一种实现掘支平行作业的临时支架搬运装置及工作方法与流程

1.本发明涉及一种临时支架搬运装置及其工作方法，尤其适用于矿山支护装备领域使用的一种实现掘支平行作业的临时支架搬运装置及工作方法。


背景技术：

2.掘进和回采是煤炭开采的两个重要环节，采掘技术及其装备水平直接关系到煤炭生产的能力和安全。高效机械化掘进与支护技术是保证矿井实现高产高效的必要条件，也是巷道掘进技术的发展方向。
3.我国巷道掘进工作面长期以来没有临时支护设备，大部分井下掘进工艺过程为掘进机截割一刀后停机，将掘进机撤出，工人携锚网、锚杆、锚网和锚杆钻机等设备进入前端，进行永久支护过程。该过程不仅浪费时间、效率低下，而且工人长时间空顶作业，严重威胁工人的人身安全。为解决掘进过程中掘进机总工作时间短、开机率低和避免矿井工人长时间空顶作业的问题，将巷道分为永久支护区和临时支护区。掘进机上方为临时支护区，掘进机工作后方为永久支护区。当掘进机截割巷道移动一段距离时，临时支护支架随掘进机一起移动，掘进机后方的临时支护区变成永久支护区，以实现掘进和支护的平行作业，提高工作效率，保障煤矿工人的安全。
4.当前，永久支护的工艺和设备已经趋于成熟，顶梁自伸缩式巷道液压临时支护支架(cn103758522a)也成功解决了临时支护支架结构复杂和对巷道围岩的反复支撑破坏等问题，但是顶梁自伸缩式巷道液压临时支护支架的搬运仍存在所需工人劳动强度大、移架动作复杂、移架时间长和效率低效率低等问题。因此，迫切需要一种所需工人少、结构简单、移架时间短且能够实现自动移架的临时支护支架搬运装置。


技术实现要素：

5.针对现有技术的不足之处，提供一种随着随掘进机同步循环搬运支护装置，且结构简单，使用方便，直接可以在现有的掘进机上进行改装使用的一种实现掘支平行作业的临时支架搬运装置及工作方法。
6.为了实现上述目的，本发明的实现掘支平行作业的临时支架搬运装置，包括设置在掘进机顶部的搬运装置，以及与搬运装置匹配有多个临时支护支架，临时支护支架成组布置在掘进机当前工作位的上方支撑掘进巷道顶板，为掘进机提供安全掘进作业空间，所述的搬运装置包括对称布置的两条搬运移动部，两条搬运移动部沿掘进机前后中轴线设置，两条搬运移动部上分别设有抓取机构，抓取机构在搬运移动部上前后移动，随着掘进机的掘进不断抓取后方的临时支护支架搬运至掘进机前方新掘进出的空间用以支护；所述临时支护支架为折叠伸缩结构，当需要搬运时则进行折叠从而减少体积，当搬运到预设位置后则折叠打开并支撑顶板。
7.进一步，临时支护支架包括顶梁，顶梁内反向设有第一水平油缸和第二水平油缸，第一水平油缸通过第一滑板连接有作为伸缩立柱的第一垂直油缸，第二水平油缸通过第二
滑板连接有作为伸缩立柱的第二垂直油缸，其中第一滑板外侧链接有翼形的第一护帮板，第一护帮板通过设置在两侧的第一护帮板油缸和第三护帮板油缸开合折叠，第二滑板外侧链接有翼形的第二护帮板，第二护帮板通过设置在两侧的第二护帮板油缸和第四护帮板油缸开合折叠。
8.进一步，搬运移动部包括轨道部分以及移动部分，其中轨道部分包括搬运座和在销齿支撑架，搬运座上水平设置有推移油缸和销排支撑座，其中推移油缸一端与搬运座的端部连接，另一端与销排支撑座连接，通过推移油缸的伸缩推动或拉回搬运座，销排支撑座上通过挡圈固定有销排，移动部分设置在销排上，移动部分包括销齿支撑架，销齿支撑架内通过轴承和销齿轴设有与销排匹配并轨道移动的销齿，销齿轴与液压马达连接，液压马达设置在销齿支撑架外侧的马达支撑座上。
9.进一步，所述搬运座与销排支撑座底部之间通过滑轨连接，所述的滑轨包括设置在销排支撑座下方两侧的左滑靴和右滑靴，搬运座上两侧分别设有扣住左滑靴和右滑靴的滑移盖板，从而使带有左滑靴和右滑靴的销排支撑座能够在搬运座上方的滑轨中前后移动而不会出轨。
10.进一步，抓取机构为机械手，其包括机械手安装座，安装在两组搬运移动部的两个销齿支撑架上，其中机械手安装座上左右分别设有第一水平机械手和第二水平机械手，机械手安装座向上还设有垂直机械手，其中第一水平机械手和第二水平机械手分别通过第一水平机械手支撑油缸与第二水平机械手支撑油缸与机械手安装座连接，垂直机械手通过垂直机械手支撑油缸与机械手安装座连接。
11.进一步，所述第一水平机械手包括第一水平机械手固定部、第一水平机械手滑移部、第一水平机械手油缸、第一水平机械手活塞、第一水平机械手推移油缸和第一水平机械手套筒；其中第一水平机械手活塞通过一水平机械手推移油缸设置在第一水平机械手套筒内，第一水平机械手套筒端部与机械手安装座连接，第一水平机械手活塞端通过第一水平机械手油缸分别与第一水平机械手滑移部和第一水平机械手固定部相连形成前端部的夹持机构；
12.所述第二水平机械手包括第二水平机械手固定部、第二水平机械手滑移部、第二水平机械手油缸、第二水平机械手活塞、第二水平机械手推移油缸和第二水平机械手套筒；第二水平机械手活塞通过第二水平机械手油缸设置在第二水平机械手套筒内，第二水平机械手套筒端部与机械手安装座连接，第二水平机械手活塞端通过第二水平机械手油缸分别与第二水平机械手固定部和第二水平机械手滑移部相连形成前端部的夹持机构；
13.进一步，所述垂直机械手包括垂直机械手固定部、垂直机械手滑移部、垂直机械手油缸、垂直机械手活塞、垂直机械手推移油缸、垂直机械手套筒；垂直机械手活塞通过垂直机械手推移油缸设置在垂直机械手套筒内，垂直机械手套筒的端部与机械手安装座顶部连接，垂直机械手活塞端通过垂直机械手油缸分别与垂直机械手固定部和垂直机械手滑移部相连形成前端部的夹持机构。
14.进一步，所述第一水平机械手支撑油缸通过销轴一端与第一水平油缸套筒相连，另一端机械手安装座相连，起到支撑作用；所述第二水平机械手支撑油缸通过销轴一端与第二水平油缸套筒相连，另一端机械手安装座相连，起到支撑作用；所述垂直机械手支撑油缸通过销轴一端与垂直油缸套筒相连，另一端机械手安装座相连；所述机械手安装座内部
安装有驱动第一水平机械手支撑油缸、垂直机械手支撑油缸和第二水平机械手支撑油缸的液压马达。
15.一种实现掘支平行作业的临时支架搬运装置的工作方法，其包括以下步骤：
16.步骤一：初始状态下，所有临时支护支架全都处于支撑的状态，临时支护支架上方顶板铺有锚网，多个临时支护支架将掘进机完全遮覆在下方；当掘进机即将完成一个步距作业时，首先令位于掘进机尾部的临时支护支架的第一护帮板油缸和第三护帮板油缸、第二护帮板油缸和第四护帮板油缸收回，使第一护帮板和第二护帮板向临时支护支架中心侧旋转；然后将机械手在搬运移动部上移动直至尾部的临时支护支架下方，机械手的垂直机械手油缸伸出，使垂直机械手滑移部相对垂直机械手固定部移动实现垂直机械手张开，之后控制临时支护支架的第一垂直油缸和第二垂直油缸收回，使得顶梁脱离巷道顶板，顶梁被张开垂直机械手接住，收回垂直机械手油缸令垂直机械手抓紧顶梁，垂直机械手推移油缸伸出使垂直机械手带着临时支护支架向上运动，临时支护支架脱离地面；接着，第一水平油缸和第二水平油缸收回，使第一滑板和第二滑板向临时支护支架中心侧滑动收缩，完成临时支护支架的收缩折叠；然后控制第一水平机械手和第二水平机械手向两侧伸出分别通过端部的夹持装置抓住第一垂直油缸和第二垂直油缸，从而使临时支护支架被三支机械手固定；之后启动位于机械手安装座内的液压马达转动带动机械手安装座旋转一定角度并使收缩折叠后的临时支护支架跟随旋转相同角度；最后机器手抓取临时支护支架后利用液压马达转动带动销齿在销排上向掘进机前端移动，当销齿支撑架滑移到销排支撑座的最前端时，控制推移油缸的活塞杆伸出推动销排支撑座在搬运座中向前滑动，使得临时支护支架到达掘进机前端的预期指定位置；
17.步骤二：当移动的临时支护支架到达预期指定位置后，控制位于机械手安装座内的液压马达转动带动机械手安装座逆时针旋转使折叠后的临时支护支架恢复至与巷道截面平行设置；机器手的第一水平机械手和第二水平机械手松开第一垂直油缸和第二垂直油缸，然后控制第一水平油缸和第二水平油缸伸出,使第一滑板和第二滑板向两侧滑动展开；第一垂直油缸和第二垂直油缸伸长并接地，垂直机械手松开顶梁，第一垂直油缸和第二垂直油缸持续伸出使顶梁支撑巷道顶板；第一护帮板油缸和第三护帮板油缸、第二护帮板油缸和第四护帮板油缸伸出，使第一护帮板和第二护帮板向远离临时支护支架中心侧转动且支撑巷道侧面，完成该台临时支护支架的搬运；
18.步骤三：收回垂直机械手支撑油缸使得垂直机械手旋转至与掘进机呈水平方向，然后完全收回推移油缸使得销齿支承座收回，启动液压马达，带动销齿在销排上转动，使得机械手位于掘进机机尾处最后一个临时支护支架的正下方，最后将垂直机械手支撑油缸伸出，使得垂直机械手旋转至竖直方向；
19.步骤四：循环重复步骤一到步骤三，随着掘进机的推进在对掘进机外侧始终形成多个临时支护支架形成的永久支护空间，直至完成巷道的掘进和支护工作。
20.有效效果：1、搬运装置安装在掘进机上，搬运装置可随着随掘进机一起向前移动，且便于通过掘进机为基准确定支架的移动距离；2、搬运移动部采用两级结构，利用液压缸推动销排支撑座沿掘进机移动，解决轨道无法太长而不能将临时支护支架移动到掘进机前侧，即轨道过长会影响掘进机的正常工作；3、搬运移动部采用销齿销排的结构使得巷道顶板落下的煤矸可以从轨道上滑落，避免影响移架装置的运行，提高其工作的平稳性和使用
寿命；可以通过对现有掘进机进行改装使用，实施成本低。
附图说明
21.图1本发明实现掘支平行作业的临时支架搬运装置的结构示意图；
22.图2本发明的临时支护支架的主视图；
23.图3本发明的临时支护支架的左视图；
24.图4本发明的临时支护支架的俯视图；
25.图5本发明搬运移动部的主视图；
26.图6本发明搬运移动部的a-a剖视图；
27.图7本发明搬运移动部的左视图；
28.图8本发明搬运移动部的俯视图；
29.图9本发明搬运移动部推移油缸伸出销齿销排向前移动示意图；
30.图10本发明机械手主视图；
31.图11本发明机械手俯视图；
32.图12本发明垂直机械手的结构示意图。
33.图中：1-掘进机；2-临时支护支架；3-搬运移动部；4-机械手；201-第一护帮板油缸；202-第一护帮板；203-第一垂直油缸；204-第一滑板；205-第一水平油缸；206-顶梁；207-第二水平油缸；208-第二滑板；209-第二垂直油缸；210-第二护帮板油缸；211-第二护帮板；212-第三护帮板油缸；213-第四护帮板油缸；301-搬运座；302-推移油缸；303-销排支撑座；304-销齿；305-销齿支撑架；306-滑移盖板；307-销排；308-挡圈；309-左滑靴；310-右滑靴；311-马达支撑座；312-轴承；313-销齿轴；314-液压马达；401-第一水平机械手；402-第一水平机械手支撑油缸；403-机械手安装座；404-垂直机械手；405-垂直机械手支撑油缸；406-第二水平机械手支撑油缸；407-第二水平机械手；408-第一水平机械手固定部；409-第一水平机械手滑移部；410-第一水平机械手油缸；411-第一水平机械手活塞；412-第一水平机械手推移油缸；413-第一水平机械手套筒；414-第二水平机械手活塞；415-第二水平机械手套筒；416-第二水平机械手推移油缸；417-第二水平机械手油缸；418-第二水平机械手固定部；419-第二水平机械手滑移部；420-垂直机械手固定部；421-垂直机械手滑移部；422-垂直机械手油缸；423-垂直机械手活塞；424-垂直机械手推移油缸；425-垂直机械手套筒。
具体实施方式
34.下面附图对本发明的实施例做进一步说明。
35.如图1所示，本发明的一种实现掘支平行作业的临时支架搬运装置，包括设置在掘进机1顶部的搬运装置，以及与搬运装置匹配有多个临时支护支架2，临时支护支架2成组布置在掘进机1当前工作位的上方支撑掘进巷道顶板，为掘进机1提供安全掘进作业空间，所述的搬运装置包括对称布置的两条搬运移动部3，所述的搬运移动部3沿掘进机1前后中轴线设置，两条搬运移动部3上分别设有抓取机构，抓取机构在搬运移动部3上前后移动，随着掘进机1的掘进不断抓取后方的临时支护支架2搬运至掘进机1前方新掘进出的空间用以支护；所述临时支护支架2为折叠伸缩结构，当需要搬运时则进行折叠从而减少体积，当搬运
到预设位置后则折叠打开并支撑顶板。
36.如图2、图3和图4所示，临时支护支架2包括顶梁206，顶梁206内反向设有第一水平油缸205和第二水平油缸207，第一水平油缸205通过第一滑板204连接有作为伸缩立柱的第一垂直油缸203，第二水平油缸207通过第二滑板208连接有作为伸缩立柱的第二垂直油缸209，其中第一滑板204外侧链接有翼形的第一护帮板202，第一护帮板202通过设置在两侧的第一护帮板油缸201和第三护帮板油缸212开合折叠，第二滑板208外侧链接有翼形的第二护帮板211，第二护帮板211通过设置在两侧的第二护帮板油缸210和第四护帮板油缸213开合折叠。
37.如图5、图7、图8和图9所示，搬运移动部3包括轨道部分以及移动部分，其中轨道部分包括搬运座301和在销齿支撑架305，搬运座301上水平设置有推移油缸302和销排支撑座303，其中推移油缸302一端与搬运座301的端部连接，另一端与销排支撑座303连接，通过推移油缸302的伸缩推动或拉回搬运座301，销排支撑座303上通过挡圈308固定有销排307，移动部分设置在销排307上，移动部分包括销齿支撑架305，销齿支撑架305内通过轴承312和销齿轴313设有与销排307匹配并轨道移动的销齿304，销齿轴313与液压马达314连接，液压马达314设置在销齿支撑架305外侧的马达支撑座311上。
38.如图6所示，搬运座301与销排支撑座303底部之间通过滑轨连接，所述的滑轨包括设置在销排支撑座303下方两侧的左滑靴(309)和右滑靴310，搬运座301上两侧分别设有扣住左滑靴(309)和右滑靴310的滑移盖板306，从而使带有左滑靴(309)和右滑靴310的销排支撑座303能够在搬运座301上方的滑轨中前后移动而不会出轨。
39.如图10所示，抓取机构为机械手4，其包括机械手安装座403，安装在两组搬运移动部3的两个销齿支撑架305上，其中机械手安装座403上左右分别设有第一水平机械手401和第二水平机械手407，机械手安装座403向上还设有垂直机械手404，其中第一水平机械手401和第二水平机械手407分别通过第一水平机械手支撑油缸402与第二水平机械手支撑油缸406与机械手安装座403连接，垂直机械手404通过垂直机械手支撑油缸405与机械手安装座403连接。
40.如图11所示，所述第一水平机械手401包括第一水平机械手固定部408、第一水平机械手滑移部409、第一水平机械手油缸410、第一水平机械手活塞411、第一水平机械手推移油缸412和第一水平机械手套筒413；其中第一水平机械手活塞411通过一水平机械手推移油缸412设置在第一水平机械手套筒413内，第一水平机械手套筒413端部与机械手安装座403连接，第一水平机械手活塞411端通过第一水平机械手油缸410分别与第一水平机械手滑移部409和第一水平机械手固定部408相连形成前端部的夹持机构；
41.所述第二水平机械手407包括第二水平机械手固定部418、第二水平机械手滑移部419、第二水平机械手油缸417、第二水平机械手活塞415、第二水平机械手推移油缸416和第二水平机械手套筒414；第二水平机械手活塞415通过第二水平机械手油缸417设置在第二水平机械手套筒414内，第二水平机械手套筒414端部与机械手安装座403连接，第二水平机械手活塞415端通过第二水平机械手油缸417分别与第二水平机械手固定部418和第二水平机械手滑移部419相连形成前端部的夹持机构；
42.如图12所示，所述垂直机械手404包括垂直机械手固定部420、垂直机械手滑移部421、垂直机械手油缸422、垂直机械手活塞423、垂直机械手推移油缸424、垂直机械手套筒
425；垂直机械手活塞423通过垂直机械手推移油缸424设置在垂直机械手套筒425内，垂直机械手套筒425的端部与机械手安装座403顶部连接，垂直机械手活塞423端通过垂直机械手油缸422分别与垂直机械手固定部420和垂直机械手滑移部421相连形成前端部的夹持机构。
43.所述第一水平机械手支撑油缸402通过销轴一端与第一水平油缸套筒413相连，另一端机械手安装座403相连，起到支撑作用；所述第二水平机械手支撑油缸406通过销轴一端与第二水平油缸套筒414相连，另一端机械手安装座403相连，起到支撑作用；所述垂直机械手支撑油缸405通过销轴一端与垂直油缸套筒425相连，另一端机械手安装座403相连；所述机械手安装座403内部安装有驱动第一水平机械手支撑油缸402、垂直机械手支撑油缸405和第二水平机械手支撑油缸406的液压马达。
44.一种实现掘支平行作业的临时支架搬运装置的工作方法，其包括以下步骤：
45.步骤1：初始状态下，所有临时支护支架2全都处于支撑的状态，临时支护支架上方顶板铺有锚网，多个临时支护支架2将掘进机1完全遮覆在下方；当掘进机1即将完成一个步距作业时，首先令位于掘进机1尾部的临时支护支架2的第一护帮板油缸201和第三护帮板油缸212、第二护帮板油缸210和第四护帮板油缸213收回，使第一护帮板202和第二护帮板211向临时支护支架2中心侧旋转；然后将机械手4在搬运移动部3上移动直至尾部的临时支护支架2下方，机械手4的垂直机械手油缸422伸出，使垂直机械手滑移部421相对垂直机械手固定部420移动实现垂直机械手张开，之后控制临时支护支架2的第一垂直油缸203和第二垂直油缸209收回，使得顶梁206脱离巷道顶板，顶梁206被张开垂直机械手接住，收回垂直机械手油缸422令垂直机械手404抓紧顶梁206，垂直机械手推移油缸421伸出使垂直机械手403带着临时支护支架向上运动，临时支护支架脱离地面；接着，第一水平油缸205和第二水平油缸207收回，使第一滑板204和第二滑板208向临时支护支架中心侧滑动收缩，完成临时支护支架2的收缩折叠；然后控制第一水平机械手401和第二水平机械手407向两侧伸出分别通过端部的夹持装置抓住第一垂直油缸203和第二垂直油缸209，从而使临时支护支架2被三支机械手固定；之后启动位于机械手安装座403内的液压马达转动带动机械手安装座403折叠九十度从而使收缩折叠后的临时支护支架2跟随旋转九十度；最后机器手4抓取临时支护支架2后利用液压马达314转动带动销齿304在销排307上向掘进机1前端移动，当销齿支撑架305滑移到销排支撑座303的最前端时，控制推移油缸302的活塞杆伸出推动销排支撑座303在搬运座301中向前滑动，使得临时支护支架2到达掘进机1前端的预期指定位置；
46.步骤2：当移动的临时支护支架到达预期指定位置后，控制位于机械手安装座403内的液压马达转动带动机械手安装座403逆时针旋转使折叠后的临时支护支架2恢复至与巷道截面平行设置；机器手4的第一水平机械手401和第二水平机械手407松开第一垂直油缸203和第二垂直油缸209，然后控制第一水平油缸205和第二水平油缸207伸出,使第一滑板202和第二滑板211向两侧滑动展开；第一垂直油缸203和第二垂直油缸209伸长并接地，垂直机械手403松开顶梁206，第一垂直油缸203和第二垂直油缸(209)持续伸出使顶梁206支撑巷道顶板；第一护帮板油缸202和第三护帮板油缸212、第二护帮板油缸210和第四护帮板油缸213伸出，使第一护帮板202和第二护帮板211向远离临时支护支架中心侧转动且支撑巷道侧面，完成该台临时支护支架的搬运；
47.步骤3：收回垂直机械手支撑油缸405使得垂直机械手405旋转至与掘进机呈水平方向，然后完全收回推移油缸302使得销齿支承座收回，启动液压马达314，带动销齿304在销排307上转动，使得机械手位于掘进机1机尾处最后一个临时支护支架的正下方，最后将垂直机械手支撑油缸405伸出，使得垂直机械手405旋转至竖直方向；
48.步骤4：循环重复步骤1到步骤3，随着掘进机1的推进在对掘进机1外侧始终形成多个临时支护支架2形成的永久支护空间，直至完成巷道的掘进和支护工作。