临时支护组相对应的横梁下降脱离顶部巷道；

3）调整一级临时支护组和二级临时支护组间的相应水平液压装置，使其向前推进；随后向上升起二级临时支护组的横梁，使其支撑于巷道顶板，并向下调整相应的垂直液压装置支撑于巷道底板；

4）调整二级临时支护组和三级临时支护组间的相应水平液压装置，使其向前推进；随后向上升起三级临时支护组的横梁，使其支撑于巷道顶板，并向下调整相应的垂直液压装置支撑于巷道底板，此时临时支护顶架结构完全展开；

5）掘进机开始掘进作业，掘进完成后掘进机退出巷道，锚杆支护人员通过临时支护顶架结构的缝隙向巷道顶部打锚杆，进行固定永久支护；支护完成后，进入下一个工左循环，重复以上步骤即可。

本发明的有益效果是：

（1）该掘进工作面临时支护装置，通过临时支护顶架结构以及水平液压装置和垂直液压装置的设置，有效的增加了掘进工作面，临时支护顶架结构构造简单，且操作方便，生产成本低，适合在实际的煤矿井下推广使用；

（2）多级临时支护组的设置，增大了掘进工作面的空间，能够多个工序平行作业，在增加掘进速度，提高安全性的同时，也不影响锚杆支护作业，为作业人员创造了良好的作业环境，进而提高工作效率。

附图说明

图1是本发明的整体装配图；

图2是临时支护顶架结构的初始状态图；

图3是临时支护顶架结构的工作状态图；

图4是每级临时支护组的结构示意图。

具体实施方式

以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效。

本发明提供了一种掘进工作面临时支护装置及施工方法，如图1至图4所示。

该掘进工作面临时支护装置，包括临时支护顶架结构1、水平液压装置2和垂直液压装置3；所述临时支护顶架结构1包括沿掘进方向层叠排布的多级临时支护组。

每级临时支护组均包括前后对应平行设置的前纵梁11和后纵梁12，如图4所示，且前纵梁11和后纵梁12的上方间隔设有若干根横梁13，横梁13的首端部与前纵梁11铰接，横梁13的末端部与后纵梁12铰接；垂直液压装置3对应设于前纵梁11和后纵梁12的下方，并相应的控制其沿竖向升降。为了提高支撑稳定性，所述垂直液压装置3的下方还连接设支撑座31。

各级临时支护组的前纵梁11均位于同一侧，且由后至前间隔布置，相邻前纵梁11由水平液压装置连接；而各级临时支护组的后纵梁均12也位于同一侧，且由后至前间隔布置，相邻后纵梁12也由水平液压装置连接；水平液压装置2带动相应的临时支护组沿掘进方向伸缩。

本实施例中，多级临时支护组设为三级，沿掘进方向由后至前依次设为一级临时支护组5、二级临时支护组6和三级临时支护组7。所述水平液压装置包括第一水平液压装置21和第二水平液压装置22，而第一水平液压装置21设于一级临时支护组5和二临时支护组6之间，第二水平液压装置22设于二级临时支护组6和三临时支护组7之间。

优选的，为了提高防护效果，所述临时支护顶架结构1的前端部还可铰接设置前探梁4，且前探梁4的下方还连接设有伸缩液压柱41，伸缩液压柱41的另一端与临时支护顶架结构1的前端部铰接；前探梁4在伸缩液压柱41作用下其伸展角度可调；前探梁4角度可调，一方面可以在爆破时，防止破碎煤岩直接冲击垂直液压装置3，对垂直液压装置3起到保护作用，另一方面也增加了有效的工作空间，提高了掘进效率。

为了提高防护效果，所述临时支护顶架结构1上方还设有临时支护网9，提高安全性。

该掘进工作面临时支护装置的施工方法，具体步骤如下：

1）在掘进工作面将该临时支护装置安放到位，使临时支护装置的两侧紧贴掘进工作面的巷道两侧；临时支护装置与掘进机8通过液压管控制连接，掘进机8通过液压管控制相应的垂直液压装置3和水平液压装置2运动。

2）控制伸缩液压柱41，调整前探梁4的伸展角度，使前探梁4向下。

3）调整二级临时支护组6和三级临时支护组7相对应的垂直液压装置3，使其上升脱离地面，随后向下微调一级临时支护组5对应的垂直液压装置3，使二级临时支护组6和三级临时支护组7相对应的横梁下降脱离顶部巷道，如图2所示。

4）调整一级临时支护组5和二级临时支护组6间的第一水平液压装置2，使其向前推进；随后向上升起一级临时支护组5和二级临时支护组6的横梁13，使其支撑于巷道顶板，并使相应的垂直液压装置3支撑于巷道底板。

5）调整二级临时支护组6和三级临时支护组7间的第二水平液压装置2，使其向前推进；随后向上升起三级临时支护组7的横梁13，使其支撑于巷道顶板，并使相应的垂直液压装置3支撑于巷道底板，此时临时支护顶架结构完全展开，如图3所示。

6）掘进机开始掘进作业，掘进完成后掘进机8退出巷道，锚杆支护人员通过临时支护顶架结构的缝隙向巷道顶部打锚杆，进行固定永久支护；支护完成后，进入下一个工作循环，重复以上步骤即可。

本专利中使用了“第一”、“第二”等词语来限定零部件的话，本领域技术人员应该知晓：“第一”、“第二”的使用仅仅是为了便于描述本发明和简化描述，上述词语并没有特殊的含义。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及等同物界定。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“前”、“后”、“左”、“右”、“中心”、等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗指所指的装置或元件必须具有特定的方位、为特定的方位构造和操作，因而不能理解为对本发明保护内容的限制。