一种大倾角采煤工作面超前液压支架的制作方法

1.本发明涉及煤炭开采支护领域，尤其涉及一种适用于大倾角采煤工作面对超前支护区域进行支护的超前液压支架，能够显著提高超前液压支架的接顶效果与有效支护作用力。


背景技术：

2.我国《煤矿安全规程》（2022版）明确规定：采煤工作面所有安全出口与巷道连接处超前压力影响范围内必须加强支护，且加强支护的巷道长度不得小于20m。我国将煤层倾角为35-55
°
的工作面称为大倾角采煤工作面，大倾角采煤工作面两端巷道一般沿煤层顶板进行掘进，导致巷道顶板为倾斜平面，底板为水平平面，巷道断面形状为异形断面，见图1所示，并且由于采煤工作面煤层倾角沿工作面推进方向一般会发生变化，导致巷道顶板的倾斜角度也会根据煤层倾角发生变化，传统超前液压支架难以适应异形断面巷道顶板倾斜角度大、倾角发生变化等情况，导致超前液压支架与顶板的接顶效果差，对顶板岩层的有效支护强度低，难以满足巷道超前支护要求。
3.部分学者对大倾角工作面超前液压支架进行了研究，申请号为201020174235.x的专利公开了大倾角工作面横向反四连杆超前支架，这种超前液压支架的顶梁为倾斜梁，能够满足倾斜巷道倾斜断面的要求，但支架前端的支护力较低，且占地面积大，难以适应运输巷道狭小作业空间；申请号为201010159833.4的专利公开了大倾角工作面横向四连杆超前支架，但该超前液压支架同样存在占地面积大、支架搬移不方便、难以适应顶板倾角变化等诸多问题。
4.综上所述，现有传统超前液压支架难以适应大倾角采煤工作面超前支护要求，严重影响了大倾角采煤工作面的有效支护力与可靠性。


技术实现要素：

5.基于以上问题，本发明提出了一种大倾角采煤工作面超前液压支架，能够有效提高超前液压支架与倾斜顶板的接顶效果与有效支护作用力，且采用单元式超前液压支架形式，适用于大倾角采煤工作面超前支护区域狭小作业空间，具有搬运灵活、支护强度高、稳定性好等明显优势，具体通过以下技术方案实现：本发明提供一种大倾角采煤工作面超前液压支架，包括：倾斜支撑梁、旋转复位装置、第一支撑千斤顶、支撑基座、固定卡箍、稳定支撑板、支撑基座调整板、第二支撑千斤顶、第三支撑千斤顶；所述倾斜支撑梁通过所述旋转复位装置跟第一支撑千斤顶进行连接；所述第一支撑千斤顶的一端通过所述旋转复位装置跟所述倾斜支撑梁连接，另一端与所述支撑基座连接；所述固定卡箍与所述支撑基座连接，用于对所述第一支撑千斤顶进行固定；所述稳定支撑板分别与所述支撑基座、所述第二支撑千斤顶连接，并通过所述第
二支撑千斤顶驱动所述稳定支撑板运动，用于防止超前液压支架发生倾斜、倒架等安全事故；所述支撑基座调整板分别与所述支撑基座、所述第三支撑千斤顶连接，并通过所述第三支撑千斤顶驱动所述支撑基座调整板运动，用于对所述支撑基座与底板岩层的角度进行调整，提高超前液压支架对顶板岩层的有效支护作用力；所述固定卡箍的数量为四个，每两个所述固定卡箍为一组，对一个所述第一支撑千斤顶进行固定；所述第一支撑千斤顶的数量为两个；所述第二支撑千斤顶的数量为两个；所述第三支撑千斤顶的数量为两个。
6.进一步的，所述倾斜支撑梁包括倾斜支撑板、支撑梁、柱窝、复位装置卡槽、固定锥；所述倾斜支撑板与所述支撑梁为固定连接，二者之间的夹角为煤层的平均倾斜角度；所述柱窝用于承受所述第一支撑千斤顶的支撑力；所述复位装置卡槽用于和所述旋转复位装置进行连接；所述固定锥与所述倾斜支撑板固定连接，用于提高超前液压支架支护的稳定性。
7.再进一步的，所述旋转复位装置包括千斤顶球头限位环、复位弹性垫圈、复位装置第一固定销孔、复位装置第二固定销孔；所述复位弹性垫圈应采取具有一定弹性的树脂类材料，当受到外力挤压后可以发生变形，并且当外力消失后，则可以恢复之前的状态；所述千斤顶球头限位环通过所述复位装置第二固定销孔跟所述倾斜支撑梁进行固定连接；所述千斤顶球头限位环与所述复位弹性垫圈通过所述复位装置第一固定销孔进行固定连接。
8.再进一步的，所述第一支撑千斤顶包括球头、立柱缸体；所述球头与所述立柱缸体采用螺纹连接；所述球头的两侧设置两个弹性卡槽。
9.进一步的，所述支撑基座包括基座承载箱体、基座卡箍耳板、基座支撑第一铰接耳板、基座支撑第二铰接耳板、基座调整第一铰接耳板、基座调整第二铰接耳板；所述基座承载箱体用于为所述第一支撑千斤顶提供支撑基座；所述基座卡箍耳板与所述固定卡箍连接；所述基座支撑第一铰接耳板与所述第二支撑千斤顶的一端连接；所述基座支撑第二铰接耳板与所述稳定支撑板连接；所述基座调整第一铰接耳板与所述第三支撑千斤顶连接；所述基座调整第二铰接耳板与所述支撑基座调整板连接。
10.再进一步的，所述固定卡箍包括第一卡箍座、第二卡箍座、卡箍弯板；所述卡箍弯板的形状为圆弧形，其圆弧的内径与所述第一支撑千斤顶的外径相同；
所述第一卡箍座与所述支撑基座的基座卡箍耳板连接。
11.再进一步的，所述稳定支撑板包括稳定支撑第一铰接耳板、稳定支撑第二铰接耳板、支撑板；所述稳定支撑第一铰接耳板与所述支撑基座的基座支撑第二铰接耳板连接；所述稳定支撑第二铰接耳板与所述第二支撑千斤顶的一端连接。
12.再进一步的，所述支撑基座调整板包括第一调整铰接耳板、第二调整铰接耳板、调整支撑板；所述第一调整铰接耳板与所述第三支撑千斤顶连接；所述第二调整铰接耳板与所述支撑基座的基座调整第二铰接耳板连接；所述调整支撑板为三角形板，用于对所述超前液压支架的姿态进行调整。
附图说明
13.图1为大倾角采煤工作面超前支护示意图；图2为本发明提出的一种大倾角采煤工作面超前液压支架结构示意图（第一视角）；图3为本发明提出的一种大倾角采煤工作面超前液压支架结构示意图（第二视角）；图4为本发明提出的一种大倾角采煤工作面超前液压支架结构侧视图；图5为本发明提出的倾斜支撑梁结构示意图；图6为本发明提出的倾斜支撑梁结构仰视图；图7为本发明提出的旋转复位装置结构示意图；图8为a-a剖面示意图；图9为本发明提出的第一支撑千斤顶结构示意图；图10为本发明提出的支撑基座结构示意图；图11为本发明提出的支撑基座结构侧视图；图12为本发明提出的固定卡箍结构示意图；图13为本发明提出的稳定支撑板结构示意图；图14为本发明提出的支撑基座调整板结构示意图。
具体实施方式
14.下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步详细的说明。在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明的简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或组件必需具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
15.本实施例提供一种大倾角采煤工作面超前液压支架，如图2-4所示，主要包括：倾斜支撑梁1、旋转复位装置2、第一支撑千斤顶3、支撑基座4、固定卡箍5、稳定支撑板6、支撑基座调整板7、第二支撑千斤顶8、第三支撑千斤顶9；所述倾斜支撑梁1通过所述旋转复位装置2跟第一支撑千斤顶3进行连接；
具体的，当巷道顶板倾斜角度发生变化时，所述倾斜支撑梁1可以通过所述旋转复位装置2发生一定角度的旋转；当所述倾斜支撑梁1离开顶板岩层时，所述旋转复位装置2可以让所述倾斜支撑梁1恢复正常状态，实现所述倾斜支撑梁1可以进行自由角度的旋转与自动复位；所述第一支撑千斤顶3的一端通过所述旋转复位装置2跟所述倾斜支撑梁1连接，另一端与所述支撑基座4连接；所述固定卡箍5与所述支撑基座4连接，用于对所述第一支撑千斤顶3进行固定；所述稳定支撑板6分别与所述支撑基座4、所述第二支撑千斤顶8连接，并通过所述第二支撑千斤顶8驱动所述稳定支撑板6运动，用于防止超前液压支架发生倾斜、倒架等安全事故；所述支撑基座调整板7分别与所述支撑基座4、所述第三支撑千斤顶9连接，并通过所述第三支撑千斤顶9驱动所述支撑基座调整板7运动，用于对所述支撑基座4与底板岩层的角度进行调整，提高超前液压支架对顶板岩层的有效支护作用力；所述固定卡箍5的数量为四个，每两个所述固定卡箍5为一组，对一个所述第一支撑千斤顶3进行固定；所述第一支撑千斤顶3的数量为两个；所述第二支撑千斤顶8的数量为两个；所述第三支撑千斤顶9的数量为两个。
16.在其中一个具体实施例中，所述倾斜支撑梁1包括倾斜支撑板11、支撑梁12、柱窝13、复位装置卡槽14、固定锥15，见图5-6所示；所述倾斜支撑板11与所述支撑梁12为固定连接，二者之间的夹角为煤层的平均倾斜角度；具体的，在采煤工作面推进过程中，煤层的倾斜角度一般会发生变化，但变化范围一般不会太大，将所述倾斜支撑板11与所述支撑梁12的夹角设为煤层的平均倾斜角度，并通过所述旋转复位装置2对所述倾斜支撑梁1的倾斜角度进行调整，可以解决煤层倾斜角度沿工作面推进方向发生变化的问题；所述柱窝13用于承受所述第一支撑千斤顶3的支撑力；所述复位装置卡槽14用于和所述旋转复位装置2进行连接；所述固定锥15与所述倾斜支撑板11固定连接，用于提高超前液压支架支护的稳定性；具体的，由于顶板岩层存在一定倾角，在对顶板岩层进行支护过程中超前液压支架会发生一定角度的倾斜，此时，所述固定锥15受到支护力后会嵌入顶板岩层内，从而防止超前液压支架发生倾倒，提高超前液压支架支护的稳定性。
17.所述旋转复位装置2包括千斤顶球头限位环21、复位弹性垫圈22、复位装置第一固定销孔23、复位装置第二固定销孔24，见图7-8所示；所述复位弹性垫圈22应采取具有一定弹性的树脂类材料，当受到外力挤压后可以发生变形，并且当外力消失后，则可以恢复之前的状态；所述千斤顶球头限位环21通过所述复位装置第二固定销孔24跟所述倾斜支撑梁1进行固定连接；
所述千斤顶球头限位环21与所述复位弹性垫圈22通过所述复位装置第一固定销孔23进行固定连接。
18.所述第一支撑千斤顶3包括球头31、立柱缸体32，如图9所示；所述球头31与所述立柱缸体32采用螺纹连接；所述球头31的两侧设置两个弹性卡槽33，用于放置上述复位弹性垫圈22，实现所述倾斜支撑梁1可以围绕所述球头31进行旋转，并当所述倾斜支撑梁1脱离顶板岩层时，所述复位弹性垫圈22内储存的弹性能可以驱动所述倾斜支撑梁1自动恢复初始状态；具体的，当超前支护区域的顶板岩层倾角发生变化时，为了提高所述倾斜支撑梁1与顶板岩层的接触效果，提高超前液压支架对顶板岩层的有效支护作用力，则需要所述倾斜支撑梁1围绕所述球头31进行一定角度的旋转，此时，在所述第一支撑千斤顶3和顶板岩层的作用下，所述倾斜支撑梁1可以通过所述旋转复位装置2围绕所述球头31进行旋转，同时，由于所述复位弹性垫圈22受到所述球头31的挤压，则在所述复位弹性垫圈22内积聚一定的弹性变性能；当超前液压支架进行降架操作，即所述倾斜支撑梁1离开顶板岩层时，则在所述复位弹性垫圈22内积聚的弹性变性能则驱动所述倾斜支撑梁1自动恢复正常状态。
19.所述支撑基座4包括基座承载箱体41、基座卡箍耳板42、基座支撑第一铰接耳板43、基座支撑第二铰接耳板44、基座调整第一铰接耳板45、基座调整第二铰接耳板46，见图10-11所示；所述基座承载箱体41用于为所述第一支撑千斤顶3提供支撑基座；所述基座卡箍耳板42与所述固定卡箍5连接；所述基座支撑第一铰接耳板43与所述第二支撑千斤顶8的一端连接；所述基座支撑第二铰接耳板44与所述稳定支撑板6连接；所述基座调整第一铰接耳板45与所述第三支撑千斤顶9连接；所述基座调整第二铰接耳板46与所述支撑基座调整板7连接。
20.所述固定卡箍5包括第一卡箍座51、第二卡箍座52、卡箍弯板53，见图12所示；所述卡箍弯板53的形状为圆弧形，其圆弧的内径与所述第一支撑千斤顶3的外径相同；所述第一卡箍座51与所述支撑基座4的基座卡箍耳板42连接；两个所述固定卡箍5与所述支撑基座4一侧的所述基座卡箍耳板42连接，其两个所述固定卡箍5的第二卡箍座52进行连接，对所述第一支撑千斤顶3进行固定。
21.所述稳定支撑板6包括稳定支撑第一铰接耳板61、稳定支撑第二铰接耳板62、支撑板63，见图13所示；所述稳定支撑第一铰接耳板61与所述支撑基座4的基座支撑第二铰接耳板44连接；所述稳定支撑第二铰接耳板62与所述第二支撑千斤顶8的一端连接；具体的，由于支护顶板岩层为倾斜面，为了防止超前液压支架在支护过程中发生倾斜、倒架等安全事故，通过所述稳定支撑板6可以提高超前液压支架的稳定性。
22.所述支撑基座调整板7包括第一调整铰接耳板71、第二调整铰接耳板72、调整支撑板73，见图14所示；所述第一调整铰接耳板71与所述第三支撑千斤顶9连接；
所述第二调整铰接耳板72与所述支撑基座4的基座调整第二铰接耳板46连接；所述调整支撑板73为三角形板，用于对所述超前液压支架的姿态进行调整；具体的，当顶板岩层倾斜角度发生变化时，可以通过所述第三支撑千斤顶9来调整所述支撑基座4与所述调整支撑板73的夹角，从而调整超前液压支架的支护姿态，提高超前液压支架对顶板岩层的有效支护作用力。
23.以上所述的仅是本发明的原理和较佳的实施例。应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在本发明原理的基础上，还可以做出若干其它变型，也应视为本发明的保护范围。