一种门拱自移式巷道支护液压组合支架装置的制作方法

1.本发明涉及巷道支护领域，具体涉及一种门拱自移式巷道支护液压组合支架装置。


背景技术：

2.巷道临时加强支护，尤其是采面顺槽的超前支护是现有机械化采煤工作面用人最多、职工劳动强度最大，工作环境最恶劣、安全威胁最严重的工作，超前支护问题一直是困扰国内外煤矿安全生产的难题，随着煤矿开采深度的不断延深，矿压、冲击地压问题越来越严重，采煤工作面顺槽和施工巷道临时性加强支护强度和支护范围越来越大，巷道临时加强支护工作量更大，用人更多，特别是胶带顺槽和掘进巷道，巷道内有转载机、破碎机、掘进机和皮带运输机等大型设备，空间狭窄，巷道临时加强支护更难，研究解决这个区域可靠的临时加强支护方式，实现机械化、自动化，尽可能减少施工作业人员显得尤为迫切。
3.现有巷道临时加强支护形式主要有钢棚、单体液压支柱、迈步自移超前支护液压支架、门式防冲支架、墩式防冲支架、单元支架、顺巷道支护的滑移支架等。其中，钢棚、单体支柱支护，支护强度低、职工劳动强度大、用人多、效率低；沿巷道走向支护的液压超前支架尽管支护强度高，但反复支撑压坏巷道锚杆锚索易造成顶板松动破坏，为防止破坏锚杆锚索支护；门式防冲支架能够对巷道围岩全方位支护、支护强度高、稳定性好，但安装、撤除和搬运都比较困难，且难以实现机械化，用人多，支架受冲击载荷直接作用发生变形后虽然能够使巷道保住一定的空间，但变形后的支架只能动火切割撤除，因此，未得到推广应用；墩式防冲支架和单元支架是近年来推广应用较多的新型支护方式，特别是单元支架支护可实现前支后回，避免超前支护反复支撑压坏巷道锚杆锚索，但是，现有墩式防冲支架和单元支架支撑稳定性差，搬运难，移架作业用人多、劳动强度大；同时，现有顺巷道支护的滑移支架由于顶梁是沿着巷道方向，不能适应巷道角度变化，接顶效果差。


技术实现要素：

4.本发明的目的是针对现有技术存在的缺陷，提供一种门拱自移式巷道支护液压组合支架装置，通过配置刚梁使奇数组和偶数组的支架分别连接起来，配合牵拉组件实现奇数架与偶数架异组交替移动、支撑，简化了巷道门式自移支架移架程序，可以防止巷道门式自移支架升降移动时左右摆动，提高支架支撑稳定性和移架效率。
5.本发明的第一目的是提供一种门拱自移式巷道支护液压组合支架装置，采用以下方案：
6.包括依次布置的至少四个支架，并依据所处位置分为奇数组和偶数组，支架包括顶梁、连接顶梁的伸缩立柱和连接伸缩立柱的底座，顶梁下安装有铰接座或框形架；
7.同组相邻支架的顶梁间通过刚梁连接，其中，连接端头支架的刚梁穿过与该端头支架相邻支架上的框形架，通过框形架托起刚梁；偶数组支架与奇数组支架间连接有至少一对第一推拉组件，通过推拉调整奇数组支架与偶数组支架的间距，以使奇数组支架和偶
数组支架在异组支架支撑下交替移动。
8.进一步地，同组相邻支架的顶梁间连接有两根刚梁，两根刚梁位于顶梁的垂直平分线两侧，同一对第一推拉组件位于其所连接支架的垂直平分线两侧。
9.进一步地，所述框形架包括矩形套，框形套悬吊于顶梁下方，刚梁穿过框形套，框形套托起刚梁处设有承载刚梁的托辊。
10.进一步地，端头支架的重力与所连接刚梁作为力臂相对于异组托辊中心线形成的力矩大于该刚梁作为力臂与刚梁另一端铰接的支架相对于该处形成的力矩，以使端头支架完全悬空。
11.进一步地，所述刚梁与支架顶梁下方的铰接座或框形架互为侧向限位。
12.进一步地，所述奇数组相邻支架的底座间连接有柔性索，偶数组相邻支架的底座间连接有柔性索，奇数组支架的底座与偶数组支架的底座间连接有至少一对第二推拉组件，用以调节支架迎山角。
13.进一步地，同一对第二推拉组件位于所连接支架的两个底座上，第二推拉组件一端铰接支架底座，另一端通过铰接座连接与该支架相邻的支架底座。
14.进一步地，所述第一推拉组件、第二推拉组件和伸缩立柱均接入液压控制系统。
15.进一步地，所述支架两侧设有侧撑千斤顶、侧护梁和侧护板，侧护梁一端连接支架顶梁，另一端连接侧护板；侧撑千斤顶一端连接支架顶梁，另一端连接侧护梁，通过伸缩驱动侧护梁和侧护板转动。
16.进一步地，同一支架的伸缩立柱间连接有底梁。
17.进一步地，顶梁上通过横向移动组件连接有接顶块，以调节顶梁的接顶位置。
18.与现有技术相比，本发明具有的优点和积极效果是：
19.(1)针对目前巷道支架支撑稳定性差、搬运困难的问题，通过配置刚梁使奇数组和偶数组支架间通过刚梁或是推拉千斤顶连接为一体，大大提高了支架支撑稳定性；配合牵拉组件实现奇数组和偶数组托起状态下的异组交替移动，简化巷道门式自移支架移架程序，可以防止巷道门式自移支架升降移动时左右摆动。
20.(2)新型门式支架顶梁上设有可横向移动的接顶装置，能够避让锚杆锚索，架设于每排锚杆锚索之间，避免反复支撑压坏锚杆锚索的问题；根据巷道矿压显现特征可选用相应形式的门式支架，能够实现对巷道顶板、两帮和底板的同时支护；支架升降运移操作简便，通过操作阀组即可完成升降运移操作，同时，采用电液控可实现虚拟现实可视化远程操控，达到巷道加强支护的自动化与智能化，降低用人数量与职工劳动强度。
21.(3)组合支架架间的刚梁为铰接，能够较好适应巷道走向的角度变化，从而解决巷道顶板起伏不平的接顶问题。
22.(4)门式支架可跨转载机、破碎机、皮带机、掘进机等设备支护巷道顶帮；巷道内的管线缆、风筒等设施均可吊挂于奇数组支架或偶数组支架的下方，随支架移动而移动，解决了临时支护与巷道内设施的矛盾问题；对于掘进巷道来说，用该液压组合支架对掘进巷道综掘机工作区域进行支护，可实现掘进机前截割与机后锚支平行作业，可以将网卷分两排悬挂于悬吊梁前端，随着支架前移，网可以自动展开铺在支架顶上，可实现自动铺网。
附图说明
23.构成本发明的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，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。
24.图1为本发明实施例1中门拱自移式巷道支护液压组合支架装置的结构示意图。
25.图2为本发明实施例1中门拱自移式巷道支护液压组合支架装置的俯视示意图。
26.图3为本发明实施例1中门拱自移式巷道支护液压组合支架装置的侧视示意图。
27.图4为本发明实施例1中门拱自移式巷道支护液压组合支架装置的主视示意图。
28.图5为本发明实施例1中框形架连接刚梁的结构示意图。
29.图6为本发明实施例1中柔性索连接支架底座的示意图。
30.图7为本发明实施例1中第二推拉组件连接底座的示意图。
31.图中，1、支架，2、刚梁，a、第一推拉千斤顶，1-1、顶梁，1-2、伸缩立柱，1-3、底座，1-4、液压控制阀组，1-5、管路，1-6、框形套，1-7、托辊，b、第二推拉千斤顶，3、柔性索。
具体实施方式
32.实施例1
33.本发明的一个典型实施例中，如图1-图7所示，给出一种门拱自移式巷道支护液压组合支架装置。
34.如图1、图2和图3所示，门拱自移式巷道临时加强支护液压组合支架装置，由n(n为自然数，n≥4)架门拱式支架1、刚梁、第一推拉千斤顶a组成。所述门拱式支架1由顶梁1-1、两侧的伸缩立柱1-2、底座1-3、液压控制阀组1-4和管路1-5等组成。
35.如图1所示，支架1依据支架推进方向依次进行编号为1、2、3
……
，并依据所处位置进行分组，n架支架1按照序号分为奇数架、偶数架两组，伸缩立柱1-2连接顶梁1-1，底座1-3连接伸缩立柱1-2，顶梁1-1下安装有框形架，其中两侧伸缩立柱1-2的上下端分别与顶梁1-1和底座1-3铰接。
36.同组相邻支架1的顶梁1-1间通过刚梁连接，其中，连接端头支架1的刚梁穿过与该端头支架1相邻支架1上的框形架，通过框形架托起刚梁；偶数组支架1与奇数组支架1间连接有至少一对第一推拉组件，通过推拉调整奇数组支架1与偶数组支架1的间距，以使奇数组支架1和偶数组支架1在异组支架1支撑下交替移动。
37.具体的，结合图1和图2，相邻的两个奇数架的顶梁1-1下方用左右对称的两根刚梁连接为一体，相邻两个偶数架的顶梁1-1下方用左右两根对称的刚梁连接为一体，刚梁两端与支架1顶梁1-1下方的连接方式均为可垂直摆动的铰接方式。同时，对于第一推拉组件，可以采用液压油缸形成的第一推拉千斤顶，以满足推拉力矩需求，同时方便对其进行统一控制。
38.奇数架和偶数架之间用至少1对左右对称布置的第一推拉千斤顶a连接，每个第一推拉千斤顶a的两端采用可垂直摆动的铰接方式与设在相邻两架支架1顶梁1-1下方的铰接座连接。
39.组合支架1自移方式为奇数架和偶数架交替降架，以框形架为支点，通过第一推拉千斤顶a推拉，迈步悬移。即先降奇数(或偶数)架，通过偶数(或奇数)架间的刚梁托住奇数(或偶数)架顶梁1-1，伸缩立柱1-2带着底座1-3悬空后通过第一推拉千斤顶a推前或拉后将
奇数(或偶数)架移动一个步距支撑起来，然后，降偶数(或奇数)架，通过奇数(或偶数)架间的刚梁托住偶数(或奇数)架顶梁1-1，伸缩立柱1-2带着底座1-3悬空后通过第一推拉千斤顶a拉后或推前将偶数(或奇数)架移动一个步距支撑起来，如此实现每组奇数架与偶数架交替迈步前移。
40.对于左右对称布置的刚梁，同组相邻支架1的顶梁1-1间连接有两根刚梁，两根刚梁位于顶梁1-1的垂直平分线两侧，同一对第一推拉组件位于其所连接支架1的垂直平分线两侧。
41.如图5所示，框形架包括框形套1-6，框形套1-6悬吊于顶梁1-1下方，刚梁穿过框形套，框形套托起刚梁处设有承载刚梁的托辊1-7；另外，端头支架的重力与所连接刚梁作为力臂相对于异组托辊中心线形成的力矩大于该刚梁作为力臂与刚梁另一端铰接的支架相对于该处形成的力矩，以使端头支架完全悬空。
42.具体的，以图1所示位置为例，前后端头第2架的顶梁1-1下方设有左右对称的两个框形套1-6，前后端头第1架与第3架之间的刚梁分别从前后端头第2架顶梁1-1下方的框形套1-6中穿过。
43.按照杠杆原理通过改变前后端头第1架或第3架的重量或刚梁长度使刚梁以前后端头第2架顶梁1-1下面的框形套1-6托辊1-7为支点以悬臂的方式托住第1架悬空移动。
44.根据杠杆原理，为使前后端头第1架悬空移动的前提是支架1移动过程g1
×
a＜g3
×
b，其中g1、g3分别为端头第1、3号架的重力，a、b分别为端头第1、3号刚梁两头的铰接轴到第2架顶梁1-1下的框形套1-6托辊1-7轴的距离(其中a+b＝第1、3架间的刚梁两端铰接轴间的距离)，因此，上述参数设计时，可通过减小g1或a、或增大g3或b中一个或多个方式使g1
×
a＜g3
×
b成立。
45.特殊地，当g1＝g3时，a＜b，即可通过加长端头第1、3号架和2、4号架之间的刚梁的长度，改变框形套1-6相对于端头第1、3号架之间的距离实现；当a＝b时，g1＜g3，即可通过减轻端头第1架的重量或加大端头第3架的重量来实现。
46.如图6、图7所示，奇数组相邻支架1的底座1-3间连接有柔性索3，偶数组相邻支架1的底座1-3间连接有柔性索3，奇数组支架1的底座1-3与偶数组支架1的底座1-3间连接有至少一对第二推拉组件，用以调节支架1迎山角。在本实施例中，第二推拉组件也可以采用推拉油缸形成的第二推拉千斤顶。
47.另外，同一对第二推拉组件相对于所连接支架1的垂直平分线对称，第二推拉组件一端铰接底座1-3，另一端通过铰接座连接另一底座1-3。
48.本实施例中，柔性索采用柔性链或柔性绳，用于倾斜巷道时，为调整支架1迎山角，用1对左右对称布置的第二推拉千斤顶b将前后端头1、2架的底座1-3连接起来，第二推拉千斤顶b的两端采用可垂直摆动的铰接方式与设在前后端头1、2两架底座1-3上方的铰接座连接，用柔性链或柔性绳将其他所有的奇数架底座1-3和偶数架的底座1-3分别连接为一体。
49.如图3所示，刚梁端部通过铰接座连接于支架1顶梁1-1，顶梁1-1连接的铰接座与穿过该顶梁1-1框形架的刚梁互为侧向限位。
50.处于内侧的架间刚梁与外侧的铰接座或销轴挡板侧向在支架1升降时互为侧向限位，处于外侧的架间刚梁与内侧的铰接座或销轴挡板侧向在支架1升降时互为侧向限位，端头第2架顶梁1-1下方的框形套1-6与第1、3架间的刚梁互为限位，按照限位高度大于支架1
顶梁1-1升降高度设计铰接座或框形套1-6或销轴挡板尺寸或形式。
51.如图1所示，第一推拉组件、第二推拉组件和伸缩立柱1-2均接入液压控制系统，液压控制系统包括控制器和控制阀，液压源通过控制阀接入第一推拉组件、第二推拉组件和伸缩立柱1-2，控制阀接入控制器。
52.液压控制系统采用普通液压阀组或电液阀组或电磁阀组的控制系统，控制方式是分组控制或集中控制，或通过计算机程序以虚拟现实可视化方式进行控制。
53.需要指出的是，支架1两侧设有侧撑千斤顶、侧护梁和侧护板，侧护梁一端连接支架1顶梁1-1，另一端连接侧护板；侧撑千斤顶一端连接支架1，另一端连接侧护梁，通过伸缩驱动侧护梁和侧护板转动。同时，同一支架1的伸缩立柱1-2间连接有底梁，顶梁1-1上通过横向移动组件连接有接顶块，以调节顶梁1-1的接顶位置。
54.根据巷道断面形状和对支护性能的要求，门拱式支架1顶梁1-1有“一字形”、“三心拱形”和“圆弧拱形”；为防止巷道两帮变形、支架1两侧设有侧撑千斤顶、侧护梁和侧护板；为防止巷道底板底鼓，两个伸缩立柱1-2下面设有底梁；为避开巷道锚杆锚索支护，支架1顶梁1-1上设有可横向移动的接顶块；为增强支架1的抗冲击性能，接顶块选用具有吸能缓冲让压特性的接顶块。
55.使用本实施例中的门拱自移式巷道支护液压组合支架装置，可以简化巷道门式自移支架1移架程序及防止巷道门式自移支架1升降移动时左右摆动，解决目前巷道临时支护所存在的以下多个方面的问题：
56.(1)反复支撑压坏锚杆锚索问题，新型门式支架1可躲开锚杆锚索，架设于每排锚杆锚索之间，避免反复支撑压坏锚杆锚索。
57.(2)巷道顶板、两帮、和底板的有效控制问题，根据巷道矿压显现特征可选用相应形式的门式支架1，能够实现对巷道顶板、两帮、和底板的同时支护。
58.(3)巷道内有各种设备的巷道加强支护问题，门式支架1可跨转载机、破碎机、皮带机、掘进机等设备支护巷道顶帮。
59.(4)矿压大与巷道变形严重问题，可实现主动支护、让压支护，对巷道断面收缩变形适应性强。
60.(5)巷道顶板起伏不平的接顶问题，组合支架1架间的刚梁为铰接，能够较好适应巷道走向的角度变化。
61.(6)支架1稳定性问题，支架1与支架1间通过刚梁或是推拉千斤顶连接为一体，支撑稳定性好。
62.(7)支架1移动问题，支架1升降运移操作简便，操作阀组即可完成。
63.(8)临时支护与巷道内设施间的矛盾问题，巷道内的管线缆、风筒等设施均可吊挂于奇数或偶数支架1的下方，随支架1移动而移动。
64.(9)巷道加强支护的自动化与智能化问题，采用电液控实现虚拟现实可视化远程操控。
65.(10)用人多与劳动强度大的问题，用人少，职工劳动强度低，使职工脱离高危恶劣的工作环境。
66.(11)综掘巷道掘锚平行作业问题，用该液压组合支架1对掘进巷道综掘机工作区域进行支护，可实现掘进机前截割与机后锚支平行作业。
67.(12)掘进巷道自动铺网问题，将网卷分两排悬挂于悬吊梁前端，随着支架1前移网可以自动展开铺在支架1顶上，可实现自动铺网。
68.以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。