隧道掘进防护装置及方法与流程

本发明涉及隧道掘进技术领域，尤其涉及一种隧道掘进防护装置及方法。

背景技术：

进行煤炭开采或者地下设施的建造时，需要利用掘进机在地下进行隧道掘进。掘进机的前端设置有截割机构，截割机构包括主体和位于主体前端的截割头。掘进机向前掘进过程中，截割头起到切割和破岩作用，随着截割头的深入，隧道长度不断增加，直至达到预期掘进目的。

隧道掘进过程中，为了避免已掘出隧道的坍塌，掘进机每前进一段距离，都要对已掘出隧道进行支护工作。支护工作一般通过下述方式进行：工作人员进入隧道中在隧道内壁上喷射混凝土进行加固粘连或者架设与隧道内壁相抵的锚杆对隧道进行支撑。由于进行支护时掘进机仍位于隧道中，截割机构和掘进工作面之间会存在工作人员不易到达的未支护区，工作人员下入隧道中进行支护工作时，易从未支护区开始坍塌，导致安全事故的发生。因此，有必要提供一种在未支护区进行防护的装置及方法。

技术实现要素：

为解决上述现有技术中存在的技术问题，本发明提供一种隧道掘进防护装置及方法。

为此本发明公开了一种隧道掘进防护装置。该隧道掘进防护装置包括：固定板、滑移件、架体和翻转件；

所述固定板固定在掘进机截割机构的主体上；

所述滑移件可轴向滑移地设置在所述固定板上；

所述架体的前端与所述滑移件的前端通过转轴连接，所述翻转件连接在所述架体和所述滑移件之间，用于驱动所述架体张开或者回缩，所述架体张开时与掘进工作面相抵。

进一步地，在所述隧道掘进防护装置中，所述滑移件通过伸缩油缸驱动。

进一步地，在所述隧道掘进防护装置中，所述翻转件为连接在所述架体和所述滑移件之间的液压油缸；

所述液压油缸的缸体固定在所述滑移件上，所述液压油缸的活塞杆与所述架体连接。

进一步地，在所述隧道掘进防护装置中，所述架体的最大张开角度大于或等于90度。

进一步地，在所述隧道掘进防护装置中，所述架体为板状结构。

进一步地，在所述隧道掘进防护装置中，所述架体为网板结构。

进一步地，在所述隧道掘进防护装置中，所述固定板的上侧面设置有沿轴向的滑道，所述滑移件在所述滑道中滑移。

进一步地，在所述隧道掘进防护装置中，所述装置还包括控制模块，所述控制模块与所述伸缩油缸和所述液压油缸连接，用于控制所述伸缩油缸和所述液压油缸动作。

此外，本发明还公开了一种利用上述隧道掘进防护装置实施的隧道掘进防护方法，所述方法包括：

滑移件在固定板上向前滑移至所述滑移件的前端超出截割头的前端一个预设距离；

翻转件动作，驱动架体绕转轴转动，所述架体张开并与掘进工作面相抵。

进一步地，在所述方法中，所述滑移件的动作和所述翻转件的动作通过控制模块远程控制。

本发明技术方案的主要优点如下：

本发明提供的隧道掘进防护装置及方法通过滑移件在固定板上的平移，使架体能够在掘进状态时不对掘进工作造成干扰，在掘进停止后能够移动到预设位置并在翻转件的作用下张开对掘进工作面进行支护，避免掘进工作面坍塌和落岩，避免了人工操作的安全事故，极大提高安全性。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明实施例的进一步理解，构成本发明的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1为本发明一个实施例提供的隧道掘进防护装置在架体回缩时的结构示意图；

图2为图1中隧道掘进防护装置的俯视图；

图3为图1所示的隧道掘进防护装置在架体张开时的结构示意图。

附图标记说明：

1-固定板、2-滑移件、3-架体、4-翻转体、5-转轴、x1-主体、x2-截割头。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明具体实施例及相应的附图对本发明技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

以下结合附图，详细说明本发明实施例提供的技术方案。

进行煤炭开采或者地下设施的建造时，利用掘进机在地下进行隧道掘进。掘进机的前端(以掘进机前进的方向为前端，以附图1所示的方向为基准，左侧为前端)设置有截割机构，截割机构包括主体x1和位于主体x1前端的截割头x2。截割头x2起到切割和破岩作用，且截割头x2可转动地设置在主体x1的前端，停止掘进时，截割头x2可以向下倾斜至落地状态。

如附图所示，第一方面，本发明实施例提供了一种隧道掘进防护装置包括：固定板1、滑移件2、架体3和翻转件4。固定板1固定在掘进机截割机构的主体x1上；滑移件2可轴向滑移地设置在固定板1上。架体3的前端与滑移件2的前端通过转轴5连接，翻转件4连接在架体3和滑移件2之间，用于驱动架体3张开或者回缩，架体3张开时与掘进工作面相抵。

以下对本发明实施例提供的隧道掘进防护装置的工作原理进行说明：

掘进机正常掘进时，架体3贴在滑移件2上保持回缩状态，滑移件2位于固定板1上，固定板1位于截割机构的主体x1上，不对截割头x2的切割破岩造成影响，不影响掘进作业的进行。

掘进作业停止进行支护作业时，滑移件2在固定板1上向前滑移至滑移件2的前端超出截割头x2的前端一个预设距离，然后翻转件4动作驱动架体3翻转，与滑移件2之间形成夹角，架体3张开并与掘进工作面相抵，对掘进工作面进行支护。已掘出隧道的支护工作完成后，架体3回缩，滑移件2移动至截割机构的主体x1的上方，此时，可以进行下一阶段的掘进工作。其中，预设距离可以根据实际情况进行设定，例如可以为0.2m、0.3m、0.5m等。

可见，本发明实施例提供的隧道掘进防护装置，通过滑移件2在固定板1上的平移，使架体3能够在掘进状态时不对掘进工作造成干扰，在掘进停止后能够移动到预设位置并在翻转件4的作用下张开对掘进工作面进行支护，避免掘进工作面坍塌和落岩，避免了人工操作的安全事故，极大提高安全性。

其中，为了使架体3张开进行掘进工作面支护时截割头x2不对滑移件2的移动造成干扰，可以在掘进停止后先将截割头x2向下翻转至落地状态，此时截割头x2的最高点位于滑移件2的底面以下，便于移动滑移件2至支护位置。

本发明实施例中，滑移件2通过伸缩油缸驱动，如此设置，结构简单，能够较为便捷地操作滑移件2的移动。

其中，伸缩油缸的缸体可以固定在固定板1上，活塞杆与滑移件2的一侧面连接。伸缩油缸动作时，活塞杆的平移带动滑移件2平移。

为了使滑移件2在平移过程中不发生偏斜，固定板1的上侧面设置有沿轴向的滑道，滑移件2在滑道中滑移。通过设置滑道对滑移件2进行限位，提高装置的稳定性和安全性。

本发明实施例中，翻转件4用于带动架体3张开或回缩，作为一种示例，翻转件4为连接在架体3和滑移件2之间的液压油缸；液压油缸的缸体固定在滑移件2上，液压油缸的活塞杆与架体3连接。

由于架体3的前端和滑移件2的前端通过转轴5连接，液压油缸动作时，活塞杆伸长或者缩短，带动架体3相对于滑移件2张开或者回缩。

可以理解的是，通过控制液压油缸的活塞杆伸缩的长度，可以对架体3张开的角度进行控制。

其中，液压油缸的数量可以为两个，两个液压油缸的缸体可以分别固定在滑移件2的对称的两侧壁上，两个液压油缸的活塞杆分别连接在架体3的下侧面上的不同位置，两个液压油缸对称分布，使架体3伸缩时的受力均匀，动作更稳定。

进一步地，架体3的下侧面上沿轴向位置设置有两根加固梁，两个液压油缸的活塞杆分别连接在两个加固梁上，如此设置，既能使架体3的强度较高，又能使液压油缸动作时架体3的形变较小。

示例地，架体3的最大张开角度大于或等于90度，使架体3能够有较大的可活动空间，能够根据掘进工作面的结构和形状调整架体3张开适当的角度，对不同工况下的掘进工作面进行支护，扩大适用范围。

架体3与掘进工作面相抵时进行支护工作，避免掘进工作面坍塌或落岩，对于架体3的结构，以下进行示例说明：

作为一种示例，架体3可以为板状结构，板状结构的架体3与掘进工作面相抵时起到良好的支撑效果，支护效果较佳。

作为另一种示例，架体3可以为网板结构。网板结构既能对掘进工作面起到支撑效果，又能节省材料，减轻架体3的重量。

可以理解的是，网板结构架体3的网孔大小可以由地质状况以及掘进工作面的煤块、岩块等的粒径来决定，只要能达到支撑目的即可。

本发明实施例提供的隧道掘进防护装置还包括控制模块，控制模块与伸缩油缸和液压油缸连接，用于控制伸缩油缸和液压油缸动作。

通过控制模块对液压油缸和伸缩油缸进行控制，进而控制该隧道掘进防护装置的工作状态，较为便捷。且控制模块的操作端可以位于掘进机的驾驶室内，便于驾驶人员进行操作，提高安全性和便利性。进一步地，通过控制模块能够较为便捷地精确控制液压油缸的动作行程，对架体3的翻转角度进行控制。

第二方面，本发明实施例还提供了一种利用上述的隧道掘进防护装置进行隧道掘进防护的方法，该方法包括：

滑移件2在固定板1上向前滑移至滑移件2的前端超出截割头x2的前端一个预设距离；

翻转件4动作，驱动架体3绕转轴5转动，架体3张开并与掘进工作面相抵。

掘进机正常掘进时，架体3贴在滑移件2上保持回缩状态，滑移件2位于固定板1上，处于截割机构的主体x1上，不对截割头x2的切割破岩造成影响，不影响掘进作业的进行。掘进作业停止进行支护作业时，滑移件2在固定板1上向前滑移至滑移件2的前端超出截割头x2的前端一个预设距离，然后翻转件4动作驱动架体3翻转，与滑移件2之间形成夹角，架体3张开并与掘进工作面相抵，对掘进工作面进行支护。已掘出隧道的支护工作完成后，架体3回缩，滑移件2移动至截割机构的主体x1的上方，此时，可以进行下一阶段的掘进工作。其中，预设距离可以根据实际情况进行设定，例如可以为0.2m、0.3m、0.5m等。

可见，本发明实施例提供的隧道掘进防护方法，通过滑移件2在固定板1上的平移，使架体3能够在掘进状态时不对掘进工作造成干扰，在掘进停止后能够移动到预设位置并在翻转件4的作用下张开对掘进工作面进行支护，避免掘进工作面坍塌和落岩，避免了人工操作的安全事故，极大提高安全性。

进一步地，滑移件2的动作和翻转件4的动作通过控制模块远程控制，较为便捷。且控制模块的操作端可以位于掘进机的操作员座椅旁，便于操作人员进行操作，提高安全性和便利性。进一步地，通过控制模块能够较为便捷地精确控制液压油缸的动作行程，以对架体3的翻转角度进行控制。

需要说明的是，在本文中，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。此外，本文中“前”、“后”、“左”、“右”、“上”、“下”均以附图中表示的放置状态为参照。

最后应说明的是：以上实施例仅用于说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。