接顶支架及其工作方法与流程

本发明涉及矿山装备，尤其涉及一种接顶支架及其工作方法。

背景技术：

1、矿山中的矿层在开采过程中，需要用到支架构成的支护系统，以煤矿开采为例，超前巷道围岩在采煤工作面采动影响下，受到多种支承压力叠加作用，矿压显现复杂，同时该区段设备布置密集，是行人、通风及运输咽喉，是维护和管理的重点和难点。鉴于综采工作面端头和超前顺槽的重要性，煤矿安全规程规定了“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”。对综采工作面顺槽顶板的支护，普遍采用两种方式：一种是单体液压支柱，全部采用人力支设、回撤单体液压支柱；另一种是综采工作面顺槽专用超前支架组支护。目前，基本上在工作面两巷都采用了超前支架进行支护，保证了端头支护作业的机械化和自动化，有助于综采面快速推进和安全生产，实现高效高产。

2、但超前支架在适应性、设计方法及使用过程中还存在诸多问题，迫切需要对超前液压支架构成的支护系统进行研究。如在缓倾斜(8°～25°)中厚煤层开采过程中，巷道掘进断面根据煤层倾角采用梯形断面，回采过程中顺槽进行超前支架支护时，支架受顶板倾角影响，在支架顶梁上方巷道顶板低位侧首先与支架顶梁一侧接触受力，受支架顶梁整体性影响，顶梁另一侧无法继续上升接顶，继而高位侧支架顶梁、侧护板与上方顶板形成三角空顶区域，导致支护质量不符合要求，无法对巷道顶板施加有效初撑力，影响开采作业的安全性和机动性。

技术实现思路

1、本发明提供一种接顶支架及其工作方法，用以解决缓倾斜矿层综采工作面回采过程中两顺槽超前支护支架接顶问题，实现支架的有效接顶支护。

2、本发明提供一种接顶支架，包括底座、顶梁、立柱和气囊千斤顶，所述底座至少有两个，相邻两个所述底座通过底调油缸连接；所述顶梁至少有两个，相邻两个所述顶梁通过顶调油缸连接；所述立柱为可伸缩立柱，所述立柱的顶端和底端分别连接所述顶梁和所述底座；所述气囊千斤顶安装于所述顶梁上，且每个所述顶梁上安装有多个所述气囊千斤顶。

3、根据本发明提供的所述的接顶支架，所述顶梁的两侧分别铰接侧护板，所述侧护板与所述顶梁在水平方向铰接，所述侧护板连接侧护油缸，所述侧护油缸的两端分别铰接于所述侧护板的底部以及所述顶梁的侧部。

4、根据本发明提供的所述的接顶支架，所述顶梁和所述侧护板上均设置有铰接座，所述铰接座上安装铰接组件，所述铰接组件包括互相垂直连接的铰接连接件和固定安装板；所述铰接连接件为弧形板件，通过销轴铰接于所述铰接座上；所述固定安装板上固定所述气囊千斤顶。

5、根据本发明提供的所述的接顶支架，所述气囊千斤顶的顶部固定有上护板，所述上护板和所述铰接座之间设置可伸缩波纹防护罩，所述气囊千斤顶和所述铰接组件位于所述可伸缩波纹防护罩内。

6、根据本发明提供的所述的接顶支架，所述上护板和所述固定安装板之间设置旋转拉杆组件，所述旋转拉杆组件包括固定滑轨和活动杆，所述固定滑轨垂直于所述固定安装板且一端固定于所述固定安装板，所述固定滑轨内活动安装有滑块，所述活动杆一端铰接所述滑块，另一端铰接所述上护板。

7、根据本发明提供的所述的接顶支架，所述铰接座内设置有多个拉簧，所述拉簧的两端分别固定连接于所述铰接座和所述固定安装板，多个所述拉簧在所述铰接座内对称分布或周向均匀分布。

8、根据本发明提供的所述的接顶支架，所述接顶支架还包括液控系统和气控系统，所述液控系统适于通过液压操作阀组分别调节控制所述立柱、所述顶调油缸、所述底调油缸和所述侧护油缸；所述气控系统适于通过气控操作阀组分别调节控制所有的所述气囊千斤顶，所述液压操作阀组固定于所述底座，所述气控操作阀组固定于所述顶梁。

9、根据本发明提供的所述的接顶支架，所述顶梁的前后侧面上分别铰接着铰接梁，分为前梁和尾梁，所述铰接梁与所述顶梁在水平方向铰接，所述铰接梁连接液压油缸，所述液压油缸的两端分别铰接于所述铰接梁的底部以及所述顶梁的侧部。

10、根据本发明提供的所述的接顶支架，所述顶梁上设置有多个吊环。

11、本发明还提供一种接顶支架的工作方法，适于使用上述接顶支架，包括如下步骤：

12、步骤一：根据巷道顶板倾角角度、方向，确认接顶支架的安装方向，以所述巷道顶板倾角方向为标准，所述巷道顶板高的一侧记为高位侧，低的一侧记为低位侧，所述顶梁两侧的两个所述侧护板分别位于所述高位侧和所述低位侧；

13、步骤二：在所述高位侧的所述侧护板上安装所述气囊千斤顶，在所述顶梁上靠近所述高位侧的位置，沿着所述巷道顶板倾角方向安装两个或多个所述气囊千斤顶；

14、步骤三：利用液控系统通过所述液压操作阀组调节所述立柱伸展，带动所述顶梁上升，直至所述顶梁位于所述低位侧的边沿接触所述巷道顶板；

15、步骤四：利用液控系统通过所述液压操作阀组调节控制所述侧护油缸，使位于所述低位侧的所述侧护板与所述巷道顶板实现接顶，位于所述高位侧的所述侧护板与所述顶梁平齐；利用气控系统通过所述气控操作阀组分别调节控制所述高位侧的所述气囊千斤顶，使所有所述气囊千斤顶上的所述上护板均分别与所述巷道顶板实现接顶，进行接顶支护；

16、步骤五：接顶支架安装完成，在综采工作面进行阶段回采作业，回采完成后，利用液控系统通过所述液压操作阀组调节所述立柱收缩，然后接顶支架沿着巷道方向向停采推移线推移，并确保所述巷道顶板的锚杆始终处于接顶支架的两组所述气囊千斤顶之间的间隙中；

17、步骤六：推移的接顶支架到达作业位置后，重复进行上述步骤三、步骤四和步骤五，不断完成接顶支护作业和综采工作面阶段回采作业。

18、本发明提供的一种接顶支架及其工作方法，通过气囊千斤顶对巷道顶板施加有效初撑力，并依据巷道顶板倾角方向、支架支护方向以及支架左右顶梁接顶位置等，对接顶结构位置进行调整，实现不同条件下支护支架充分接顶支护。采用气囊千斤顶进行接顶，整体易于操作、安装便捷，具有安全性高、操作方便、适应性广泛的优点，在缓倾斜(8°～25°)中厚煤层中，可根据巷道顶板倾角、支架支护方向、支架左右顶梁接顶位置等对接顶结构进行自由装配，通过顶梁和侧护板上气囊千斤顶成组布置，实现充分接顶需要，并每组间预留间隙，避免原巷道锚杆支护在支架受力接顶过程造成损坏失效。

技术特征：

1.一种接顶支架，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的接顶支架，其特征在于，所述顶梁(2)的两侧分别铰接侧护板(5)，所述侧护板(5)与所述顶梁(2)在水平方向铰接，所述侧护板(5)连接侧护油缸(6)，所述侧护油缸(6)的两端分别铰接于所述侧护板(5)的底部以及所述顶梁(2)的侧部。

3.根据权利要求2所述的接顶支架，其特征在于，所述顶梁(2)和所述侧护板(5)上均设置有铰接座(11)，所述铰接座(11)上安装铰接组件(14)，所述铰接组件(14)包括互相垂直连接的铰接连接件(14-1)和固定安装板(14-2)；

4.根据权利要求3所述的接顶支架，其特征在于，所述气囊千斤顶(10)的顶部固定有上护板(16)，所述上护板(16)和所述铰接座(11)之间设置可伸缩波纹防护罩(15)，所述气囊千斤顶(10)和所述铰接组件(14)位于所述可伸缩波纹防护罩(15)内。

5.根据权利要求4所述的接顶支架，其特征在于，所述上护板(16)和所述固定安装板(14-2)之间设置旋转拉杆组件(12)，所述旋转拉杆组件(12)包括固定滑轨(12-1)和活动杆(12-2)，所述固定滑轨(12-1)垂直于所述固定安装板(14-2)且一端固定于所述固定安装板(14-2)，所述固定滑轨(12-1)内活动安装滑块(12-3)，所述活动杆(12-2)一端铰接所述滑块(12-3)，另一端铰接所述上护板(16)。

6.根据权利要求3所述的接顶支架，其特征在于，所述铰接座(11)内设置有多个拉簧(13)，所述拉簧(13)的两端分别固定连接于所述铰接座(11)和所述固定安装板(14-2)，多个所述拉簧(13)在所述铰接座(11)内对称分布或周向均匀分布。

7.根据权利要求1至6中任意一项所述的接顶支架，其特征在于，还包括液控系统和气控系统，所述液控系统适于通过液压操作阀组(9)分别调节控制所述立柱(1)、所述顶调油缸(7)、所述底调油缸(8)和所述侧护油缸(6)；所述气控系统适于通过气控操作阀组(19)分别调节控制所有的所述气囊千斤顶(10)，所述液压操作阀组(9)固定于所述底座(3)，所述气控操作阀组(19)固定于所述顶梁(2)。

8.根据权利要求7所述的接顶支架，其特征在于，所述顶梁(2)的前后侧面上分别铰接着铰接梁(4)，分为前梁和尾梁，所述铰接梁(4)与所述顶梁(2)在水平方向铰接，所述铰接梁(4)连接液压油缸，所述液压油缸的两端分别铰接于所述铰接梁(4)的底部以及所述顶梁(2)的侧部。

9.根据权利要求8所述的接顶支架，其特征在于，所述顶梁(2)上设置有多个吊环(21)。

10.一种接顶支架的工作方法，其特征在于，适于使用所述权利要求7至9中任意一项所述的接顶支架，包括如下步骤：

技术总结
本发明涉及一种接顶支架及其工作方法，接顶支架包括底座、顶梁、立柱和气囊千斤顶，底座至少有两个并通过底调油缸连接；顶梁至少有两个并通过顶调油缸连接；立柱为可伸缩立柱，立柱的顶端和底端分别连接顶梁和底座；气囊千斤顶安装于顶梁上，且每个顶梁上安装有多个气囊千斤顶。通过多个气囊千斤顶实现不同程度伸展以全面适应倾斜煤层顶板或凹凸不平顶板，施加主动支撑护顶，并依据巷道顶板倾角方向、支架支护方向以及支架左右顶梁接顶位置等，对接顶结构位置进行调整，实现不同条件下支护支架充分接顶支护，采用气囊千斤顶进行接顶，整体易于操作、安装便捷，具有安全性高、操作方便、适应性广泛的优点，可根据巷道倾角、支架方向自由装配。

技术研发人员：胡滨,李立,仲满川,王港盛,周逸群,陈国旗,雷顺,李明轩,杜龙飞
受保护的技术使用者：中煤科工开采研究院有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/14