专利名称：循环前进式超前支护支架的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于矿山开采中回采工作面安全作业的超前支护装置，特别是一种用于正常工作面开采作业的同时，在工作面两端巷道内进行巷道的超前支护，并可随工作面开采的推进而移动的循环前进式超前支护支架。属于矿山机械制造及应用领域。
背景技术：
在现代综合机械化开采的煤矿回采作业中，根据国家相应规程的规定，对工作面超前20米范围内，必须进行加强支护。目前，已在一些相应的专利文献中公开了此类的超前支护装置，主要有专利公开号为CN101182780A的“一种煤矿井下分体铰接式超前支护支架”、公告号为CN2828315Y的“煤矿综采运输巷道跨骑式超前支护支架”、CN2833112Y的“煤矿综采回风巷道组合式超前支护支架”、CN200952403Y的“煤矿工作面顺槽超前支护液压支架”、CN201190570Y的“倾斜顶板的巷道超前支护支架组”及本发明人在先申请 的专利公告号为CN200985799Y的“巷道超前支护支架”等。本发明人曾针对上述专利存在的难以对运输顺槽(机巷)内转载机布置贴近巷道一帮的机械化自移支护问题，设计出一种专利公告号为CN201386567Y的“机巷超前支护支架”，其虽然可以采用移架液压缸的推拉实现支架的移动，在一定程度上符合综采工作面的设备安装、使用和维护条件的要求，能保证机巷内所需要的安全行人通道，但是当巷道超前支护段的距离需要达到20米或以上时，由于所安设支架的数量的增多，超前支护支架的这种推拉式移动方式的不足之处就显现出来了。而公告号为CN201193201Y的“有轨超前支护支架运输升降车设备”，公开号为CN101463728A的“矿用起吊支架”，在实际应用中不能满足长距离超前支护支架移动的目的。而公开号为CN101864975A的“后架变前架式连续支护超前支架及其移架方法”，则是采用两个支架互为支点移架到巷道断面中部，依靠巷道前方的拉移点，将后架组移动到前架组的前部的方式。此种移架方式过于理论化，并且巷道的底板大多情况下不会非常平整，在长距离的地面移动过程中，行走的轨迹难以保证，会经常出现支架倾倒及憋卡等现象，影响移架的速度和效果，耽误工作面采煤的推进，存在不能适应现场的实际使用需要，很难达到预期目的的问题。现有依靠移架液压缸推拉移动的超前支护支架结构，对于较长距离的巷道超前支护缺乏适用性，移架速度较慢，操作繁琐，尤其是每次移架都需要将所有超前支护支架全部移动一遍，作业效率低。因此，现有超前支护支架不利于顶板的支护和管理，影响工作面开采作业的安全高产高效生产。
发明内容
本发明的目的是提供一种循环前进式超前支护支架，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，其结构紧凑，设计合理，支护和移动稳定，操作简单方便，使用安全可靠，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超前支护。本发明所采用的技术方案是该循环前进式超前支护支架包括顶梁、底座以及铰接在顶梁和底座之间的由液压立柱和多级插接连杆式导向机构组成的升降机构，其技术要点是所述顶梁设置成整体式顶梁和分体式顶梁，底座设置成整体式底座和分体式底座，并由带有起吊机构的整体式顶梁和整体式底座及升降机构组成起吊支架，由并列的两个分体式顶梁和两个分体式底座及升降机构构成一组超前支架；整体式顶梁的前部铰接通过摆臂液压缸驱动的伸缩式悬臂梁，利用悬臂伸缩液压缸驱动的伸缩式悬臂梁的伸出端与超前支架的分体式顶梁共同支撑横向钢梁，在各横向钢梁底部分别设置相互连接的分段导轨，运送超前支架的单轨吊车的行走轮沿相互连接的分段导轨长度方向移动；整体式底座上铰接的移架液压缸的伸出端通过连接头与分体式底座相连接；分体式底座上无连接头的超前支架通过设置在整体式顶梁上的起吊机构和相互连接的分段导轨上的单轨吊车进行移动。设置在所述起吊支架的整体式顶梁上的起吊机构主要包括由转动液压 缸驱动的转动机构、摆动液压缸和伸缩液压缸驱动的带有吊钩的伸缩机构，组装在整体式顶梁上的转动机构通过摆动液压缸与伸缩机构铰接，组装在伸缩机构后端的吊钩升降液压缸通过牵弓I索组件控制伸缩机构前端的吊钩升降。两架对称布置的所述起吊支架分别组装在巷道超前支护段的前、后端，两架起吊支架之间设置至少三组超前支架，其中两组超前支架的分体式底座分别通过连接头与组装在巷道超前支护段前、后端的整体式底座上铰接的移架液压缸的伸出端连接在一起，其余各组超前支架的分体式底座上无连接头。所述多级插接连杆式导向机构，由导杆箱体、二级导向套和所述整体式底座或分体式底座所组成；导杆箱体的顶部与所述整体式顶梁或分体式顶梁的中部铰接，底部插入二级导向套内，并同二级导向套一起插入所述整体式底座或分体式底座内。本发明具有的优点及积极效果是由于本发明采用由带有起吊机构的整体式顶梁和整体式底座及升降机构组成的起吊支架与由并列的两个分体式顶梁和两个分体式底座及升降机构构成一组的超前支架合理搭配，来进行超前支护支架的循环前进式移架；而整体式底座通过移架液压缸和与连接头连接的分体式底座，实现起吊支架的移动；超前支架的循环前进则是通过整体式顶梁上设置的起吊机构以及同横向钢梁相连的分段导轨上设置的单轨吊车来实现的，所以其结构紧凑，设计合理，支护和移动稳定，操作简单方便，使用安全可靠。另外由于采用多级插接连杆式导向机构代替传统的四连杆机构，同液压立柱组成起吊支架或超前支架的升降结构，使得设计出的超前支架长度较短，体积较小，重量较轻，便于实现循环前进作业过程中的起吊和移动，符合综采工作面的设备安装、使用和维护条件，能够适应井下回采工作面狭窄的巷道条件。因此，本发明解决了现有技术存在的支护手段落后、对于较长距离的巷道超前支护缺乏适用性、移架繁琐、效率低等问题。在确保巷道内所需的安全行人空间的同时，可根据不同地质条件和巷道断面形状实现对巷道顶板连续支撑的机械化超前支护，确保工作面的安全高产高效生产。
图I是本发明的一种具体结构示意 图2是图I沿A — A线的剖视 图3是图I沿B — B线的剖视图；图4是图I中的起吊机构的放大结构示意 图5是图4的仰视图。图中序号说明1整体式顶梁、2起吊机构、3摆臂液压缸、4伸縮式悬臂梁、5悬臂伸縮液压缸、6单轨吊车、7分体式顶梁、8横向钢梁、9分段导轨、10液压立柱、11连接头、12分体式底座、13 ニ级导向套、14导杆箱体、15移架液压缸、16整体式底座、17转动液压缸、18转动机构、19摆动液压缸、20伸缩液压缸、21伸缩机构、22吊钩、23牵引索组件、24吊钩升降液压缸。
具体实施例方式根据图I 5详细说明本发明的具体结构。该循环前进式超前支护支架包括顶梁、底座、铰接在顶梁和底座之间的由液压立柱10和多级插接连杆式导向机构组成的升降机构、起吊支架以及超前支架。为了使设计出的超前支架长度短、体积小、重量轻，便于循环前进过程中的起吊和移动，采用多级插接连杆式导向机构来替代传统的四连杆机构，同液 压立柱组成起吊支架的升降机构或超前支架的升降机构。其中多级插接连杆式导向机构采用技术成熟的本申请人在先专利(公告号为CN201982127U的“多级插接连杆式充填液压支架”)的基本结构，即由导杆箱体14、ニ级导向套13和整体式底座16或分体式底座12等件组成；导杆箱体14的顶部与整体式顶梁I或分体式顶梁7的中部铰接，底部插入ニ级导向套13内，并同ニ级导向套13—起插入整体式底座16或分体式底座12内。本实施例中的顶梁设置成整体式顶梁I和分体式顶梁7，底座设置成整体式底座16和分体式底座12，并由带有起吊机构2的整体式顶梁I和整体式底座16及升降机构组成起吊支架。由并列的两个分体式顶梁7和两个分体式底座12及升降机构构成一组超前支架。两架对称布置的起吊支架分别组装在巷道超前支护段的前、后端，两架起吊支架之间设置至少三组超前支架。其中两组超前支架的分体式底座12分别通过连接头11与组装在巷道超前支护段前、后端的整体式底座16上铰接的移架液压缸15的伸出端连接在一起，其余各组超前支架的分体式底座12上无连接头11。整体式顶梁I的前部铰接通过摆臂液压缸3驱动的伸縮式悬臂梁4，利用悬臂伸縮液压缸5驱动的伸縮式悬臂梁4的伸出端与超前支架的分体式顶梁7共同支撑多个横向钢梁8。在各横向钢梁8底部分别设置分段导轨9。各分段导轨9之间通过常用的连接组件(图中未示出)相互活动连接在一起，以便于其间的快速连接和分离。运送超前支架的普通单轨吊车6的行走轮沿相互连接的分段导轨9的长度方向移动。铰接在整体式底座16上的移架液压缸15的伸出端通过连接头11与分体式底座12相连接。分体式底座12上无连接头11的超前支架通过设置在整体式顶梁I上的起吊机构2和相互连接的分段导轨9上的单轨吊车6进行移动。为了保证在较长的超前支护距离内实现超前支架的快速高效循环前进，使超前支架能够有效地连接到单轨吊车6上，在起吊支架的整体式顶梁I上设置起吊机构2。整体式底座16通过移架液压缸15和与连接头11连接的分体式底座12，实现起吊支架的移动；超前支架的循环前进则是通过整体式顶梁I上设置的起吊机构2以及同横向钢梁8相连的分段导轨9上设置的单轨吊车6来实现的。设置在起吊支架的整体式顶梁I上的起吊机构2主要包括由转动液压缸17驱动的转动机构18、摆动液压缸19和伸缩液压缸20驱动的带有吊钩22的伸缩机构21。通过转动液压缸17实现整个起吊机构2的转动。组装在整体式顶梁I上的转动机构18通过摆动液压缸19与伸缩机构21铰接，伸缩机构21在摆动液压缸19和伸缩液压缸20的带动下实现上、下摆动和前、后伸缩。组装在伸缩机构21后端的吊钩升降液压缸24通过牵引索组件23控制伸缩机构21前端的吊钩22升降。该循环前进式超前支护支架作业时，将起吊支架分别布置在巷道超前支护段的前、后两端，并在起吊支架之间设置若干组两架并列布置的超前支架进行对巷道的支护，默认初始状态为液压立柱10升起，分别支撑起吊支架和超前支架。摆臂液压缸3、悬臂伸缩液压缸5、移架液压缸15、转动液压缸17、摆动液压缸19为伸出状态，伸缩液压缸20、吊钩升降液压缸24均处于收回状态。调整液压立柱10使整体式顶梁I、整体式底座16和分体式顶梁7、分体式底座12与巷道顶、底板接实，准备随工作面回采进行巷道的超前支护作业。移架时，将后部靠近回采工作面一端并列布置的超前支架的升降机构的液压立柱10收回，使超前支架分体式顶梁7降架。这时布置在后部的起吊支架的伸缩式悬臂梁4伸出端仍支撑着上部连接有分段导轨9的横向钢梁8 ;通过转动液压缸17使安装在整体式顶 梁I上的转动机构18绕轴线转动,从而带动整个起吊机构2转动到所要移动的超前支架上方；调整摆动液压缸19、伸缩液压缸20和吊钩升降液压缸24的伸缩，用起吊机构2前部的吊钩22吊起无连接头11的超前支架，并将吊起的超前支架转移到单轨吊车6上；单轨吊车6带动超前支架沿分段导轨9移动到巷道超前支护段的前部，再用前部起吊支架的起吊机构2将超前支架移动到相应位置。用同样的方式移动后部并列布置的另一超前支架。并列的一组超前支架移动到位后，升起超前支架的升降机构的液压立柱10，支撑巷道顶板，并同时支撑横向钢梁8。将后部的起吊支架的液压立柱10收回，卸下伸缩式悬臂梁4支撑的分段导轨9及横向钢梁8，并连接到整条分段导轨9的前部；收回移架液压缸15使后部的起吊支架前移一个步距后，升起液压立柱10，使起吊支架支撑住顶板和横向钢梁8 ;将连接头11卸下，伸出移架液压缸15，并将移架液压缸15用连接头11连接到前面一组并列布置的超前支架的分体式底座12上。对于前部的起吊支架的前移，则是卸下连接头11，收回移架液压缸15，用连接头11将移架液压缸15连接到刚从后部前移到位的那一组的超前支架的分体式底座12上，收回前部的起吊支架的液压立柱10，并伸出移架液压缸15，推移起吊支架前移一个步距后，升起液压立柱10，使起吊支架支撑住顶板和横向钢梁8。重复上述将位于后部并列布置的超前支架降架、吊起、沿导轨移动等步骤，使后部的超前支架以循环前进的方式移动到前部，达到所有超前支护支架循环向前移动的目的。
权利要求
1.一种循环前进式超前支护支架，包括顶梁、底座以及铰接在顶梁和底座之间的由液压立柱和多级插接连杆式导向机构组成的升降机构，其特征在于所述顶梁设置成整体式顶梁和分体式顶梁，底座设置成整体式底座和分体式底座，并由带有起吊机构的整体式顶梁和整体式底座组成起吊支架，由并列的两个分体式顶梁和两个分体式底座组成ー组超前支架；整体式顶梁的前部铰接通过摆臂液压缸驱动的伸縮式悬臂梁，利用悬臂伸縮液压缸驱动的伸縮式悬臂梁的伸出端与超前支架的分体式顶梁共同支撑横向钢梁，在各横向钢梁底部分别设置相互连接的分段导轨，运送超前支架的单轨吊车的行走轮沿相互连接的分段导轨长度方向移动；整体式底座上铰接的移架液压缸的伸出端通过连接头与分体式底座相连接；分体式底座上无连接头的超前支架通过设置在整体式顶梁上的起吊机构和设置在相互连接的分段导轨上的单轨吊车进行移动。
2.根据权利要求I所述的循环前进式超前支护支架，其特征在于设置在所述起吊支架的整体式顶梁上的起吊机构主要包括由转动液压缸驱动的转动机构、摆动液压缸和伸縮液压缸驱动的带有吊钩的伸缩机构，组装在整体式顶梁上的转动机构通过摆动液压缸与伸缩机构铰接，组装在伸缩机构后端的吊钩升降液压缸通过牵引索组件控制伸缩机构前端的吊钩升降。
3.根据权利要求I所述的循环前进式超前支护支架，其特征在于两架对称布置的所述起吊支架分别组装在在巷道超前支护段的前、后端，两架起吊支架之间设置至少三组超前支架，其中两组超前支架的分体式底座分别通过连接头与组装在巷道超前支护段前、后端的整体式底座上铰接的移架液压缸的伸出端连接在一起，其余各组超前支架的分体式底座上无连接头。
4.根据权利要求I所述的循环前进式超前支护支架，其特征在于所述多级插接连杆式导向机构，由导杆箱体、ニ级导向套和所述整体式底座或分体式底座所组成；导杆箱体的顶部与所述整体式顶梁或分体式顶梁的中部铰接，底部插入ニ级导向套内，并同ニ级导向套一起插入所述整体式底座或分体式底座内。
全文摘要
一种循环前进式超前支护支架，解决了现有技术存在的支护移架操作繁琐、效率低等问题，包括顶梁、底座以及铰接在顶梁和底座之间的液压立柱和多级插接连杆式导向机构，其技术要点是由带有起吊机构的整体式顶梁和整体式底座组成起吊支架，由并列的分体式顶梁和分体式底座组成一组超前支架；整体式顶梁前部的伸缩式悬臂梁的伸出端与分体式顶梁共同支撑横向钢梁，运送超前支架的单轨吊车沿横向钢梁底部相互连接的分段导轨移动；整体式底座上的移架液压缸的伸出端通过连接头与分体式底座相连接。其结构紧凑，设计合理，支护和移动稳定，操作简单方便，使用安全可靠，能够保证巷道内所需的安全行人空间，实现对巷道顶板连续支撑的机械化超前支护。
文档编号E21D23/18GK102748055SQ201210248890
公开日2012年10月24日 申请日期2012年7月18日 优先权日2012年7月18日
发明者曹伟, 曹树祥, 邱洋 申请人:沈阳天安矿山机械科技有限公司