一种回采巷道无反复支撑临时超前支护设备

1.本发明涉及煤矿开采领域，尤其涉及一种回采巷道无反复支撑临时超前支护设备。


背景技术：

2.煤矿回采巷道超前支架是指在综采工作面回采过程中，为了保证回采巷道的安全性，通常需要对回采巷道进行超前于掌子面开挖的辅助措施。从国内外实测矿压资料统计可知，对于ⅱ～ⅲ类顶板，回采工作面前方支承压力影响范围可达50m，其中，距回采工作面0～5m段顶底板移近速度增长率最高，为压力急增区；5～20m段增长率次之，为压力升高区；20～50m段增长率很小，为压力缓升区，此区以外为原岩应力区，不受支承压力影响。另外，随着老顶岩性变硬，厚度增加，回采工作面前方支承压力影响范围将要加大。由此可见，在距回采工作面20m范围内均需加强对巷道顶板和侧帮的支护。
3.我国现行的超前支护设备主要有：（1）木支柱；长期以来，木支柱是我国煤炭开采的主要手段，尤其是在一些小型煤矿，木支柱仍是主要超前支护手段。（2）以锚杆为主体的系列支护；该支护方式主动及时，可充分利用围岩自身强度减少围岩变形，防止顶板离层、片帮，使顶板下沉量明显小于架棚支护，导致端头范围内顶板破碎程度降低，有利于端头及超前支护。（3）单体液压支柱支护；根据顶粱和支柱联接方式不同可分为铰接顶梁、长钢粱、π字顶粱、双楔顶粱、块式顶粱和网状顶粱支护等。目前，采煤工作面常用的为单体支柱＋π型长梁做端头支护或用单体支柱＋π型铰接顶梁做巷道超前支护。（4）超前液压支架支护；包括自移式顺槽支架支护、交替移动式支架支护和单元式支架支护。这几种超前支护形式都具有工作阻力高、支护面积大、强度高、稳定性好的优点，但自移式顺槽支架支护对顶板反复支撑造成破坏，交替移动式支架支护和单元式支架支护分别需要支架运输车和单轨吊搬运支架，对巷道底板和搬运装置有严格的要求。
4.然而，现有的超前支护设备仍存在下列问题：（1）单体液压支柱支护；这种支护方式与顶板接触面积大，在顶板矿山压力不太大的情况下对顶板维护效果好且对顶板无反复支撑影响，但对于围岩应力较大的情况支护强度较低，且劳动强度大、使用的支护材料较多。
5.（2）自移式顺槽支架随具有足够的支护强度，但其移架过程会对顶板反复支撑，导致对顶板造成破坏；（3）交替移动式支架和单元式支架分别需要支架运输车和单轨吊搬运支架，对巷道底板和搬运装置有严格的要求，且支架搬运设备占用较大空间，影响行人和通风。


技术实现要素：

6.本发明目的是针对上述问题，提供一种结构简单、使用便利的回采巷道无反复支撑临时超前支护设备。
7.为了实现上述目的，本发明的技术方案是：
一种回采巷道无反复支撑临时超前支护设备，包括若干组可横向伸缩的门型支架以及滑轨钢架、支架运输车、支架辅助吊车；所述若干组门型支架沿回采巷道的长度方向依次并排设置，滑轨钢架设置在门型支架内侧，滑轨钢架的两端均与若干组门型支架滑动连接，滑轨钢架顶端分别设置有运输车滑轨、吊车滑轨，运输车滑轨、吊车滑轨的长度方向与若干组门型支架的排列方向相一致，滑轨钢架通过运输车滑轨与支架运输车相连接，滑轨钢架通过吊车滑轨与支架辅助吊车相连接。
8.进一步的，所述门型支架包括可伸缩顶梁以及两个双伸缩立柱，两个双伸缩立柱顶端分别连接在可伸缩顶梁的两端，两个双伸缩立柱底端与地面相接触，双伸缩立柱的外侧连接有调节油缸并通过调节油缸与滑轨钢架相连接；所述调节油缸的一端设置有第一定位滑块，第一定位滑块与滑轨钢架滑动连接。
9.进一步的，所述滑轨钢架包括第一连接轨道、第二连接轨道、支撑架，第一连接轨道、第二连接轨道对称设置在门型支架内侧，第一连接轨道、第二连接轨道的长度方向与若干组门型支架的排列方向相一致，第一连接轨道外侧壁、第二连接轨道外侧壁分别与门型支架两端的第一定位滑块滑动连接；所述支撑架有若干个且若干个支撑架沿若干组门型支架的排列方向依次并排设置；支撑架呈倒置的u型状设置且支撑架的两端分别与第一连接轨道、第二连接轨道固定连接，支撑架上固定连接有运输车滑轨、吊车滑轨并通过运输车滑轨、吊车滑轨分别与支架运输车、支架辅助吊车相连接。
10.进一步的，所述支架运输车包括运输车主体，运输车主体位于若干组门型支架排列方向的两端均设置有托举机构，运输车主体顶端设置有传动齿轮、运输车驱动电机，传动齿轮与设置在运输车滑轨上的齿牙啮合连接且运输车主体可在传动齿轮的作用下沿运输车轨道的长度方向移动，传动齿轮与运输车驱动电机传动连接；所述运输车主体位于回采巷道宽度方向的两侧均设置有定位机构。
11.进一步的，所述托举机构包括托臂、托盘、第一动力油缸、第二动力油缸，托臂呈v型状设置，托臂的一端与运输车主体销轴连接，托臂的另一端顶部与托盘的一端销轴连接，托盘的另一端与托臂中部之间连接有第一动力油缸；所述托臂一侧与运输车主体之间连接有第二动力油缸。
12.进一步的，所述定位机构包括侧支撑液压支柱、第三动力油缸，侧支撑液压支柱顶端与运输车主体销轴连接，侧支撑液压支柱中部与运输车主体之间连接有第三动力油缸。
13.进一步的，所述支架辅助吊车有两组且两组支架辅助吊车分别设置在支架运输车的两侧，支架辅助吊车包括升降油缸，升降油缸底端固定连接有托板，升降油缸顶端通过丝杆螺母机构与吊车驱动电机传动连接，丝杆螺母机构、吊车驱动电机均连接在吊车滑轨上。
14.进一步的，所述运输车滑轨有两条，所述吊车滑轨有六条，两条运输车滑轨、六条吊车滑轨均对称设置在滑轨钢架上。
15.进一步的，所述相邻门型支架上分别设置有安装钢板以及安装滑槽，安装钢板、安装滑槽分别设置在双伸缩立柱侧面；其中，门型支架上的安装钢板与相邻门型支架上的安装滑槽滑动连接。
16.与现有技术相比，本发明具有的优点和积极效果是：本发明的回采巷道无反复支撑临时超前支架，由于门型支架顶梁可横向收缩，立柱采用双伸缩液压支柱，支架运输车以及支架辅助吊车均布置在滑轨钢架下方，移架时通
过支架运输车以及支架辅助吊车将最后一组门型支架运输到整体支架组的最前面的位置，可实现超前支架移架时后架变前架的效果，避免对巷道顶板的反复支撑，其占用空间小，不需要过多人工劳动以及支护材料，并且还能够适应不同断面尺寸的巷道，可以实现回采巷道超前段20m的自动化支护，给采煤工作中的支护作业带来了便利。
附图说明
17.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
18.图1a为本发明的主视结构图；图1b为本发明的右视结构图；图1c为本发明的俯视结构图；图2a为支架运输车的主视结构图；图2b为支架运输车的右视结构图；图2c为支架运输车的俯视结构图；图3a为本发明的初始位置示意图；图3b为步骤一的状态结构图；图3c为步骤二的状态结构图；图3d为步骤三的状态结构图；图3e为步骤四的状态结构图；图3f为步骤五的状态结构图；图3g为步骤六的状态结构图；图3h为步骤七的状态结构图；图3i为步骤八的状态结构图；图3j为步骤九的状态结构图；图3k为步骤十的状态结构图。
实施方式
19.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，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。
20.如图1a、图1b、图1c所示，本实施例公开了一种回采巷道无反复支撑临时超前支护设备，包括若干组可横向伸缩的门型支架以及滑轨钢架4、支架运输车7、支架辅助吊车6；所述若干组门型支架沿回采巷道的长度方向依次并排设置，滑轨钢架4设置在门型支架内侧，滑轨钢架4的两端均与若干组门型支架滑动连接，滑轨钢架4顶端分别设置有运输车滑轨、吊车滑轨，运输车滑轨、吊车滑轨的长度方向与若干组门型支架的排列方向相一致，滑轨钢架4通过运输车滑轨与支架运输车7相连接，滑轨钢架4通过吊车滑轨与支架辅助吊车6相连
接。
21.所述门型支架包括可伸缩顶梁1以及两个双伸缩立柱3，两个双伸缩立柱3顶端分别连接在可伸缩顶梁1的两端，两个双伸缩立柱3底端与地面相接触，双伸缩立柱3的外侧通过铰接结构2连接有调节油缸5并通过调节油缸5与滑轨钢架4相连接；所述调节油缸5的远离铰接结构2的一端设置有第一定位滑块10，第一定位滑块10与滑轨钢架4滑动连接。
22.所述相邻门型支架上分别设置有安装钢板11以及安装滑槽，安装钢板11、安装滑槽分别设置在双伸缩立柱3侧面，安装滑槽设置在铰接结构2上；其中，门型支架上的安装钢板11与相邻门型支架上的安装滑槽滑动连接。
23.所述滑轨钢架4包括第一连接轨道22、第二连接轨道23、支撑架8，第一连接轨道22、第二连接轨道23对称设置在门型支架内侧，第一连接轨道22、第二连接轨道23的长度方向与若干组门型支架的排列方向相一致，第一连接轨道22外侧壁、第二连接轨道23外侧壁分别与门型支架两端的第一定位滑块10滑动连接；所述支撑架8有若干个且若干个支撑架8沿若干组门型支架的排列方向依次并排设置；支撑架8呈倒置的u型状设置且支撑架8的两端分别与第一连接轨道22、第二连接轨道23固定连接，支撑架8上固定连接有运输车滑轨、吊车滑轨并通过运输车滑轨、吊车滑轨分别与支架运输车7、支架辅助吊车6相连接。
24.所述运输车滑轨有两条，所述吊车滑轨有六条，两条运输车滑轨、六条吊车滑轨均对称设置在滑轨钢架4上。
25.所述支架辅助吊车6有两组且两组支架辅助吊车6分别设置在支架运输车7的两侧，支架辅助吊车6包括升降油缸601，升降油缸601底端固定连接有托板602，升降油缸601顶端通过丝杆螺母机构12与吊车驱动电机9传动连接，丝杆螺母机构12、吊车驱动电机9均连接在吊车滑轨上；支架辅助吊车6本质上是一个油缸，下端设有一个托板。丝杆螺母机构为市面上常见的驱动机构，其可以通过丝杆的旋转带动与支架辅助吊车连接的螺母沿着丝杆进行移动；如图2a、图2b、图2c所示，所述支架运输车7包括运输车主体15，运输车主体15位于若干组门型支架排列方向的两端均设置有托举机构，运输车主体15顶端设置有传动齿轮20、运输车驱动电机21，传动齿轮20与设置在运输车滑轨上的齿牙啮合连接且运输车主体15可在传动齿轮20的作用下沿运输车轨道的长度方向移动，传动齿轮20与运输车驱动电机21传动连接；所述运输车主体15位于回采巷道宽度方向的两侧均设置有定位机构。
26.所述托举机构包括托臂13、托盘14、第一动力油缸16、第二动力油缸17，托臂13呈v型状设置，托臂13的一端与运输车主体15销轴连接，托臂13的另一端顶部与托盘14的一端销轴连接，托盘14的另一端与托臂13中部之间连接有第一动力油缸16；所述托臂13一侧与运输车主体15之间连接有第二动力油缸17。
27.所述定位机构包括侧支撑液压支柱18、第三动力油缸24，侧支撑液压支柱18顶端与运输车主体15销轴连接，侧支撑液压支柱18中部与运输车主体15之间连接有第三动力油缸24。第一动力油缸16、第二动力油缸17、第三动力油缸24均通过设置在运输车主体15上的液压泵站19进行供油。
28.第一动力油缸可控制托盘与托臂之间的夹角，使托盘始终保持水平位置；第二动力油缸是用来控制托臂摆动幅度，间接控制托盘的高度；第三动力油缸可控制侧支撑液压支柱与竖直方向的夹角，第三动力油缸伸长使侧支撑液压支柱与竖直方向保持90
°
夹角，侧
支撑液压支柱伸出支撑到巷道两帮，可使运输车主体固定，便可通过运输车驱动电机带动传动齿轮使滑轨钢架实现滑移。
29.具体移架过程如下：本发明的回采巷道无反复支撑临时超前支架各部件初始位置如图3a所示；（1）将支架运输车移动到不会影响侧支撑液压支柱伸出的位置，第三动力油缸伸长使侧支撑液压支柱与竖直方向保持90
°
夹角，侧支撑液压支柱伸出支撑到巷道两帮，将支架运输车固定，如图3b所示。
30.（2）支架运输车固定后，通过运输车驱动电机驱动，使滑轨钢架相对于支架运输车运动并滑移到图3c中所示位置，此时最左端门型支架上调节油缸一端的第一定位滑块从滑轨钢架侧面的连接轨道内滑出，门型支架与滑轨钢架断开；若在滑轨钢架滑移过程中侧支撑液压支柱与滑轨钢架会发生碰撞，则重复步骤一。
31.（3）移动支架运输车，使支架运输车上的托盘正对门型支架的顶梁如图3d所示。
32.（4）控制门型支架的双伸缩立柱下降，支架运输车上的托盘与门型支架顶梁接触，并使托盘上卡齿与顶梁下卡齿啮合，双伸缩立柱下端升起使立柱底端的底座离开巷道底板，可伸缩顶梁向中间收缩，此时整个门型支架被支架运输车托起，如图3e所示。
33.（5）移动支架辅助吊车，使其上的托板与门型支架顶梁接触，控制第二动力油缸，使支架运输车上的托盘离开门型支架，此时门型支架完全通过支架辅助吊车移动；再次控制第二动力油缸，将托臂抬起，支架辅助吊车连同门型支架从支架运输车下方穿过，到达支架运输车另一侧如图3f，并将门型支架置于另一侧托盘上。
34.（6）第三动力油缸收缩，侧支撑液压支柱离开巷道两帮，控制支架运输车将门型支架搬运到需要支护的位置，如图3g所示。
35.（7）再次将支架运输车移动到不会影响侧支撑液压支柱伸出的位置，第三动力油缸伸长使侧支撑液压支柱与竖直方向保持90
°
夹角，侧支撑液压支柱伸出支撑到巷道两帮，将支架运输车固定，如图3h所示。
36.（8）支架运输车固定后，通过运输车驱动电机驱动，使滑轨钢架滑移到图3i中所示位置，为门型支架展开进行支护留出空间。若在滑轨钢架滑移过程中侧支撑液压支柱与滑轨钢架会发生碰撞，则重复步骤七。
37.（9）移动支架运输车，调整门型支架位置，顶梁向两侧展开，使与之固定的安装钢板进入前一组门型支架上的安装滑槽内，门型支架的双伸缩立柱伸长使立柱底座与巷道底板接触，顶梁与巷道顶板接触，对巷道进行支护，如图3j所示。
38.(10)重复步骤七与步骤八，使钢架滑轨处于如图3k所示位置，被移动门型支架中调节油缸一端第一定位滑块的进入滑轨钢架侧面的连接轨道内，至此完成一次移架操作。
39.本发明的回采巷道无反复支撑临时超前支架，由于门型支架顶梁可横向收缩，立柱采用双伸缩液压支柱，支架运输车以及支架辅助吊车均布置在滑轨钢架下方，移架时通过支架运输车以及支架辅助吊车将最后一组门型支架运输到整体支架组的最前面的位置，可实现超前支架移架时后架变前架的效果，避免对巷道顶板的反复支撑，其占用空间小，不需要过多人工劳动以及支护材料，并且还能够适应不同断面尺寸的巷道，可以实现回采巷道超前段20m的自动化支护，给采煤工作中的支护作业带来了便利。

技术特征：
1.一种回采巷道无反复支撑临时超前支护设备，其特征在于：所述回采巷道无反复支撑临时超前支护设备包括若干组可横向伸缩的门型支架以及滑轨钢架、支架运输车、支架辅助吊车；所述若干组门型支架沿回采巷道的长度方向依次并排设置，滑轨钢架设置在门型支架内侧，滑轨钢架的两端均与若干组门型支架滑动连接，滑轨钢架顶端分别设置有运输车滑轨、吊车滑轨，运输车滑轨、吊车滑轨的长度方向与若干组门型支架的排列方向相一致，滑轨钢架通过运输车滑轨与支架运输车相连接，滑轨钢架通过吊车滑轨与支架辅助吊车相连接。2.如权利要求1所述的回采巷道无反复支撑临时超前支护设备，其特征在于：所述门型支架包括可伸缩顶梁以及两个双伸缩立柱，两个双伸缩立柱顶端分别连接在可伸缩顶梁的两端，两个双伸缩立柱底端与地面相接触，双伸缩立柱的外侧连接有调节油缸并通过调节油缸与滑轨钢架相连接；所述调节油缸的一端设置有第一定位滑块，第一定位滑块与滑轨钢架滑动连接。3.如权利要求2所述的回采巷道无反复支撑临时超前支护设备，其特征在于：所述滑轨钢架包括第一连接轨道、第二连接轨道、支撑架，第一连接轨道、第二连接轨道对称设置在门型支架内侧，第一连接轨道、第二连接轨道的长度方向与若干组门型支架的排列方向相一致，第一连接轨道外侧壁、第二连接轨道外侧壁分别与门型支架两端的第一定位滑块滑动连接；所述支撑架有若干个且若干个支撑架沿若干组门型支架的排列方向依次并排设置；支撑架呈倒置的u型状设置且支撑架的两端分别与第一连接轨道、第二连接轨道固定连接，支撑架上固定连接有运输车滑轨、吊车滑轨并通过运输车滑轨、吊车滑轨分别与支架运输车、支架辅助吊车相连接。4.如权利要求3所述的回采巷道无反复支撑临时超前支护设备，其特征在于：所述支架运输车包括运输车主体，运输车主体位于若干组门型支架排列方向的两端均设置有托举机构，运输车主体顶端设置有传动齿轮、运输车驱动电机，传动齿轮与设置在运输车滑轨上的齿牙啮合连接且运输车主体可在传动齿轮的作用下沿运输车轨道的长度方向移动，传动齿轮与运输车驱动电机传动连接；所述运输车主体位于回采巷道宽度方向的两侧均设置有定位机构。5.如权利要求4所述的回采巷道无反复支撑临时超前支护设备，其特征在于：所述托举机构包括托臂、托盘、第一动力油缸、第二动力油缸，托臂呈v型状设置，托臂的一端与运输车主体销轴连接，托臂的另一端顶部与托盘的一端销轴连接，托盘的另一端与托臂中部之间连接有第一动力油缸；所述托臂一侧与运输车主体之间连接有第二动力油缸。6.如权利要求5所述的回采巷道无反复支撑临时超前支护设备，其特征在于：所述定位机构包括侧支撑液压支柱、第三动力油缸，侧支撑液压支柱顶端与运输车主体销轴连接，侧支撑液压支柱中部与运输车主体之间连接有第三动力油缸。7.如权利要求6所述的回采巷道无反复支撑临时超前支护设备，其特征在于：所述支架辅助吊车有两组且两组支架辅助吊车分别设置在支架运输车的两侧，支架辅助吊车包括升降油缸，升降油缸底端固定连接有托板，升降油缸顶端通过丝杆螺母机构与吊车驱动电机传动连接，丝杆螺母机构、吊车驱动电机均连接在吊车滑轨上。8.如权利要求7所述的回采巷道无反复支撑临时超前支护设备，其特征在于：所述运输车滑轨有两条，所述吊车滑轨有六条，两条运输车滑轨、六条吊车滑轨均对称设置在滑轨钢
架上。9.如权利要求8所述的回采巷道无反复支撑临时超前支护设备，其特征在于：所述相邻门型支架上分别设置有安装钢板以及安装滑槽，安装钢板、安装滑槽分别设置在双伸缩立柱侧面；其中，门型支架上的安装钢板与相邻门型支架上的安装滑槽滑动连接。

技术总结
本发明公开了一种回采巷道无反复支撑临时超前支护设备，所述回采巷道无反复支撑临时超前支护设备包括若干组可横向伸缩的门型支架以及滑轨钢架、支架运输车、支架辅助吊车；所述若干组门型支架沿回采巷道的长度方向依次并排设置，滑轨钢架设置在门型支架内侧，滑轨钢架的两端均与若干组门型支架滑动连接，滑轨钢架顶端分别设置有运输车滑轨、吊车滑轨，运输车滑轨、吊车滑轨的长度方向与若干组门型支架的排列方向相一致，滑轨钢架通过运输车滑轨与支架运输车相连接，滑轨钢架通过吊车滑轨与支架辅助吊车相连接。支架辅助吊车相连接。支架辅助吊车相连接。


技术研发人员：宁掌玄 刘晓杰 杨东辉 李波 陈涛涛 余长宏
受保护的技术使用者：山西大同大学
技术研发日：2023.05.18
技术公布日：2023/10/15