无反复支撑自循环快速支架的制作方法

本实用新型涉及一种掘进巷道顶板快速临时支护的装置，尤其是一种无反复支撑自循环快速支架，属于巷道支架装备技术领域。

背景技术：

随着煤矿整合，小矿井陆续关闭，千万吨矿井群不断涌现，采煤工作量大大提高，掘进工作面作业准备量日益增加，煤矿井下巷道对提高掘进效率的要求变得越来越迫切。

现有的掘进作业进行支护方式一般为两大类：第一类为传统的作业方式，即掘进工作面传统作业时，一次掘进进尺距离较短，一般进尺一到两个锚杆排距后，掘进机停止作业，锚护工人将手持式锚杆机搬运到工作面前端进行人工打锚杆作业；第二类为在现有的掘进机上安装的机载临时支护装置进行顶板支撑。上述的支护方式均存在一定的弊端，比如：第一类支护方式由于空顶区短，仅可容纳一到两台锚杆机同时作业，打完锚杆后掘进机再次开机进行截割作业。这种循环作业方式，一次作业循环时间短、作业次数多，导致工人频繁搬运锚杆机，锚护工人劳动强度大；由于作业空间的限制，参与锚护作业的工人和设备少，造成锚护总时间长，“掘支”时间比例失调，成为巷道掘进效率低下的主要因素。第二类支护方式存在支护距离短、支撑力小，顶板易发生沉降和变形，容易发生冒顶及伤人事故，安全性能差等缺陷。

技术实现要素：

本实用新型目的是提供一种无反复支撑自循环快速支架，以解决掘进工作面掘进和锚护交替作业过于频繁造成掘进效率低、锚护作业人员劳动强度大的问题，通过本实用新型的设计，能够实现掘进空顶区快速、安全的支护，延长单次掘进进尺距离、减小掘进和锚护交替作业次数，缩短锚护作业总时间，提高巷道掘进效率，实现巷道快速掘进。

为解决上述技术问题，本实用新型所采用的技术方案是：

一种无反复支撑自循环快速支架，包括若干可扩展的顶板支架模块、置于顶板支架模块上的环形导轨梁；所述顶板支架模块包括顶板支架、扩展梁和伸缩支腿，所述扩展梁设置在顶板支架的侧面并通过扩展机构驱动伸缩；所述扩展梁使用由支腿液压缸驱动的伸缩支腿支撑，所述顶板支架沿支架移动方向开设有滑道，所述滑道上设有驱动元件，所述环形导轨梁内侧面设置传动机构，环形导轨梁内上部的传动机构与固定在顶板支架模块上的驱动元件相互作用以带动环形导轨梁移动，环形导轨梁内下部的传动机构与驱动元件相互作用以带动顶板支架模块移动。

本实用新型技术方案的进一步改进在于：所述环形导轨梁是能够为可扩展的顶板支架模块循环移动提供支撑的环形结构。

本实用新型技术方案的进一步改进在于：所述顶板支架为框架结构；顶板支架的滑道两端分别一体设置凸出侧面的导向部和内凹的导向槽，导向部与相邻顶板支架的导向槽配合。

本实用新型技术方案的进一步改进在于：所述环形导轨梁设置用于对顶板支架模块支撑导向的平衡托架；所述平衡托架设置向上凸起的导轨，所述顶板支架的下方开设有与导轨配合的滑槽。

本实用新型技术方案的进一步改进在于：所述顶板支架模块由供液系统或独立泵站驱动动作。

本实用新型技术方案的进一步改进在于：所述独立泵站包括液压箱、液压泵和驱动液压泵的动力装置。

本实用新型技术方案的进一步改进在于：所述驱动元件为驱动链轮、齿轮、液压缸或槽轮。

本实用新型技术方案的进一步改进在于：所述传动机构为链条、齿条、液压缸或销排。

本实用新型技术方案的进一步改进在于：所述扩展梁与伸缩支腿均为中空结构。

本实用新型技术方案的进一步改进在于：所述扩展机构固定设置于扩展梁的中空结构中且位于扩展梁与顶板支架相连接的部位。

由于采用了上述技术方案，本实用新型取得的技术进步是：

本实用新型通过设置环形导轨梁，能够使独立的顶板支架模块交错循环前移，从而能够对空顶区顶板进行快速、安全的临时支护，延长掘进机一次截割掘进的距离，掘进和锚护交替作业循环次数少，一次锚护作业距离长，减少搬运锚杆机的次数、提高支护作业机械化和锚护效率，降低人员劳动强度。

进一步的，本实用新型通过可扩展的顶板支架模块的设计，增加支护装置的灵活性，便于移动。

进一步的，可扩展的顶板支架模块与环形导轨梁的配合使用，可以使前后两组顶板支架模块交替循环向前自移，对巷道顶板进行快速支护，保证了在移动过程中顶板支架模块对巷道顶板只支撑一次，不会对顶板造成反复支撑，避免反复支撑对顶板造成破坏，从而实现对空顶区顶板进行快速、安全的临时支护。

进一步的，本实用新型中顶板支架模块设置有供液系统或独立泵站。供液系统利用井下乳化液泵站或外置液压站提供的液压介质，为顶板支架模块移动和扩展提供液压动力；独立泵站动力来源是井下电网或压缩空气，可以根据矿方实际情况选择动力来源，满足不同条件的矿井使用。

进一步的，本实用新型在环形导轨梁的下部固定设置了平衡托架，能够保证对于顶板支架模块支撑的平稳；通过在平衡托架设置向上凸起的导轨，在顶板支架的设置导轨配合的滑槽，可以增加传动过程中平稳性。

本实用新型能够实现掘进空顶区快速、安全的支护，延长单次掘进进尺距离、减小掘进和锚护交替作业次数，缩短锚护作业总时间，提高巷道掘进效率，降低工人劳动强度。

附图说明

图1是本实用新型无反复支撑自循环快速支架的立体示意图；

图2是本实用新型无反复支撑自循环快速支架的左视图；

图3是本实用新型顶板支架模块立体示意图；

图4是本实用新型无反复支撑自循环快速支架剖面示意图；

其中，1、顶板支架模块，2、环形导轨梁，3、链条，4、平衡托架，5、支腿液压缸，6、扩展机构，7、顶板支架，8、驱动链轮，9、扩展梁，10、伸缩支腿，11、滑槽。

具体实施方式

下面结合实施例对本实用新型做进一步详细说明：

本实用新型公开了一种无反复支撑自循环快速支架，是一种掘进巷道顶板快速临时支护的装置，属于一种巷道支架装备。该支架通过环形导轨梁能够实现顶板支架模块的交错循环前移，不会出现反复支撑的情况。下面是具体的实施例：

本实用新型的无反复支撑自循环快速支架，如图1、图2、图3所示，包括若干可扩展的顶板支架模块1、置于顶板支架模块1上的环形导轨梁2。顶板支架模块1是用来对巷道进行支护的，顶板支架模块1之间是相互独立的。顶板支架模块1上设置环形导轨梁2，通过环形导轨梁2能够实现顶板支架模块1的移动。通常是两个顶板支架模块1与一个环形导轨梁2配合作用。

本实用新型中的顶板支架模块1包括顶板支架7、扩展梁9和伸缩支腿10。其中扩展梁9设置在顶板支架7的侧面并通过扩展机构6驱动伸缩，扩展梁9与顶板支架7是用来与巷道顶部接触进行支撑的主要部件，扩展梁9使用由支腿液压缸5驱动的伸缩支腿10支撑。扩展机构6通常是使用液压缸来驱动扩展梁9进行伸缩，扩展机构6一端与顶板支架固定连接另一端与扩展梁9固定连接。扩展梁9实现了顶板支架模块的可扩展设置。伸缩支腿10和支腿液压缸5提供对于顶板支架7和扩展梁9的支撑力，进而通过顶板实现对于巷道的支护；伸缩支腿10和支腿液压缸5对整个顶板支架模块7进行上下方向的驱动移动，当需要支护时驱动顶板支架模块1上移；当需要移动时，带动顶板支架模块1下移。如图3所示，伸缩支腿10和支腿液压缸5是设置在扩展梁9外侧的下面，其中支腿液压缸5固定在扩展梁9的下端面并且外部设置有防护导向套，支腿液压缸5的下端连接伸缩支腿10。伸缩支腿10和支腿液压缸5均套装在防护导向套，在伸缩支腿10伸缩过程中，防护导向套能够起到防护的和导向的作用。

如图1、图4所示，顶板支架模块1是套装在环形导轨梁2内的。图中示意的是两个顶板支架模块1套装在环形导轨梁2的情形。在顶板支架7沿支架移动方向开设有滑道供环形导轨梁2在移动时滑行。在滑道上设置有驱动元件，对应的在环形导轨梁2的内侧面设置传动机构。驱动元件与传动机构之间相互作用能够实现对于顶板支架模块1和环形导轨梁2的向前运动。如图4所示，环形导轨梁2内侧的上侧面和下侧面均设置有传动机构，在工作过程中环形导轨梁内上部的传动机构与固定在顶板支架模块上的驱动元件相互作用能够带动环形导轨梁2移动，环形导轨梁内下部的传动机构与驱动元件相互作用能够带动顶板支架模块1移动，进而实现无反复支撑的快速自循环过程。具体的实施中，驱动元件为可以设置为驱动链轮8、齿轮、液压缸或槽轮，对应的传动机构可以设置为链条3、齿条、液压缸或销排；驱动元件和传动机构之间能够形成啮合传动或者通过液压缸伸缩直接进行传动；驱动元件由液压马达驱动转动。图4中示意的是驱动元件为驱动链轮且传动机构为链条的情形。采用链轮进行传动保证了传动的稳固性，避免对巷道造成冲击，增加了安全系数。

在具体的实施中，顶板支架模块1的动力源可以有两种设置方式。即可以为每个顶板支架模块1设置独立泵站，每个独立泵站单独控制单一的顶板支架模块。独立泵站通常包括液压箱、液压泵和驱动液压泵的动力装置，动力装置一般可以选用气动马达、液压马达或电机。还可以将顶板支架模块的各个执行机构接入巷道掘进系统的供液系统；上述两种方式均能够实现为扩展梁、伸缩支腿、驱动元件的运行提供液压动力，保证其正常运行。

如图1，图3所示，顶板支架7优先设置为框架结构，在顶板支架7上端面设置供环形导轨梁2滑动的滑道。在滑道的两端分别一体设置凸出侧面的导向部和内凹的导向槽，导向部与相邻顶板支架的导向槽配合。此处的导向部和导向槽是在其中一个顶板支架模块1向下或向上移动时为其提供导向的。即，当一个顶板支架模块1需要收缩向下移动时或者顶板支架模块1向前运动到位后向上移动支撑顶板时，导向槽和导向部配合实现导向作用。

本实用新型中的环形导轨梁2是用于为可扩展的顶板支架模块循环移动提供支撑的。为了更好的发挥环形导轨梁2的支撑作用，在环形导轨梁2下端面设置平衡托架4，顶板支架模块1下落至平衡托架4上由平衡托架托举支撑。在平衡托架还设置有向上凸起的导轨，同时在顶板支架7的下方开设有与导轨配合的滑槽11，在导轨与滑槽11配合作用下顶板支架模块1平稳的向前移动。上述设置中的平衡托架充分的发挥了对于顶板支架的支撑导向作用。图2中平行设置了两个向上凸起的导轨，对应平行设置了两个滑槽。

本实用新型中可以将扩展梁9与伸缩支腿10均设置为中空结构，通常可以采用方形管结构。如图1所示，扩展机构6固定设置于扩展梁9的中空结构中且位于扩展梁与顶板支架相连接的部位。支腿液压缸5固定设置于伸缩支腿的中空结构中。顶板支架7也可以设置为中空结构，此时为扩展梁垂直设置导向梁，导向梁位于顶板支架7内部，在伸缩动作时，导向梁顶板支架7中空的内部滑动。

本实用新型通过设置环形导轨梁，能够使独立的顶板支架模块交错循环前移，从而能够对空顶区顶板进行快速、安全的临时支护。本实用新型通过可扩展的顶板支架模块的设计，增加了该支护装置的灵活性，使其便于移动。

本实用新型的工作原理如下：以巷道掘进的方向为前方。需要移动支架时，启动后侧的顶板支架模块中扩展机构6、支腿液压缸5，使后侧的顶板支架模块收缩并向下运动，致使后侧的顶板支架模块1整体降落到环形导轨梁2下部平衡托架4上，利用环形导轨梁2下方的的平衡托架4保持平衡稳定，此时后侧的顶板支架模块1在收缩后其高度和宽度均小于前侧的顶板支架模块。然后，后侧的顶板支架7上驱动元件与环形导轨梁2的下侧面传动机构相互作用，然后利用驱动元件驱动后侧的顶板支架模块1前移，同时前侧的顶板支架模块1与环形导轨梁2的上侧面驱动机构相互作用，由于前顶板支架模块1撑住巷道的顶板和底板，处于固定状态，所以此时环形导轨梁2被驱动向前移动，这样后侧的顶板支架模块移动到前端后展开，前后两个顶板支架模块1交替循环向前移动，完成连续支护。

本实用新型的具体使用过程如下：

具体实施方法，根据巷道条件不同，单次截割进尺量也不同，本例以单次进尺两个排距为例：

步骤（a）：掘进机完成两个排距的进尺后，需要对空顶区顶板进行临时支护，启动支腿液压缸5收缩本实用新型后侧的顶板支架模块1四个伸缩支腿10，顶板支架7向下移动，直到落到环形导轨梁2的平衡托架4上，继续收缩伸缩支腿10直到终点；通过控制扩展机构6，收缩两侧扩展梁9直到终点，完成后侧的顶板支架模块1的收缩，使后侧的顶板支架模块能够顺利从前侧的顶板支架模块下方通过；

步骤（b）：此时后侧的顶板支架模块上的驱动元件与环形导轨梁2下部的传动机构相啮合，启动驱动元件，传动机构给后侧的顶板支架模块施加向前的驱动力，驱动后侧的顶板支架模块1沿平衡托架4向前滑动直到环行导轨梁的最前端；同时启动前侧的顶板支架模块驱动元件，与环形导轨梁2上部的传动机构相互啮合，由于前侧的顶板支架模块撑住巷道的顶板和底板，处于固定状态，所以环形导轨梁2和后侧的顶板支架模块一同向前移动直到终点；

步骤（c）：当后侧的顶板支架模块已经移动到前方，后架变成前架，在前架上铺设锚网，通过控制扩展机构6展开两侧扩展梁9，然后伸出伸缩支腿10，顶起顶板支架模块1撑住巷道顶板，对空顶区进行临时支护；

步骤（d）：启动掘进机进行截割作业，截割两个排距后，重复步骤（a）、步骤（b）和步骤（c）；再次启动掘进机进行截割作业，向前进尺两个排距，掘进机停止作业。锚护人员把锚杆机、锚杆和托盘等设备搬运到无反复支撑自循环快速支架形成的临时支护区域，进行锚护作业。锚护完成后，锚护人员将锚杆机搬运到掘进机后方，掘进机开到工作面前端，进入下一个工作循环。

本实用新型解决了掘进工作面掘进和锚护交替作业过于频繁造成掘进效率低、锚护作业人员劳动强度大的问题。本实用新型的使用，能够实现掘进空顶区快速、安全的支护，延长单次掘进进尺距离、减小掘进和锚护交替作业次数，缩短锚护作业总时间，提高巷道掘进效率，降低工人劳动强度。