专利名称：横跨长壁工作面的坑道掩护支架的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种横跨长壁工作面的坑道掩护支架，它包括两个用液压缸彼此连接和操纵的部分。支架被设计成能够支承坑道衬层，形成长壁掘进工作面的出入口，同时还能起到输送带传动装置台的作用。
波兰专利No112948公开了一种用于长壁坑道过往区的活动的辅助掩护支架，它由内外两部分组成，每一部分都有上梁和下梁，外部分的梁设有纵长凹槽，内部分的上、下梁则相应地搁在上述凹槽内。外部分的上梁通过双纽线机构与安装在下梁上的悬壁梁连接。上述悬壁梁相对于下梁倾斜，故支架与长壁掘进工作面相倾斜。支承上梁的液压支柱安装在下梁内，而内部分的上、下梁则通过内部装有液压缸的可伸缩导杆彼此相连接。
这种支架至少带有一根可倾斜的并与外部分铰接的侧向顶杆，该侧向顶杆由固定在地面上的底座中的液压支柱支撑，并与外部分的下梁相铰接。上述顶杆能够用来支撑与坑道相邻地段内的长壁掘进工作面的顶部。
此外，这种支架还有若干个活动地安装在外部分上梁的补偿零件，每个补偿零件有一个液压推进的支柱，它的端部相对于衬架的垂直对称面是不对称的并且与坑道衬层的拱顶相配合。
波兰专利No134501公开了一种用于长壁坑道的机械化步进式支架装置，它由两部分组成，每一部分有一根顶杆(它是对称的顶梁)和两根装有自行对准机构的梁，顶梁的两端支撑在与侧向顶杆相铰接的两根三角拉杆上，而三角拉杆则支承在液压缸上，液压缸之另一端固定在侧向顶杆上。侧向顶杆通过双纽线机构与底座连接，底座通过液压缸与输送带传动装置台连接，支承侧向顶杆的液压支柱安装在底座中。液压支柱与衬架之间有一个液压缸。
支架的两个部分由位于顶杆和位于底座的校准液压缸互相连接。此外，这两部分还通过位于两部分的底座之间，用来推进支架的液压缸相连接。在长壁掘进工作面采矿过程中，复盖层被打乱，特别是在掘进工作面与坑道交叉处更是这样。这种现象对于横跨的掩护支架的工作条件，特别是对波兰专利112948所述的支架的工作条件不利，倾斜的侧向顶杆松开了它的支承，而且补偿零件与坑道拱顶之间的摩擦接触变得不足于使支架保持在所要求的位置，矿石块与支架的相互作用，使支架偏离开工作位置，与此同时，支架的负荷偏心度加大，这就进一步加剧了上述不良现象。
为了保持悬壁梁与下梁的持久连接，支架只有在相对于长壁掘进工作面倾斜时并且在决定悬臂梁倾斜度的一个恒定角度下才能进行工作。
此外，根据波兰专利No112948的一个解决办法是用双纽线机构来操纵其外部分的上梁，这种机构可使梁的两端在撑开和缩回一个支架单元的过程中，沿着双钮曲线移动，在移动的某一阶段内，上梁受到不利的拉力，随后又受到压力，并且带有作用在下梁的不利的弯曲力，通过选择适当的双纽线机构的拉杆长度，使梁的两端沿着接近直线的双纽曲线线段移动，能够使上述不良现象减至最轻。但是，这样就会使支架的工作范围变得很小。
波兰专利No134501提出的解决办法也有缺点，即支架的刚性小。这是由于它的顶杆是由几个零件组成之故。另外，这种设计的顶杆支撑在其末端不得不采用大的截面，结果就增加了它的重量。
由于设计了侧向顶杆与顶梁之间的连接，它们的末端彼此相对的位移太小，因此，支架顶杆相对于不规则位置的坑道出入口的倾斜度不够。
波兰专利No134501提出的解决办法的另一缺点是，在横向校准时力的分布不良，特别是在顶杆或底座彼此相对推进时更是这样。由于校准液压缸的位置是倾斜的，因此出现了不利的沿顶杆或底座作用的分力，当顶杆或底座彼此相对推进时，上述的分力的方向与支架移动的方向相反，从而拉回了推进的部分，另一方面，当顶杆或底座彼此拉回时，上述力的方向则与支架移动的方向相同，从而使该部分产生了附加的向前移动。
本发明的目的是提供一种横跨掘进工作面的坑道掩护支架，其特征是，顶杆支点的间隙最小，并且保证了安装和移动输送带传动装置台所需的空间，还提供了坑道顶部的非线性支撑。
根据本发明的要点，支架带有一个包括顶梁的顶杆，该顶梁由一个接头与至少一个可倾斜的顶杆相连接，它的一端由一种机构控制，这种机构包括一根铰接到拉杆上的梁。两个部分的顶梁通过一种校准机构互相连接。支架有一个支撑可倾斜的顶杆的液压缸，它的另一端固定到一根作为一个顶杆导向机构零件、且由液压支柱支撑的梁上。液压支柱安装在由导杆连接的底座内，一个部分的导杆与另一个部分的导杆通过至少两个校准装置相连接。
每一个作为顶杆导向机构零件的梁，与至少一根可变长度的斜支柱(其末端带有一个地脚)灵活地铰接。该斜支柱安装在一个带有两个旋转环件的斜支柱座内，每个环最好具有收敛的接合面。其中的一个环与梁连接。环与环的接触表面相对于梁的表面倾斜。通过一个弹性零件使斜支柱保持在相对于环件接触表面倾斜的位置上。
在另一种实施例中，两个环中之一安装在一个底座内，所以能够旋转，该底座固定到一根作为顶杆导向机构之零件的梁上，并与一个斜支柱端部的环形帽相配合。
位于坑道顶部的支架顶杆和/或位于地面的底座都带有一个以该部分的垂直对称平面为对称的凸台，所有凸台中至少有一个是由两个以钝角相交的平面构成的。
在另一种实施例中，至少有一个凸台的形状是圆柱形表面的一部分。
上述实施例的另一种形式是其中一个凸台由两个以钝角相交的平面构成，而另一个凸台的形状则是圆柱形表面的一部分。
两个部分的顶杆通过至少一根拉杆互相连接，在它们之间装有一个限位器，固定于其中一根顶杆上。
在一个部分的顶杆上活动地安装了一个托架，因此，有一个部分的托架不能作相对于另一部分的托架的滑动。两边的托架由一个连杆机构和至少一个液压缸互相连接。托架包住了顶杆对着地面的一面，并且至少有一个插入顶梁的长孔内的销子。托架与顶杆之间装有一个液压缸。
连杆机构是一根拼合拉杆，它的两个部分由一个迥转节相连接。这两部分的另一端则用铰链与以可转动的方式安装在托架内表面的枢轴相连接。因此，铰链的旋转轴与枢轴是互相垂直的。
两个校准装置之间彼此互成180°。每个校准装置的两边都以可转动方式与导杆连接，其中一个是可滑动的，另一个是不可滑动的。
校准装置有一个可伸缩的导轨，其一端安装滑动套筒，另一端安装非滑动套筒。在可伸缩的导轨上有一个连接套筒的液压缸。滑动套筒用铰链与可伸缩的导轨的延伸部分相连接。滑动套筒比非滑动套筒短好多倍。
本发明的一个优点是支架可以传递较大的负荷，因为它采用了液压支柱，它的冲击比迄今已有的支架都小。此外，本发明消除了支架所受负荷的偏心度，这样就可以在它的零件强度允许的范围内充分地加载。
本发明的另一个优点是能够校正支架在偏离坑道垂直纵平面的位置的工作(不管偏离的方向如何)。支架的设计决定了它能够安全地传递由于矿石块、传送带和采矿机之间相互作用而产生的力，这一优点在支架偏离坑道垂直纵平面的位置时，尤其突出。
由于设计了校准机构和校准装置，故上述机构的液压缸在校准顶杆或底座时是受轴向载荷的。
本发明的要点示于附图所示的实施例中，其中，
图1为支架的全视图。图2为支架沿图1箭头W方向的视图，图中还示出了坑道衬层的一个拱形段。图3为图2支架偏离垂直方向的情况。图4为支架沿图1箭头W方向的视图，示出了支架偏离垂直方向与坑道衬层的一个梯形段相联接的情况。图5为另一种类型的支架实施例沿图1箭头W方向的视图，示出了支架偏离垂直方向与坑道衬层的一拱形段相连接的情况。图6为支架沿图1中Ⅰ-Ⅰ线的剖视图。图7为支架沿图1箭头Z的部分视图。图8为支架沿图1中Ⅱ-Ⅱ线的剖视图。图9为一个斜支柱座沿图2中Ⅲ-Ⅲ线的剖视图。图10为另一种类型的斜支柱座实施例，与图9一样的剖视图。
支架由两部分A、B组成，每一部分都有一根顶杆1，顶杆1包括通过接头3与可倾斜的顶杆4相连的顶梁2。顶梁2的一端铰接到梁5上，梁5本身又铰接到拉杆6上，而拉杆6则铰接到底座7上。顶梁2的另一端通过由梁9和拉杆10、11组成的双纽线机构与底座8相连接。
可倾斜的顶杆4支承在液压缸12上，液压缸的另一端固定在梁5、9上。梁5、9支承在液压支柱13上，液压支柱13固定在底座7、8上，底座7、8通过与地面保持一定距离的导杆14彼此互相连接。
支架由能抵抗倾复力矩的液压缸15拉紧。液压缸15的一端固定到顶梁2上，另一端则固定到梁9上。B部分的顶梁2的内表面上固定有一个限位器16，限定A部分和B部分的顶杆1间的最小距离。它们间的最大距离则由固定在A部分和B部分的顶梁2上的受拉杆件17所限定。
在A部分和B部分的每根梁5、9上各固定有两根末端带有地脚19的可变长度斜支柱18。斜支柱18安装在包括固定到梁5、9上的底座21的斜支柱座20中，环22以可转动的方式安装在底座21上，同时又以可转动的方式与环23相连。它的安装是这样的即，使环22和23的接合面与梁5、9的表面相倾斜。底座21与球形帽24(即斜支柱18的末端)相配合。通过弹性零件使斜支柱18保持与环22、23的接合面相倾斜。弹性零件25的一端固定到环23上，另一端则固定到支柱18的凸缘26上。
图10示出了另一种实施例的斜支柱座。斜支柱座20由两个旋转的环件22、23组成，每一个环都具有收敛状的接合面。环22以可转动的方式固定在梁5、9上，其另一端则以可转动的方式与环23相连接。环22同时起底座21的作用。弹性零件25是一根弹簧。
位于坑顶的顶杆1和位于地面的底座7、8都有一以A、B部分的垂直对称面相对称的凸台27，在图2、3、4中，凸台的形式是成钝角的两个相交的平面。
在图5所示的另一种实施例中，顶杆1的凸台27呈圆柱表面的一部分，其曲率半径与拱形的坑道衬层段的曲率半径十分相近。而底座7、8的凸台则由两个互成钝角的交叉面组成。
A、B两部分的顶梁2通过一个由两个托架29组成的校准机构28彼此相连，托架29又借助连杆机构30和液压缸31连在一起。托架29带有侧板32，它与下板33和剪板34相连接。侧板32封住了带有长孔35的顶梁2。侧板32包在带有长孔35的顶梁2外面，销子36插入孔35中，与托架29的侧板32的上部相连。连杆机构30包括一根拼合拉杆37，它的两个部分通过一个迥转节38互相连接起来。拼合拉杆37的另一端上有一个环39，它位于枢轴41的叉形接头40中。销子42穿过环39和叉形接头40中的两个孔。这种接头形成了铰链43。枢轴41以可转动的形式安装到固定在托架29的侧板32上的凸块44中。销子42与铰链43的旋转轴是互相垂直的。
托架29的前板34上带有夹头45，液压缸31的端头就固定在它里面。在顶杆1的下面有一个固定在托架29的前板34上的液压缸46，液压缸46的另一端则固定在顶梁2上。
支架中有两个校准装置47，它与A、B部分的导杆14相连。校准装置47包括一个可伸缩的导轨48，导轨48的延伸部分通过铰链49与固定在滑动套筒51上的夹头50相连。可伸缩导轨48的另一端固定在非活动套筒52上。套筒51、52以可转动的形式安装到A、B部分的导杆14上。滑动套筒比非滑动套筒短好多倍。属于A、B部分之一的导杆14上，安有一个滑动套筒和一个非活动套筒51、52，因此，每个套筒就构成不同校准装置的一个零件。这样，校准装置47彼此相反成180°。导杆14上带有凸缘53，用来挡住固定套筒52的端头。
液压缸54的位置与可伸缩导轨48相平行，它的活塞杆一端通过铰链55与活动套筒51的夹头56相连，另一端则通过铰链57与固定在非活动套筒52上的夹头58相连。液压缸54可以装到可伸缩导轨48里面。
A、B部分通过用来带动支架沿坑道前进的液压缸59互相连接。液压缸59通过旋转式卡子60，一端连到A部分的底座7、8上，另一端连到B部分的底座7、8上。
当支架由液压支柱13撑起来后，顶杆1沿形成凸台27的两个平面的交线组成的边L靠在一段坑道衬层上。通过可倾斜的顶杆4对坑道顶进行非线性支撑。
当支架沿坑道的垂直纵向平面撑起来时，矿石块、传送带和采矿机间的相互作用力就落在A部分、B部分的垂直对称面上并且穿过边L。当支架的位置偏离了坑道的垂直纵向平面时，则上述的力将穿过A部分、B部分的垂直对称面。因此，其交点将落在边L上，故支架不会受到偏心的载荷。
支架能按各种角度偏斜，直到达到其极端位置。当达到极端位置时，底座7、8以其形成凸台27的一个表面支撑在地面上。与此同时，顶杆1沿边L和侧边K靠紧在坑道衬层的拱形段上。当坑道为梯形截面时(如图4所示)，顶杆1以其形成凸台27的一个表面紧靠在坑道衬层段上。
超过极端位置后，支架将出现不利的偏心载荷，而且该偏心载荷随支架对坑道垂直纵向平面的偏离程度的增加而增加。
当顶杆1与坑道衬层段相接触时，支架又通过斜支柱18顶住在选定的位置上。通过旋转的环件22、23可使斜支柱在选定的方向上转动。
两个环22、23同时转动时，可使斜支柱18在移动。该圆锥体的旋转轴垂直于梁5、9的表面，并通过斜支柱18的球形帽24的支枢点。
当环22、23中的一个相对于另一个转动时，将使斜支柱18在两个环22、23同时转动时斜支柱18所画出的圆锥体内移动，地脚19则位于该圆锥体底面的圆周内。当处在极端位置时，地脚19将位于该圆锥体底面的中心，而斜支柱18与该圆锥体的旋转轴同轴。
斜支柱座20的设计能够使斜支柱18处于这样一种位置上，即使岩石块、传送带和采矿机间的相互作用力轴向地传到斜支柱18上，并且地脚19与坑道顶相接触，避免了坑道衬层段相隔过近。
当在斜支柱18上出现横向作用力时，通过弹性零件25保护斜支柱，使其不致于毁坏。当上述的作用力超过了一定极限时，弹性零件25偏转，使斜支柱18移动。当横向力的作用消失时，弹性零件15与斜支柱17一起回到最初的位置。
当在长壁工作面中开采了一连续薄层后，需要使支架沿坑道推进时，属于B部分的斜支柱18被推合在一起，并且通过液压支柱13使B部分缩回。此时枢轴41归回凸块44中，从而使B部分的托架29在垂直平面上作相对于A部分的托架29的移动。液压缸31在垂直于支架的纵轴的平面中呈倾斜状态。支持在A部分的液压缸59互相分开，使B部分沿坑道移动。与此同时，与安装在B部分上的托架29相连接的液压缸46被推到一起。托架29不发生相互间沿部分A、B的顶杆1的移动。由于设置了回转节38，缩回的B部分可处于与撑开的A部分不相平行的位置。
在B部分沿坑道前进的过程中，这一部分的导杆14在装在该导杆14上的滑动套筒51中移动。另一个校准装置47的滑动套筒则在A部分的导杆14上滑动。校准装置47的非活动套筒52不产生相对于导杆14的移动(非活动套筒是固定在导杆上的)但是，安装在B部分的导杆14上的非活动套筒52可与导杆14一起移动。
由于套筒51、52是能转动地安装在导杆14上，因此B部分的底座7、8可在垂直面内作相对于部分A的底座7、8的移动，此外，由于有铰链49、55、57，因此它们能绕支架的纵轴转动。
在B部分进行推进操作时，B部分的顶杆1相对于A部分的顶杆1的位置通过液压缸31进行校准。在校准过程中，拼合拉杆37在铰链43中绕销子42转动。
B部分的底座7、8相对于A部分的底座7、8的位置通过液压缸54进行校准。
在进行B部分的横向校准和撑开时，A部分缩回并通过液压缸59推进。在进行这一操作的过程中，与A部分的托架29相连的液压缸46被推到一起。
校准装置47的滑动套筒51在B部分的导杆14上滑动，而它的非活动套筒52则与A部分的导杆14一起移动。另一个校准装置47不能移动，但A部分的导杆14在其滑动套筒51内移动。
A部分的顶杆1的位置由液压缸31进行校准，而底座7、8的位置则由液压缸54进行校准。
当A部分已被撑开且支架位于新的工作位置时，彼此分开的液压缸46推动托架29在支架前进的方向沿A、B部分的顶杆1移动。
权利要求
1.横跨长壁掘进工作面的坑道区的掩护支架，它包括两个带有液压支柱的部分，这两个部分用至少一个液压缸彼此相连，每一个部分有一个顶杆和两个用导杆连接的底座，顶杆的一端由一种双纽线机构操纵，上述支架的特征是，它有一根包括顶梁(2)的顶杆(1)，顶梁(2)通过接头(3)与至少一个可倾斜的顶杆(4)相连，它的一端由一种导向机构操纵，该机构有一根与拉杆(6)相铰接的梁(5)，部分(A)和部分(B)的顶梁(2)用一种校准机构(28)彼此连接，并且有一个支撑可倾斜的顶杆(4)的液压缸(12)，顶梁(2)的另一端固定到作为顶杆(1)的导向机构零件的梁(5)(9)上，上述梁(5)(9)支撑在液压支柱(13)上，支柱(13)安装到用导杆(14)连接的底座(7)(8)内，部分(A)和(B)的导杆(14)用至多两个校准装置(47)互相连接。
2.根据权利要求1的支架，其特征是，它至少有一个在末端连接一个地脚(19)的可变长度的斜支柱(18)，该斜支柱(18)被倾斜地而且灵活地安装到作为顶杆(1)的导向机构零件的每个梁(5)、(9)上。
3.根据权利要求2的支架，其特征是，它有一个包括两个旋转的环件(22)、(23)的斜支柱座(20)，其中一个环固定到作为顶杆(1)的导向机构零件的梁(5)、(9)上，上述环(22)、(23)的接合面相对于梁(5)、(9)的表面是倾斜的，斜支柱(18)的一端安装在上述斜支柱座(20)内，用弹性零件(25)使它保持与环(22)、(23)的接合面相倾斜。
4.根据权利要求3的支架，其特征是，每个环(22)、(23)都有收敛的接合面。
5.根据权利要求3或4的支架，其特征是，环(22)、(23)之一安装在一个固定到作为顶杆(1)的导向机构零件的梁(5)、(9)上的底座(21)上，底座(21)与斜支柱(18)之末端的球形帽(24)相配合。
6.根据权利要求1或2或5的支架，其特征是，位于坑顶的顶杆(1)和/或位于地面的底座(7)(8)端都分别连接着一个以部分(A)、(B)的垂直对称面相对称的凸台(27)。
7.根据权利要求6的支架，其特征是，在部分(A)和(B)的顶杆(1)之间安装一个固定在上述顶杆(1)之一的限位器(16)。
8.根据权利要求6或7的支架，其特征是，部分(A)和(B)的顶杆(1)用至少一根受拉杆件(17)互相连接。
9.根据权利要求1或6或8的支架，其特征是，在部分(A)和(B)的顶杆(1)上滑动地安装一个托架(29)，这样，位于部分(A)的托架(29)不能作相对于部分(B)的托架(29)的滑动，两个托架(29)借助连杆机构(30)和至少一个液压缸(31)连接，而两边的校准装置(47)则与部分(A)、(B)的导杆(14)以可转动的方式连接，上述连接件之一是可滑动的，而另一个则是不可滑动的。
10.根据权利要求6的支架，其特征是，至少有一个凸台(27)是由两个以钝角相交的平面所构成。
11.根据权利要求6的支架，其特征是，至少有一个凸台(27)呈圆柱形表面之一部分的形状。
12.根据权利要求6的支架，其特征是，一个凸台(27)由两个以钝角相交的平面构成，另一个则是圆柱形表面之一部分。
13.根据权利要求9的支架，其特征是，托架(29)包住了顶杆(1)对着地面的一面，并且至少有一个销子(36)插入位于顶梁(2)的长孔(35)内。
14.根据权利要求9或13的支架，其特征是，在托架(29)与顶杆(1)之间安装一个液压缸(46)。
15.根据权利要求9或13或14的支架，其特征是，连杆机构(30)是一根拼合式拉杆(37)，它的两部分由迥转节(38)连接，拉杆的另两端用铰链(43)与枢轴(41)连接，枢轴(41)以可转动的方式安装在部分(A)、(B)的托架(29)的内表面上，因此，铰链(43)的转动轴与枢轴(41)互相垂直，而两个校准装置(47)则彼此互成180°。
16.根据权利要求9或15的支架，其特征是，校准装置(47)有一个可伸缩的导轨(48)，它的一端连接一个滑动套筒(51)，另一端连接一个非滑动套筒(52)，可伸缩的导轨(48)有一个连接套筒(51)、(52)的液压缸(54)。
17.根据权利要求16的支架，其特征是，滑动套筒(51)借助铰链(49)与可伸缩导轨(48)的延伸部分相连接。
18.根据权利要求16或17的支架，其特征是，滑动套筒(51)比非滑动套筒(52)短好多倍。
全文摘要
横跨长壁掘进工作面的坑道支架，由两个并列的部分组成，其每个部分有一个顶杆，顶杆由铰接到可倾斜的预杆上的顶梁组成。顶梁与底座由两个导向机构连接，其中一种导向机构是双纽线机构，两支架部分的顶梁用校准机构相连接。液压支柱安装在用导杆互相连接的底座内，用以支承作为导向机构之零件的梁，至少有一根斜支柱倾斜地而且灵活地固定到每根梁上。支架两部分和的导杆通过两个校准装置彼此连接。
文档编号E21D23/00GK1035542SQ8910018
公开日1989年9月13日 申请日期1989年1月13日 优先权日1988年1月14日
发明者爱德华·西森, 斯坦尼斯·雷门维斯, 威西斯·斯克丽克, 玛瑞克·夫莱克, 杰西·彼勃斯克, 安得斯·欧克林斯克, 罗姆·沃尔斯克, 克斯米斯·库比克 申请人:波尔玛克矿山机械化开发公司科玛克矿山机械化研究中心