CN104373147B - 一种折叠伸缩式巷道液压支架 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种折叠伸缩式巷道液压支架，包括顶梁、两个角梁、两个侧护板、两个侧支撑和底座，在顶梁的两端各铰接一个角梁，角梁另一端铰接在侧护板上，侧护板铰接侧支撑，侧支撑的底部球铰于底座上，顶梁和角梁间的旋转角通过限位挡块，且角梁与侧护板铰接内侧设有限制侧护板向内转动的楔块，底座上带有抗滑装置。支架支撑状态的形状与巷道断面一致，在对巷道顶板支护的同时实现对两帮的主动支护，支架各构件间的连接为铰接，支架的安撤搬运是通过支架辅助安撤搬运装置将工作支架降架垂直于巷道走向折叠收缩，并保持该状态在有工作支架支护的支护区沿巷道走向移动至前方再架设，实现前支后回循环使用。

Description

一种折叠伸缩式巷道液压支架

技术领域

本发明涉及一种地下工程安全高效快速施工的巷道临时支护液压支架。

背景技术

地下工程综合机械化掘进施工工艺，因其安全可靠、单进效率远高于传统的炮掘工艺，目前已被广泛推广应用。如何实现安全高效掘进，自上个世纪五十年代至今，国内外采矿界进行了大量的探索，并产生了很多技术与装备。其中主要的技术点涉及两个方面，即快速实施安全可靠的临时支护和掘进机截割与永久支护的平行作业。

临时支护是为防止巷道开掘后围岩冒落坍塌伤人，为保证永久支护作业人员的安全而设的，对于开采深度较浅且围岩强度高、开挖后自支撑稳定可靠、地质构造简单等适合条件，采用机械方式进行永久支护，作业人员不需要进入空顶区时，可以不作临时支护，直接进行永久支护；一般情况下，在巷道开挖后要先在掘进迎头附近实施临时支护，在临时支护的保护下实施巷道的永久支护。

现有掘进巷道临时支护及采用机械方式进行永久支护主要有6种类型：

1、传统的临时支护方式有吊环加钢管（或轨道、型钢）等，通过前窜钢管（或轨道、型钢）等再加护顶材料临时支护顶板。

2、掘进机机架式托梁护顶方式。

3、掘锚一体化掘进机。

4、前后推拉式或成对交替迈步式液压自移支架。

5、德国研制的单轨吊架棚机。

6、TBS遂道施工掘进机临时支护形式。

上述方式存在的主要问题：

1、传统的临时支护前窜时需人工铺网、上接顶材料，劳动强度大，空顶下作业不安全，对顶板支护力几乎没有，只能对作业人员起到有限的保护作用，常出现现场作业人员图省事、怕麻烦、不使用现象。

2、掘进机机架托梁式临时支护，铺网作业仍在空顶下，支护面积达不到全断面，机架强度及与掘进机连接强度受限，支护力很小，实施临时支护及永久支护时掘进机就无法平行作业。

3、掘锚一体化掘进机。从六十年代第一代掘锚机诞生至今已进行过两次变革，第三代掘锚一体化，虽然实现了掘锚平行作业，但锚杆空顶距大，一般在1.2-1.5米以上，支护不能紧跟迎头，所以，仅适用于釆深不大、矿压小、围岩条件较好的大断面矩形或梯形巷道，因此，一直没有得到广泛的推广应用。像我国绝大部分矿区及德国、波兰等国家开釆深度较深，矿压大，围岩松软破碎等条件，锚杆密集，甚至还需要掛网、锚索支护，支护工作量大，不仅空顶距离满足不了要求，支护时间远大于截割时间，也很难与截割同步。

4、前后推拉式或成对交替迈步式液压自移支架，每一个循环对顶板反复支撑一次，易破坏顶板，不利于对顶板的支护，顶板条件不好时，必须停机支护，不能实现掘进机截割与永久支护平行作业。

5、德国研制的单轨吊架棚机。可以实现永久支护的机械化操作，避免人员进入无支护区作业，但该设备结构太复杂，外形尺寸大，只能适用于大断面巷道施工，支护与掘进截割在同一区域，相互干挠，影响平行作业效率。

6、TBM岩石掘进机有敝开式、双护盾、单护盾等，遂道施工临时支护形式是与全断面截割掘进机一体化的支护方式。该支护方式掘进迎头对顶帮的支护是通过护盾全长对围岩的整体支撑、收缩、前移、再支撑，反复支撑易破坏围岩，仅适用于拐弯曲率半径大、大断面、围岩条件较好的遂道施工，遇断层、破碎带易被卡住。

发明内容

针对上述问题，本发明公布了一种可用于掘进工作面掘进机作业区临时支护，也可用于长壁工作面两道超前支护的折叠伸缩式巷道液压支架，能够实现临时支护与掘进机截割同步平行作用，大大提高掘进效率和安全性。

本发明采用的技术方案如下:

一种折叠伸缩式巷道液压支架，包括顶梁、两个角梁、两个侧护板、两个侧支撑和底座，在所述的顶梁的两端各铰接一个角梁，所述的角梁另一端铰接在侧护板上，所述侧护板铰接侧支撑，所述的侧支撑的底部球铰于底座上，顶梁和角梁间的旋转角通过限位挡块使其旋转限制在支撑结构许可的安全角范围内，且角梁与侧护板铰接内侧设有限制侧护板向内转动的开口的加楔，底座上带有抗滑装置。

所述的折叠伸缩式巷道液压支架在支撑状态的形状与巷道断面一致，在对巷道顶板支护的同时实现对两侧的主动支护，且支架的安撤搬运是通过支架辅助安撤搬运装置将工作支架降架垂直于巷道走向折叠收缩，并保持该状态在有工作支架支护的支护区沿巷道走向移动至前方再架设，实现前支后回循环使用。

所述的侧支撑按其单侧立柱数量包括单立柱和双立柱两种；按其有无抗侧向载荷能力包括伸缩箱型结构和立柱两种形式；按立柱内活柱数量包括单伸缩立柱和双绅缩立柱两种形式；按照对液压立柱的控制方式包括液压先导方式，对单个或单侧立柱分别进行控制和各立柱进回液并联在总进总回进行控制两种形式；立柱底部设有与底座联接的球铰。

有抗侧向载荷能力侧支撑包括内带液压千斤顶的伸缩箱型结构、内带液压千斤顶的伸缩双方钢结构和千斤顶外套圆钢伸缩结构三种形式，所谓外套圆钢伸缩结构是指外套圆钢一端与千斤顶活柱顶端固定为一体，千斤顶缸体在外套圆钢内伸缩。

当所述的侧支撑为液压支柱时，在其上设有液压插口，通过外接液压插管连接液压系统实现液压支架的升降。

所述的底座是弧形，有铸钢成型、钢材锻打成型或钢材焊接成型三种形式，其上设有与立柱配套连接的球铰，其下表面为凸凹形、条纹形或嵌入钢爪，以阻止与与巷道底板间的相对滑移。

所述的顶梁形状根据巷道断面围岩产状和岩性，有“一”字形、“人”字形或圆弧拱形三种形式。

所述的顶梁上带有若干个接顶千斤顶,或顶梁上、或顶梁和角梁上、或顶梁、角梁和侧板上带有气压垫或液压垫，以实现支架与巷道围岩的密实度接触。

所述的顶梁为型钢、或是型刚与钣材焊接的、或是钣材与钣材焊接的；且在顶梁两端上面设有限制角梁向外旋转的限位挡块。

所述的角梁是型钢、或是型刚与钣材焊接的、或是钣材与钣材焊接的。

所述的折叠伸缩式巷道液压支架的使用方法，如下：

（1）掘进机完成巷道全段面截割，同时在掘进机后方完成锚杆索网支护；

（2）通过液压支架辅助安撤搬运装置撤下临时支护区尾部的液压支架，运送至掘进迎头；

（3）通过液压支架辅助安撤搬运装置完成支架架设；

（4）重复步骤（1）~（3）。

本发明的有益效果如下：

本发明的支架工作状态的形状与巷道断面一致，支架对巷道顶板支护的同时实现对两帮的主动支护，支架各构件间的连接为铰接，支架的安撤运移可以通过支架辅助安撤运移装置将工作支架垂直于巷道走向折叠收缩降架，并保持该状态有工作支架支护的支护区沿巷道走向移动至前方再架设，以实现前支后回循环使用。

本发明可根据巷道断面围岩产状和岩性，将顶梁设置为“一”字形、“人”字形和圆弧拱形三种形式；本发明两侧支撑按其单侧立柱数量有单立柱和双立柱两种；按其有无抗侧向载荷能力有有抗侧向载荷能力和无抗侧向载荷能力两种形式。

侧护板上分别设有与角梁和立柱的铰接，角梁对侧护板的作用力可以分解为侧向载荷和以与立柱的铰接轴线为支点的力矩，通过角梁和侧护板结构将立柱的轴向支撑力变为对巷道顶、帮的支护力。

附图说明

图1 本发明结构图；

图2 限位挡块原理图；

图3 加楔铰接原理图；

图中：1 顶梁， 2角梁， 3底座， 4侧支撑， 5侧护板，6抗滑底座， 7限位铰接， 8限位挡块, 9 铰接楔块， 10加楔铰接，11巷道，12巷道顶板，13巷道底板。

具体实施方式

下面结合附图对本发明进行详细说明：

本发明在支撑状态的形状与巷道11断面一致，在对巷道顶板12支护的同时实现对两帮的主动支护，支架各构件间的连接为铰接，支架的安撤搬运是通过支架辅助安撤搬运装置将工作支架降架垂直于巷道走向折叠收缩，并保持该状态在有工作支架支护的支护区沿巷道11走向移动至前方再架设，实现前支后回循环使用。

本发明包括顶梁1、两个角梁2、两个侧护板5、两个侧支撑4和底座3组成，顶梁1与角梁2、角梁2与侧护板5、侧护板5与立柱间的联接为铰接，侧支撑4与底座3间的联接为球铰，角梁2和立柱铰接于侧护板上，通过该结构将立柱的轴向支撑力变为对巷道顶、帮的支护力，为保证支架支撑结构稳定，顶梁和角梁间的旋转角通过限位挡块8使其旋转限制在支撑结构许可的安全角范围内，角梁与侧护板铰接内侧设有开口加楔限制侧护板向内转动装置，通过加楔铰接的方式铰接在一起；底座3带有抗滑装置。

支架辅助安撤搬运装置为一般的搬运装置，属于现有技术。

本发明可根据巷道断面围岩产状和岩性，将顶梁1设置为“一”字形、“人”字形和圆弧拱形三种形式；

两个侧支撑4按其单侧立柱数量有单立柱和双立柱两种；按其有无抗侧向载荷能力有有抗侧向载荷能力和无抗侧向载荷能力两种形式；按立柱内活柱数量有单伸缩立柱和双伸缩立柱两种形式；按照对液压立柱的控制方式有用液压先导方式，对单个或单侧立柱分别进行控制和各立柱进回液并联在总进总回进行控制两种形式；立柱底部设有与底座3联接的球铰。

有抗侧向载荷能力侧支撑包括内带液压千斤顶的伸缩箱型结构、内带液压千斤顶的伸缩双方钢结构和千斤顶外套圆钢伸缩结构三种形式，所谓外套圆钢伸缩结构是指外套圆钢一端与千斤顶活柱顶端固定为一体，千斤顶缸体在外套圆钢内伸缩。

本发明的受力优势体现在：侧护板5上分别设有与角梁2和立柱的铰接，角梁2对侧护板5的作用力和以与立柱的铰接为支点的力矩，将立柱的轴向支撑力变为对巷道顶、帮的支护力。

本发明的侧支撑4为液压立柱，设有液压插口，通过外接液压插管连接液压系统实现液压支架的升降；

本发明的底座3是弧形，有铸钢成型、钢材锻打成型、和钢材焊接成型三种形式，其上设有与立柱配套连接的球铰，其下表面为凸凹形或条纹形，或嵌入钢爪，以阻止与巷道底板间的相对滑移。

顶梁1两端设有限位铰接7，顶梁是型钢、或是型刚与钣材焊接的、或是钣材与钣材焊接的；顶梁两端上面设有限制角梁向外旋转的限位挡块。

角梁2两端设有铰接，角梁2是型钢、或是型刚与钣材焊接的、或是钣材与钣材焊接的；角梁2与顶梁1铰接处设有限制其向外相对旋转的限位挡块，角梁2与侧护板5加楔铰接10，铰接内侧设有铰接楔块9可以限制侧护板向内转动的开口。

支架上设有液压插口，通过外接液压插管连接液压系统实现液压支架的升降。

底座3是弧形，有铸钢成型、钢材锻打成型、和钢材焊接成型三种形式，其上设有与立柱配套连接的球铰，其下表面为凸凹形或条纹形，或嵌入钢爪，以阻止与巷道底板13间的相对滑移。

折叠伸缩式巷道液压支架，其工作原理和使用步骤是：

（1）掘进机完成巷道全段面截割，同时在掘进机后方完成锚杆索网支护；

（2）通过液压支架辅助安撤搬运装置撤下临时支护区尾部的液压支架，运送至掘进迎头；

（3）通过液压支架辅助安撤搬运装置完成支架架设；

（4）重复步骤（1）~（3）。

Claims (9)

1.一种折叠伸缩式巷道液压支架，其特征在于：包括顶梁、两个角梁、两个侧护板、两个侧支撑和底座，在所述的顶梁的两端各铰接一个角梁，所述的角梁另一端铰接在侧护板上，所述侧护板铰接侧支撑，所述的侧支撑的底部球铰于底座上，顶梁和角梁间的旋转角通过限位挡块使其旋转限制在支撑结构许可的安全角范围内，且角梁与侧护板铰接内侧设有限制侧护板向内转动的楔块，底座上带有抗滑装置；

所述的折叠伸缩式巷道液压支架在支撑状态的形状与巷道断面一致，在对巷道顶板支护的同时实现对两帮的主动支护，且支架的安撤搬运是通过支架辅助安撤搬运装置将工作支架降架垂直于巷道走向折叠收缩，并保持该状态在有工作支架支护的支护区沿巷道走向移动至前方再架设，实现前支后回循环使用。

2.如权利要求1所述的折叠伸缩式巷道液压支架，其特征在于：所述的侧支撑按其单侧立柱数量包括单立柱和双立柱两种；按其有无抗侧向载荷能力包括有抗侧向载荷能力和无抗侧向载荷能力两种形式；按立柱内活柱数量包括单伸缩立柱和双绅缩立柱两种形式；按照对液压立柱的控制方式包括液压先导方式，对单个或单侧立柱分别进行控制和各立柱进回液并联在总进总回进行控制两种形式；侧支撑底部设有与底座联接的球铰。

3.如权利要求2所述的折叠伸缩式巷道液压支架，其特征在于：有抗侧向载荷能力侧支撑包括内带液压千斤顶的伸缩箱型结构、内带液压千斤顶的伸缩双方钢结构和千斤顶外套圆钢伸缩结构三种形式，所谓千斤顶外套圆钢伸缩结构是指外套圆钢一端与千斤顶活柱顶端固定为一体，千斤顶缸体在外套圆钢内伸缩。

4.如权利要求3所述的折叠伸缩式巷道液压支架，其特征在于：当所述的侧支撑为液压支柱时，在其上设有液压插口，通过外接液压插管连接液压系统实现液压支架的升降。

5.如权利要求1所述的折叠伸缩式巷道液压支架，其特征在于：所述的底座是弧形，有铸钢成型、钢材锻打成型或钢材焊接成型三种形式，其上设有与侧支撑配套连接的球铰，其下表面为凸凹形、条纹形或嵌入钢爪，以阻止与巷道底板间的相对滑移。

6.如权利要求1所述的折叠伸缩式巷道液压支架，其特征在于：所述的顶梁的形状根据巷道断面围岩产状和岩性，包括“一”字形、“人”字形或圆弧拱形三种形式。

7.如权利要求1所述的折叠伸缩式巷道液压支架，其特征在于：所述的顶梁上带有若干个接顶千斤顶,或顶梁上、或顶梁和角梁上、或顶梁、角梁和侧护板上带有气压垫或液压垫，以实现支架与巷道围岩的密实度接触。

8.如权利要求1所述的折叠伸缩式巷道液压支架，其特征在于：所述的顶梁为型钢、或是型刚与钣材焊接的、或是钣材与钣材焊接的；且在顶梁两端上面设有限制角梁向外旋转的限位挡块。

9.如权利要求1所述的折叠伸缩式巷道液压支架，其特征在于：所述的角梁是型钢、或是型刚与钣材焊接的、或是钣材与钣材焊接的。