隧道支撑安装装置的制作方法

本发明涉及一种用于在矿井隧道中安装结构支撑的装置，并且尤其地、但不排它地是，本发明涉及一种采矿机上安装的组件，该采矿机上安装的组件具有可延伸的臂，以运输并保持用于附接到隧道坑顶或坑壁上的支撑。

背景技术：

移动采矿机已经发展成在矿井内提供直接切割岩石面以及快速的道路和隧道掘进。通常，移动隧道掘进机包括在旋转鼓上具有钻头以破碎岩石面的可旋转的切削头。该切削头被安装在可移动悬臂上，以建立具有需要的宽度和高度的隧道。当切削头被旋转并前进到表面中时，采出的材料由耙爪(gathering head)来收集并且通过采矿机安装的输送装置来向后输送。

为了在采矿机前进时保护隧道安全，因此通常使用由梁、拱或织网形成的框架来支撑坑顶和坑壁。岩石或坑顶支护也广泛被使用，其中长锚杆被嵌入隧道坑顶，以支撑横跨隧道延伸的板。US 2003/0111892和DE 3108877中描述了实例“掘锚机(bolter mines)”。

各种各样的可替换的机器被研制出来，通过拱形段或者片材来进行结构性支撑矿井隧道，例子描述在US 2012/0213598；EP 0383456；DE 19533904；CN 202668552和RU 505799中。特别地是，WO2013/110104描述了一种隧道掘进机，该隧道掘进机用于提供同时竖起支撑拱门结构和通过旋转切削头切割岩石面。每个拱形段通过可移动伸缩臂进行操纵并保持在适当位置，所述可移动伸缩臂可经由位于自推进采矿机的上部区域的轨道安装组件在向前和向后方向上移动。

然而，传统的采矿机的布置结构出于多种原因而是不利的。特别地是，通常需要人员站在采矿机的前端，以便手动将拱形段操纵到正确位置，同时通过可延伸臂支撑。由于这种安装在采矿机上的人员工作平台的位置和移动的限制，它通常使人员很难安全且舒适持续工作。另外，已有的组件包括多个分开的构件，例如起重机，其被构造用以与可延伸臂协作，以将拱门支撑带到提升位置。已有的结构支撑操纵器因此很重并在采矿机框架和马达上增加了相当大的负载和应力。特别地是，当支撑操纵器组件的相当大的重量时，由于应力集中，采矿机框架的部件或马达的构件常破裂。相应地，需要的是装置，用以在矿井隧道中安装结构支撑，以解决以上问题。

技术实现要素：

本发明的目的在于：提供可安装在采矿机上的装置，该装置被构造用以操纵矿井隧道支撑构件并将矿井隧道支撑构件保持在矿井隧道坑顶和/或坑壁的位置处。进一步的目的在于：提供具有操纵器臂和工作平台的装置，所述操纵器臂和工作平台可共同地和独立地在具有多个可用的移动类型和移动方向的采矿机处移动。其进一步目的在于：提供用于支撑可移动人员工作平台的装置，所述工作平台可在侧向上跨过采矿机延伸，可在向前和向后方向上沿着采矿机移动，且可相对于采矿机被提升和降低。

这些目的是通过本发明的装置来实现，在该装置中，可延伸的坑顶支撑操纵器臂和可选的人员工作平台相对于固定的基部被可移动地安装。因此，提供了相对于已有的操纵器组件降低了重量的组件，这为操纵器臂的移动范围提供了很大的扩展。这样的布置结构为坑顶和坑壁内衬构件提供高效且可靠的搬运和支撑。另外，该装置包括工作平台的情况下，在非常接近固定支撑构件所在的坑顶和坑壁的位置，人员能够在采矿机的提升和向前位置达到更大的位置范围。

另外，这些目的通过以下来实现：在回转设备上安装可延伸臂，以允许可延伸臂可以方便且可靠地将坑顶支撑接合在隧道坑底的区域处，并且然后相对于该装置沿着竖直、向前和侧向的方向上搬运该坑顶支撑，从而将支撑带到与隧道坑顶相接触的提升位置。可延伸臂相应地通过一个或多个枢转安装件可枢转地安装在回转设备处。

有利的，可延伸臂包括抓持设备，该抓持设备具有至少一个保持凹口，以至少部分地接纳结构支撑的一部分，并在支撑被从侧向降低位置处输送到处于采矿机上方的中央提升位置上时，保持与该支撑的牢固接触。抓持设备可以包括多个保持凹口，以独立的抓持多个可相对于采矿机一起移动的坑顶支撑。单独的可延伸臂有益于使装置和采矿机的整体重量最小化，同时为紧挨着采矿机周围的相邻区中的坑顶支撑的提升和运输提供通用的机构，所述相邻区特别包括采矿机的侧向侧、上方的和前方的区域。可选地，可延伸臂还可以被构造用以在采矿机后方的区域中接合并运输坑顶支撑。

特别地是，本发明的装置可以包括支撑平台，该支撑平台相对于固定的基部通过至少一个伸长导轨被可移动地安装，使得支撑平台能够沿着导轨在向前和向后方向上移动。另外，通过至少一个轨道座，导轨是悬臂式的，且可滑动地安装在固定的基部处。这提供了能够在向前和向后方向上相对于固定基部滑动的伸长导轨，使得导轨的长度的大部分被构造为当被移动到其轴向最前方位置时从支撑平台向前突出。这样的布置结构有利于极大延长支撑平台在向前和向后方向上的线性移动的可能的移动范围。支撑平台有利地提供用于可延伸臂和工作平台的座，使得两个构件均可以通过i)支撑平台相对于导轨的和ii)导轨相对于固定基部的有效的线性移动而被共同移动。根据本发明的构造，工作平台可被紧挨定位在与在使用位置中安装切削钻头的旋转切削头对应的采矿机的最前端的上方。可选地是，工作平台和操纵器臂可被向后移动，从而被定位在主框架和采矿机的驱动构件上，以当采矿机在切削模式下运行时，通过切削头的充分向后定位来保护操纵器组件。本发明的装置因此有利于通过其移动的可用范围来避免对操纵器组件的损害。通过使工作平台和操纵器臂能够被定位在采矿机的最前端，可以在紧挨在切削面后方的位置支撑矿井坑顶和坑壁，以显著减小坍塌风险。在安装坑顶和坑壁结构支撑时，通过本发明的安装装置有效定位工作平台的通用性为在非常靠近切割表面的位置上的人员提供了安全的工作环境。

根据本发明的第一方面，提供了用以在矿井隧道中安装结构支撑的装置，包括：支撑平台，其安装在至少导轨上并构造为沿着导轨在向前和向后方向上滑动；可延伸臂，在其一端处被连接到抓持设备，以抓持至少一个结构支撑，特别是支撑拱，所述臂安装在支撑平台处；回转设备，回转设备将可延伸臂安装在支撑平台处，以允许臂从装置在侧向方向上向外回转；所述臂被可枢转地安装在回转设备上，以使抓持设备相对于支撑平台能够被提升或降低；至少一个轨道座，用于可滑动的安装导轨并允许导轨沿着采矿机在向前和向后方向上滑动；其特征在于：包括工作平台，其被安装在支撑平台处，以允许人员在接近抓持设备的位置处站在装置上。

优选地，臂是可伸缩的，具有头部和可延伸的尾部。可延伸的尾部进一步使臂的有效范围延长，从而可紧挨定位在切削面的后方。

优选地，该装置还包括基部，用于将装置安装在采矿机处，轨道座则被安装在基部上。

该臂有利地被可枢转地安装在回转设备处，以使臂的抓持端相对于回转设备被提升和降低。这样的构造首先有利于在该装置在切削操作期间被向后移动时使臂可以被移动到大体上水平的存储位置，其次有利于被向上的倾斜或偏向，以在接近坑顶的位置上将臂的抓持端定位在完全升高位置处。

优选地，回转设备的轴线大体上垂直于枢转轴线对准，借助所述枢转轴线，臂可枢转地安装在回转设备上。这样的布置结构有利于优化可延伸臂的可能的移动，使得抓持端被构造为可达到紧挨着采矿机周围的空间的大部分，以将支撑构件接合、运输和保持在多个不同位置。

优选地，凹口可以包括大体上横向于臂的主长度延伸的伸长形式，横向于臂的主长度包括：垂直于臂的主长度。特别地是，凹口可形成为部分圆柱段、杯形部、具有通道的形体或在形状和直径上与结构支撑的一部分对应的沟槽。可选地是，该至少一个保持凹口包括多个钩状的部分，其将结构支撑的间隔开的区域接合，从而使结构支撑的运输稳定。优选地，该保持凹口被构造用以接合到结构支撑的下侧，且可选地接合到侧部上，从而不阻碍支撑的向上面向表面，从而能够方便地定位和固定成与坑顶相对。

优选地，抓持设备通过铰链以可枢转的方式紧固到臂上。铰链可包括万向节，例如球形接头，或具有对准成横向于和/或垂直于彼此的枢转轴线的多个铰链，使得抓持设备可相对于臂在多个枢转轴线和方向上枢转。

优选地，该装置还包括可移动连杆，可移动连杆把工作平台安装在支撑平台处，以使工作平台相对于支撑平台被提升和降低。有利地是，工作平台被相对于臂独立可调节地安装在支撑平台处。这样的布置结构被构造用以：当随着将支撑构件固定到坑顶或坑壁而将支撑构件操纵到适当位置并保持住支撑构件时，向人员提供安全、方便和舒适的工作环境，以与可延伸臂协作。优选地，该连杆可枢转地安装在支撑平台和工作平台之间，以使工作平台可以在支撑平台的高度上方和下方被提升和降低。枢转接头和联接提供了调节工作平台的位置的可靠的方式，并且是适当坚固耐用的，以承受采矿机周围充满灰尘和碎屑的环境。

优选地，支撑平台被构造成的在导轨上沿着向前和向后方向滑动的距离大体上等于导轨被构造成的在轨道座上沿着向前和向后方向滑动的距离。因此，当操纵器装置不在使用时，为了切削头的向后安全存储，臂和平台被构造为：在采矿机的最前端(在切削头上方)和朝向采矿机的中心的区域之间的延伸的轴向范围上移动。这样的布置结构也有利于在非常接近并紧挨在切削面的后方的位置上安装坑顶支撑，以避免不期望的坑顶塌陷。

优选地，该装置还包括联接到支撑平台的至少一个动力操作动器，从而沿着导轨在向前和向后方向上移动支撑平台。优选地，该装置还包括联接到导轨的至少一个动力操作致动器，以沿着基部在向前和向后方向上移动导轨。优选地，该装置包括与安装工作平台的可调节托架相关联的动力操作致动器，以在向上和向下方向上致动托架的枢转。上述致动器可包括线性致动器，比如液压缸。可选地是，构造用以提供支撑平台和导轨的线性滑动移动以及托架的枢转动作的致动器可以被设置，包括例如齿条和小齿轮、链条、螺丝扣和本领域技术人员已知的滑轮或轮驱动布置结构。

优选地，工作平台在横跨该装置的宽度方向上是伸长的，使得工作平台的端部超过支撑平台的相应侧向外延伸。因此，在该装置用于安装伸长的梁(例如弧形的拱)的情况下，该平台具有足够被定位在梁的大体上整个长度下方的长度，从而人员顺畅地操作梁的全部部件。优选地，该工作平台包括折叠或可延伸区域，使得该平台在存储模式下可被缩短，而在使用中被延伸，从而当不在使用时保护平台，且在有限的矿井环境中不限制采矿机的机动性。可选地是，该工作平台包括在高度方向上被提升到一对端部区域上方的中央区域，该中央区域构造成坐置在导轨上并在导轨上滑动。这样的布置结构允许工作平台在导轨上被向后运输，使得侧部被紧挨定位在采矿机的顶部或支护顶梁(canopy)上方，以尽可能得减小在特定构造下的采矿机的整体高度。

根据本发明的第二方面，提供了一种移动采矿机，其包括如上所述的装置，该装置被构造用以把结构支撑安装在矿井隧道内。

根据本发明的第三方面，提供了在矿井隧道中安装结构支撑的装置，包括：可延伸臂，以将支撑提升和保持在矿井隧道坑顶的位置或接近矿井隧道坑顶的位置；工作平台，以使人员站在装置上，接近臂的位置；基部，以将装置安装在移动采矿机上；安装在至少一个导轨上并构造为相对于基部沿着导轨在向前和向后方向上滑动的支撑平台，所述臂和工作平台安装在支撑平台上；其特征在于：包括至少一个轨道座，其可滑动地安装并允许导轨沿着基部在向前和向后方向上滑动。

优选地，采矿机还包括切削悬臂，切削悬臂被可枢转地安装在主框架处并被构造用以支撑设置在采矿机的前端上的可旋转切削头，并允许提升和降低可旋转切削头。优选地，基部被安装在主框架上，使得工作平台可大体上竖直地定位在切削悬臂和/或切削头上方。通过提供用于臂和工作平台的伸缩式滑动支撑布置结构，滑动导轨有利于大大延长可延伸臂和工作平台在向前和向后方向上的行程范围。在完全延伸位置，该导轨通过多个导轨支撑座被悬臂式地安装在基部处。优选地，该装置包括至少两个且优选地是至少四个大约定位在基部的每个角部的支撑座，从而提供有效的悬臂式导轨安装。相应地，当被移动到其完全最前位置时，支撑平台、可延伸臂和工作平台的重量可以通过导轨而可靠地转移到下方的基部。

附图说明

现在将仅通过示例并参照附图来描述本发明的具体实施例，其中：

图1是根据本发明的具体实施例的包括操纵器装置以将结构支撑安装在矿井隧道的坑顶和坑壁处的移动采矿机的透视图；

图2是图1的采矿机的进一步透视图；

图3是图2的操纵器装置的右视透视图；

图4是图2的操纵器装置的左视透视图；

图5是图3的操纵器装置的进一步的右视透视图，示出了根据本发明的具体实施例的安全栏杆和爬梯；

图6是图2的采矿机的透视图，其中操纵器组件移动到根据本发明的具体实施例的采矿机上的向后位置；

图7是图6的采矿机的进一步透视图，其中操纵器臂在侧向方向上回转，以从图6的采矿机向外延伸；

图8是图6的采矿机的进一步透视图，其中操纵器装置移动到完全向前位置，从而工作平台被竖直地定位在机器的前端处的切削头上方；

图9是图8的采矿机的进一步透视图，其中工作平台配置有图5的安全栏杆和梯子。

具体实施方式

参照图1和2，可移动的采矿机100包括主框架101，主框架101通过底盘102安装一对履带107。马达106也由主框架101承载并位于采矿机100的主体的大体中心位置。通常由附图标记105表示的可旋转切削头位于采矿机100的前端并包括安装多个切削钻头(未示出)的多个转鼓。头105通过伸长梁104安装在主框架101上，伸长悬臂104则在其后端可枢转地安装到主框架101。耙爪103也安装在采矿机前端处并位于悬臂104下方，从而接收并收集从切削面脱离出的材料。采矿机100还包括卸料输送机108，其从耙爪103向后延伸并在马达106后方从采矿机100向后突出。

采矿机100，通常指“巷道掘进机”，也被构造来在由切削头111的动作产生的隧道坑顶和侧壁处安装矿井隧道结构支撑梁111。此构造由通常通过附图标记109表示的操纵器组件提供，其通常安装在采矿机100的上部区域。特别的，组件109包括可延伸的操纵器臂110，操纵器臂110具有抓持端113，抓持端113被构造用以当梁111被从隧道坑底高度上升起到隧道坑顶处的安装位置时保持梁111。组件109还包括人员工作平台112，以在臂的抓持端113的区域处支撑多个工作人员，从而人员200可以操作并将梁111固定到需要的升高位置。

抓持端113被形成为特定构造的抓持或接合设备，以从下方保持梁111，从而允许梁111呈现给坑顶的下侧表面。特别的，抓持设备包括形成为半圆柱形杯状部的伸长保持凹口114，其成型并定尺寸成与梁111的下侧表面近似对应。支撑或限定保持凹口114的主体通过枢轴座115可铰接地安装在臂110处。根据特定的实施例，座115包括球形接头，以允许保持凹口114相对于臂110被定向在几乎不受限制的定向范围内。这种布置结构有利于在采矿机100的侧向侧的任何位置处抓持梁111且然后将梁111提升到图1和2中的位置。

图3至5示出了从采矿机100上移除的组件109，其中出于图示目而移除了多种构件。组件109特别包括可以通过控制台601(在图6中所示)刚性安装到采矿机主框架101的板状基部300。四个轨道座304从基部300的向上面向表面317向上突出。轨道座304被分成对，每一对横跨基部300在宽度方向上间隔开。两个座被设置成朝向基部300的向前端，而其余两个座304被设置成朝向基部300的向后端。所有对的轨道座304被构造用以将通常由附图标记301表示的导轨以可滑动的方式安装在基部300处。伸长导轨301包括向前端303和向后端302以及在导轨侧部凹进或缩进的一对伸长通道318，通道318使导轨301的长度在向前端303和向后端302之间延伸。导靴319通过每个座304支撑并定位为至少部分地坐置于每个相应的通道318内，从而允许导轨301在向前和向后方向上在基部300上线性滑动。根据特定的实施例，导轨301的轴向长度大于基部300的对应的轴向长度。特别的，导轨301至少是基部300的长度的两倍。

板状支撑平台305通过从平台305下侧突出的四个平台座306可滑动地安装在导轨301上。每个座306的至少一部分接合在每个侧通道318内，从而允许平台305在向前和向后方向上沿着导轨301独立于导轨301相对于基部300的轴向移动而滑动。组件109还包括联接到支撑平台305以沿着导轨301移动平台305的至少一个动力操作线性致动器800(参见图8)。另外，组件109还包括联接到导轨301以沿着基部300移动导轨301的至少一个动力操作线性致动器(未示出)。应理解的是，导轨301在基部300处的滑动轴向移动和支撑平台305在导轨301处的对应的轴向滑动移动可以由适当的轮子、辊子、衬套、轴承和其它移动稳定构件支撑，使得导轨301和平台305以相对于刚性地安装在主框架101处的基部300大体上“浮动”可滑动的构造方式悬置。

支撑平台305包括后端410、前端408和相应的侧部407。组件109还包括具有常规的回转环的回转设备307。回转设备307的下托架刚性地安装在平台305的向上面向表面320，同时上回转托架通过直立臂托架409提供用于可延伸臂110的座。可延伸臂110包括头部309，头部309具有通过枢轴销311联接到臂托架409的第一端312和自由的第二端313。通常由附图标记310表示的臂尾部被可缩回地安装，从而可以通过伸缩式安装布置结构从头部309的第二端313延伸。尾部310的延伸由至少一个动力操作致动器致动，例如由液压缸等致动。因此，臂110能够在竖直方向上通过围绕枢轴线406枢转而被提升和降低。另外，臂110能够通过回转设备307在宽度侧向方向上围绕回转轴线308回转。因此，臂抓持端113能够被移动到一个相对于平台305向外的且向下的位置，从而接纳梁111。通过回转和枢转动作，臂110被构造用以将梁111带到图1和2中被提升的上部位置，用于固定到隧道坑顶和坑壁。

工作平台112通过具有后端400(安装在支撑平台305处)和前端401(安装在工作平台112处)的枢转机械连杆314被可移动地安装在支撑平台305处。连杆314在每个相应的后端400和前端401处具有一组后枢轴销315和一组前枢轴销316。因此，连杆314能够被致动枢转，从而相对于支撑平台305在向上和向下方向上提升和降低工作平台112。特别地是，当组件109被致动从而被放置在其最前位置中时，连杆314可以在与根据图3和5的构造的支撑平台305相同的高度上大体上共同对准，或可以被降低到平台305的高度水平下方，即：降低至图1和9中的位置。

根据具体实施例，工作平台112在采矿机100的宽度方向上大体上是伸长的并包括直接安装到连杆的前端401的中央部402。一对端部403从中央部402侧向向外突出并通过相应的铰链404安装对应的一对平台翼405，以允许翼405从侧部403侧向向外折叠。因此，工作平台112在采矿机100的宽度方向上可延伸和可缩回。中央部402被安装在侧部403上方的提升位置，使得当组件109被构造为在图3至7所示的其最后方位置中时，中央部402被构造为坐置于伸长导轨301上方。即，在此构造中，工作平台112被向后定位在轨道的向前端303的后方，其中平台端部403侧向向外突出到每个相应轨道通道318的侧部。参照图5，工作平台112被构造用以可释放安装安全轨道结构501，从而当侧向完全延伸时，提供至少部分地围绕平台112的栏杆。另外，当由人员使用时，平台112提供用于多个梯子500的支撑结构，所述多个梯子500具有可安装在矿井坑底以进一步稳定工作平台112的最低端。根据另一个实施例，平台112可以包括合适的伸缩式或枢转安装的支柱或梯子，以提供向下伸出的地面接合支撑腿。

参照图6至9，采矿机100有利地被构造有操纵器组件109，组件109具有工作构件110、112，这些工作构件110、112可以在轴向的向前和向后方向上沿着采矿机100朝向和远离切削头105进行移动。图6和7示出了在向后位置中的组件109，而图8和9示出了移动到其最前方位置的组件109(平台112大体上竖直地处在切削头105上方)。采矿机100还包括位于悬臂104上方并紧挨在导轨301下方的高度处的支护顶梁600。支护顶梁600位于采矿机的通常向前区域，紧挨在耙爪103的后端上方。由于操纵器组件109位于其图6和7中的向后位置，支护顶梁600因此被暴露，其中臂110大体上位于马达106的轴向后方的向后突出的卸料输送机108上方。因此，在此位置，操纵器组件109不限制悬臂104的枢转移动，以允许切削头105在切削操作期间提升或降低。另外，平台112和臂110被保持在任何从切削面移除的材料的后方。组件109的重量分布也能够通过本发明的布置结构进行完全调整，从而通常将采矿机100和那些通过主框架101支撑组件109的构件601的疲劳最小化。在使用中，支撑平台305并且特别地是臂110和工作平台112可在与基部300上的导轨301的滑动移动和导轨301上的支撑平台305的对应的滑动移动有关的线性向前方向上移位。臂110可以因此在侧向向外方向回转，使得抓持端113在宽度方向上侧向向外延伸超出履带107，以保持支撑梁111。臂110可随后通过围绕轴线406枢转而被竖直提升，以允许支撑梁111避开(clear)采矿机100的工作构件。本发明的组件109因此提供线性伸缩式布置结构，以使臂110和平台112的轴向位移最大化。由于支撑平台305移位到其图8和9中的最前方位置，连杆314可然后被枢转，从而通常从支撑平台305向下突出，以使工作平台112向下朝向悬臂104和切削头105降低。在此构造中，轨道向前端303和支撑平台305轴向向前延伸超过支护顶梁600。