一种基于单轨吊的临时支护设备及其应用的制作方法

本发明涉及一种基于单轨吊的临时支护设备及其应用，属于煤矿综掘巷道临时支护技术领域。

背景技术：

目前我国煤矿综掘巷道掘进时支护已经普遍采用锚杆支护作为永久支护，而在进行锚杆支护前为防止掘进工作面顶板冒落必须进行临时支护。当前煤矿临时支护普遍采用多条前探梁沿巷道方向悬挂在顶板已支护锚杆上探至空顶区，对顶板起到护顶作用，防止冒顶造成人身伤亡事故。该支护方式缺点在于：(1)前探梁对空顶区的支护没有初撑力，安全性、可靠性差；(2)操作过程复杂，依靠手工作业，支护时间长，临时支护效率低；(3)操作人员必须进入空顶区进行架设作业，存在极大的安全隐患。

中国专利文献cn203925494u公开了一种用于煤矿高巷道的机载临时支护装置，其包括旋转控制机构，旋转控制机构上设置有快速升降组件，快速升降组件的上端与顶架组件连接，所述顶架组件为一个低速升降组件，该低速升降组件包括上下平行设置的主顶架和副顶架、及第一升降装置，主顶架和副顶架之间设置有相互平行的支撑杆并形成平行四边形结构；第一升降装置的一端连接在副顶架上，另一端与其中一根支撑杆相连；主顶架的下方连接有升降平台。本实用新型结构简单，动作快速平稳，使用时先把快速升降组件上升到最大高度，再通过第三升降装置调节主顶架的高度，增大支护面积，并通过旋转动力装置调节升降平台的高度，提高安全性能，尤其适用于在高度大于3.5m的巷道中使用。

中国专利文献cn205654366u公开了一种综掘机机载临时支护装置，该装置包括前探梁顶架、升降油缸、折叠油缸以及展开机构，前探梁顶架可枢转地连接在升降油缸的一端，升降油缸的另一端可枢转地连接在综掘机的机身上，升降油缸与展开机构连接并能够在展开机构的作用下绕升降油缸与机身的连接处枢转，折叠油缸连接在前探梁顶架和升降油缸之间，能够使前探梁顶架绕其与升降油缸的连接处枢转。通过该综掘机机载临时支护装置，能够对煤层顶板和迎头煤壁进行及时的临时支护和有效的支撑，提高了综掘工作面迎头作业的安全性，消除了空顶作业的隐患，缩短了临时支护时间，提高了生产效率，显著地提高了煤巷综掘的机械化程度、降低了作业人员的劳动强度。

以上专利文献提出了掘进机机载临时支护机，可以有效解决临时前探梁存在的问题。机载临时支护机随掘进机一起推进，可有效提高临时支护的效率，加快掘进速度。但目前这种支护方式的缺点在于：由于机载临时支护装置一般置于掘进机悬臂段，在完成临时支护后，由于掘进机截割头和悬臂段的干涉，工人在临时支护装置下进行钻孔、打锚杆等锚护作业时，作业空间极其有限，不便于工人作业。

技术实现要素：

针对现有技术的不足，本发明提供一种基于单轨吊的临时支护设备。

本发明还提供上述一种基于单轨吊的临时支护设备的作业方法。

本发明的技术方案如下：

一种基于单轨吊的临时支护设备，包括单轨吊挂装置、导轨组件、制动机构、行走机构、转载系统和临时支护机构；通过单轨吊挂装置将导轨组件置于巷道顶部，制动机构、行走机构、转载系统依次连接并都连接在导轨组件上，临时支护机构放置在转载系统上；行走机构工作推动转载系统沿导轨组件前移，将临时支护机构放置在空顶区。

优选的，所述导轨组件包括导轨及设置导轨上端的吊耳。

优选的，所述单轨吊挂装置包括螺帽、u型架、螺栓、悬吊链；螺帽连接在u型架上端开孔位置，螺栓贯穿u型架底部，悬吊链一端套在螺栓上，另一端挂在吊耳上。此设计的好处是，单轨吊挂装置通过螺帽拧入顶板锚杆底端螺纹中，利用巷道顶部现有的顶板锚杆，就可以将导轨悬挂在巷道顶部空间，不妨碍巷道的作业。

优选的，所述行走机构包括液压马达、行走机构支撑架、驱动轴、驱动摩擦轮；行走机构支撑架两侧分别设置一个液压马达，两个液压马达通过驱动轴与导轨两侧的驱动摩擦轮连接。此设计的好处是，通过两侧液压马达同步带动驱动摩擦轮，借助摩擦驱动力沿导轨前行。

优选的，所述制动机构包括机架、摆动杆、制动系统承重轮、闸块、导向轮、弹簧、液压缸；导向轮连接在机架的一端，制动系统承重轮设置于机架顶部立板上；摆动杆中部枢轴连接于机架上；闸块连接于两侧摆动杆顶部，且通过立板的导向孔设置在机架中部；液压缸设置在机架底部且弹簧套装在液压缸上，液压缸的活塞杆连接两侧的摆动杆。此设计的好处是，当系统不工作或突然断电失去动力时，弹簧弹力向外推动摆动杆下端，由于杠杆原理，摆动杆上端压紧闸块抱紧导轨从而实现制动；液压缸工作时，液压油推动其活塞杆向内运动，压缩弹簧，向内拉动摆动杆下端，由于杠杆原理，摆动杆上端向外拉动闸块，从而解除制动。

优选的，所述转载系统包括转载系统承重轮、轮轴、轮架、承重底座、托架；四个转载系统承重轮分别与轮轴连接，并通过轮轴固定连接在轮架上，轮架底部固定连接在承重底座上，托架连接在承重底座一侧。

优选的，所述行走机构支撑架的两侧分别设置有行走机构左铰接支架、行走机构右铰接支架，机架的一侧设置有制动系统铰接支架，承重底座一侧设置有转载系统铰接支架；制动系统铰接支架与行走机构左铰接支架之间、转载系统铰接支架与行走机构右铰接支架之间均通过铰接销钉连接。

优选的，所述临时支护机构包括顶护板、液压支腿、支腿底座、伸展液压缸、顶护板铰接支架ⅰ、顶护板铰接支架ⅱ、液压支腿铰接支架；顶护板两侧分别连接两个顶护板铰接支架ⅰ、两个顶护板铰接支架ⅱ；液压支腿的上端与顶护板铰接支架ⅰ铰接；液压支腿底端连接支腿底座；液压支腿铰接支架设置在液压支腿上部，伸展液压缸的两端分别与顶护板铰接支架ⅱ、液压支腿铰接支架铰接。

优选的，所述液压支腿选用液压油缸，支腿底座选用法兰盘。

优选的，所述临时支护设备还包括一液压站。此设计的好处是，通过液压站为所有液压缸等装置提供液压动力。

一种基于单轨吊的临时支护设备的作业方法，事先使用单轨吊挂装置将导轨组件沿巷道方向悬挂于顶板已支护锚杆上，并在导轨上依次安装制动系统、行走机构、转载系统，并将处于收缩状态的临时支护机构放置于转载系统上；待掘进机挖掘工作完成后，在掘进机截割头和悬臂段部位形成空顶区，临时支护作业开始，包括以下步骤：

(1)制动系统解除制动，行走机构的液压马达工作，两个驱动摩擦轮驱动整个临时支护机构沿导轨移动，直至临时支护机构位于空顶区下部；

(2)临时支护机构上的四个伸展液压缸驱动液压支腿立起；

(3)四个液压支腿开始作业，使支腿底座着地，然后顶护板离开托架，顶护板向上顶起直至巷道顶板；

(4)行走机构的液压马达反向工作，两个驱动摩擦轮带动托架退出空顶区。

本发明的有益效果在于：

1)本发明采用将临时支护机构放置于巷道顶部的设计形式，通过使用位于单轨吊上的转载系统，将位于巷道顶部的临时支护机构送至巷道工作面空顶区，通过液压支腿的作业，使顶护板离开托架，并与巷道顶板接顶，通过设定液压支腿的油压对顶板施加初撑力，完成临时支护，行走机构的液压马达反向工作，带动托架退出空顶区，工人可以在临时支护机构底部所建立的安全区域进行锚护作业。

2)本发明基于单轨吊的临时支护设备，结构设计科学合理，操作使用方便，采用使用单轨吊承载和转载临时支护机构的设计，可解决前探梁支护时无初撑力、支护效率低等问题，也可避免机载临时支护装置中掘进机干涉临时支护机构的情况，使工人在临时支护机构下具有更为广阔的作业空间。

附图说明

图1为本发明专利临时支护设备工作状态示意图。

图2为本发明专利导轨悬挂装置结构示意图。

图3为本发明专利制动系统结构示意图。

图4为本发明专利临时支护设备收入状态结构示意图。

图5为本发明专利临时支护设备送出时结构示意图。

图6为本发明专利临时支护设备撑起时结构示意图。

图中：1导轨组件、1-1吊耳、1-2导轨、2制动系统、2-1机架、2-2摆动杆、2-3制动系统承重轮、2-4闸块、2-5导向轮、2-6弹簧、2-7液压缸、2-8制动系统铰接支架、3制动-行走铰接销钉、4行走机构、4-1液压马达、4-2行走机构支撑架、4-3驱动轴、4-4驱动摩擦轮、4-5行走机构左铰接支架、4-6行走机构右铰接支架、5行走-转载铰接销钉、6转载系统、6-1转载系统承重轮、6-2轮轴、6-3轮架、6-4承重底座、6-5托架、6-6转载系统铰接支架、7临时支护机构、7-1顶护板、7-2液压支腿、7-3支腿底座、7-4伸展液压缸、7-5顶护板铰接支架ⅰ、7-6顶护板铰接支架ⅱ、7-7液压支腿铰接支架、8液压站、9单轨吊挂装置、9-1螺帽、9-2u型架、9-3螺栓、9-4悬吊链。

具体实施方式

下面通过实施例并结合附图对本发明做进一步说明，但不限于此。

实施例1：

如图1-3所示，本实施例提供一种基于单轨吊的临时支护设备，包括导轨组件1、制动系统2、铰接销钉3、行走机构4、转载系统6、临时支护机构7、液压站8和单轨吊挂装置9；通过单轨吊挂装置9，将导轨组件1置于巷道顶部；制动系统2、行走机构4、转载系统6位于导轨组件1上，可沿导轨1-2移动；临时支护机构7位于转载系统6上，通过行走机构4将临时支护机构7运送到掘进机前方的空顶区。

具体而言，导轨组件1包括吊耳1-1和导轨1-2，左右两端各有一个吊耳1-1，焊接在导轨1-2上。

单轨吊挂装置9包括螺帽9-1、u型架9-2、螺栓9-3、悬吊链9-4；所述螺帽9-1焊接在u型架9-2上端开孔位置；单轨吊挂装置9通过螺帽9-1拧入顶板锚杆底端螺纹中，下部u型架9-2中穿入螺栓9-3，悬吊链9-4一端套在螺栓9-3上，另一端挂在吊耳1-1上。

导轨组件1通过单轨吊挂装置9悬挂在顶板已支护锚杆上，作为临时支护设备的悬挂支撑设备和运行轨道。

制动系统2为常闭式制动系统，位于单轨吊的导轨1-2上，包括机架2-1、摆动杆2-2、制动系统承重轮2-3、闸块2-4、导向轮2-5、弹簧2-6、液压缸2-7；导向轮2-5连接在机架2-1的一端，制动系统承重轮2-3安装于机架2-1顶部立板上；摆动杆2-2中部枢轴连接于机架2-1上；闸块2-4连接于两侧摆动杆2-2顶部，且通过立板的导向孔设置在机架2-1中部；液压缸2-7安装在机架2-1底部且弹簧2-6套装在液压缸2-7上，液压缸2-7的活塞杆连接两侧的摆动杆2-2。当系统不工作或突然断电失去动力时，弹簧弹力向外推动摆动杆下端，由于杠杆原理，摆动杆上端压紧闸块抱紧导轨从而实现制动；液压缸工作时，液压油推动其活塞杆向内运动，压缩弹簧，向内拉动摆动杆下端，由于杠杆原理，摆动杆上端向外拉动闸块，从而解除制动。

行走机构4位于单轨吊的导轨1-2上，包括液压马达4-1、行走机构支撑架4-2、驱动轴4-3、驱动摩擦轮4-4、行走机构铰接支架；液压马达4-1共两个，分别固定在行走机构支撑架4-2两侧，液压马达4-1通过驱动轴4-3与驱动摩擦轮4-4连接。

转载系统6位于单轨吊的导轨1-2上，包括转载系统承重轮6-1、轮轴6-2、轮架6-3、承重底座6-4、托架6-5、转载系统铰接支架6-6；转载系统承重轮6-1共四个，分别与轮轴6-2连接，并通过轮轴6-2固定连接在轮架6-3上，轮架6-3通过焊接的方式固定在承重底座6-4上，托架6-5与承重底座6-4焊接在一起，托架6-5用来放置临时支护机构7。

制动系统右侧、行走机构两侧以及转载系统左侧分别焊接制动系统铰接支架2-8、行走机构左铰接支架4-5、行走机构右铰接支架4-6、转载系统铰接支架6-6，其中制动系统铰接支架2-8和行走机构左铰接支架4-5以制动-行走铰接销钉3铰接，行走机构右铰接支架4-6和转载系统铰接支架6-6以行走-转载铰接销钉5铰接。

临时支护机构7包括顶护板7-1、液压支腿7-2、支腿底座7-3、伸展液压缸7-4、顶护板铰接支架ⅰ7-5、顶护板铰接支架ⅱ7-6、液压支腿铰接支架7-7；所述顶护板7-1两侧分别焊接两个顶护板铰接支架ⅰ、两个顶护板铰接支架ⅱ；液压支腿7-2的上端与顶护板7-1铰接支架ⅰ铰接；液压支腿7-2底端焊接支腿底座7-3，液压支腿7-2上端一定距离处焊接液压支腿铰接支架7-7，且四个液压支腿铰接支架7-7在同一水平位置，伸展液压缸7-4一端与顶护板铰接支架ⅱ7-6铰接，伸展液压缸7-4另一端与液压支腿铰接支架7-7铰接。

临时支护机构7采用可折叠设计，通过伸展液压缸7-4可将液压支腿7-2折叠或展开，工作时展开，不工作时折叠；临时支护机构7放置于托架6-5上，与托架采用可分离式设计，到达空顶区后，临时支护机构7可从托架6-5上(依靠液压支腿7-2升起)支撑下来。

另外，液压站8为所有液压缸等装置提供液压动力；单轨吊导轨1-2的横截面为工字型，为制动系统2、行走机构4以及转载系统6提供运行轨道；顶护板7-1，由方钢管焊接而成；液压支腿7-2具体为液压油缸，其上端采用耳环的安装方式；支腿底座7-3为法兰盘；伸展液压缸7-4，其安装方式为上下耳环的形式。

实施例2：

如图4-6所示，一种基于单轨吊的临时支护设备的作业方法，将实施例1所述的临时支护设备事先使用单轨吊挂装置将导轨组件1沿巷道方向悬挂于顶板已支护锚杆上，并在导轨1-2上依次安装制动系统2、行走机构4、转载系统6，并将处于收缩状态的临时支护机构7放置于转载系统6上，掘进机挖掘工作完成后，在掘进机截割头和悬臂段部位形成空顶区，临时支护作业开始，包括以下步骤：

(1)液压缸2-7的活塞杆向内收缩，拉动摆动杆2-2使制动系统解除制动，行走机构的液压马达4-1工作，两个驱动摩擦轮4-4驱动整个支护机构沿导轨移动，直至临时支护机构7位于空顶区下部；

(2)到达空顶区下方后，临时支护机构7上的四个伸展液压缸7-4驱动液压支腿7-2立起；

(3)四个液压支腿7-2开始作业，先使支腿底座7-3着地，然后顶护板7-1离开托架6-3，顶护板7-1向上顶起直至巷道顶板，顶护板7-1达到一定压力值后液压支腿7-2停止作业；

(4)行走机构的液压马达4-1反向工作，两个驱动摩擦轮4-4带动托架6-3退出空顶区。

后续通过拆卸单轨吊挂装置9可以将整套临时支护设备安装在巷道掘进工作面不同的空顶区，或应用到不同巷道内。