一种移动超前支护系统及支护方法与流程

1.本发明涉及巷道支护技术领域，尤其涉及到一种移动超前支护系统及支护方法。


背景技术：

2.目前，煤矿巷道主要采用超前支护、掘进机作业（掘进机掘进、出渣）、永久支护的方式进行掘进作业，主要存在如下问题：一是超前支护时间长、造成空顶时间长、存在顶板安全隐患；二是掘进需要等待超前支护完成后方能进行，作业不连续，从而造成作业效率低。


技术实现要素：

3.针对传统作业方式存在的上述问题，本发明提供一种移动超前支护系统及支护方法，缩短了超前支护和空顶时间，实现掘进工艺的连续化作业。
4.本发明是通过如下技术方案实现的，提供一种移动超前支护系统，包括移架单元和沿巷道长度方向依次排布的若干双支护架体，所述双支护架体包括固接为一体的两单体支架，两单体支架沿巷道长度方向排布；所述单体支架包括弧形顶杆、分别通过上横铰轴铰接于弧形顶杆两端的侧杆，以及通过下横铰轴铰接于侧杆下端的顶升油缸，弧形顶杆和两侧杆形成与巷道截面适配的拱形，弧形顶杆上安装有驱动侧杆绕上横铰轴向拱形内侧转动的第一伸缩装置；所述移架单元包括工作平台和驱动工作平台沿巷道长度方向移动的驱动装置，所述工作平台上安装有第二伸缩装置，所述第二伸缩装置的伸出部沿竖向伸缩，且在第二伸缩装置的伸出部上安装有位于弧形顶杆下方的夹杆装置。
5.本方案通过双支护架体作为支护件，提高了支护效率，增大了每次超前移架后的有效支撑长度，实际作业时，通过夹杆装置夹持双支护架体，通过顶升油缸和第一伸缩装置的缩短，减小双支护架体的外廓尺寸，通过第二伸缩装置的缩短，降低双支护架体的高度，使双支护架体可以从其他双支护架体下方的空间通过，使得后端的双支护架体通过工作平台的移动直接移动掘进工作面前端，大幅提高了移架效率。
6.作为优化，双支护架体中两单体支架的弧形顶杆通过连接杆固接，夹杆装置的夹口与连接杆适配。本优化方案通过设置的连接杆将两单体支架固接为一体，通过夹杆装置对连接杆的夹紧实现对双支护架体的夹持，结构设置更加简单，两单体支架分别固接于连接杆的两端，提高了双支护架体被夹持时的平衡性。
7.作为优化，夹杆装置包括安装于第二伸缩装置伸出部的底架、转动连接在底架左右两侧的夹爪，以及驱动两侧夹爪相对转动的驱动夹紧装置，两侧夹爪的上部形成与连接杆相适配的夹口，夹口下方设有与底架固接且支撑所述连接杆的支撑部。本优化方案的夹杆装置结构简单，利用驱动夹紧装置带动底架两侧的夹爪转动，对连接杆进行夹紧，通过设置支撑部对连接杆底部进行支撑，对连接杆的横向及向下移动进行限制，从而提高了对双支护架体夹持的稳定性，避免双支护架体在移架过程中掉落。
8.作为优化，底架的左右两侧分别穿设有上横轴，夹爪通过所述上横轴与底架转动
连接，夹爪上还穿设有位于上横轴下方的下横轴；所述驱动夹紧装置为伸缩缸，伸缩缸的两端分别与底架两侧的下横轴转动连接。本优化方案的设置，通过伸缩缸的伸长，同时实现对两侧夹爪的驱动，提高了两侧夹爪动作的同步性，进一步提高夹持效率。
9.作为优化，所述连接杆为两件，且两件连接杆关于弧形顶杆的竖直中线对称；所述支撑部包括两支撑轴，且两支撑轴沿巷道宽度方向延伸。本优化方案连接杆数量及相对位置的设置，更方便保证支撑的平衡，将支撑部设置为两支撑轴，使支撑部与连接杆的接触部位为弧形，同时便于提高双支护架体的稳定性。
10.作为优化，驱动装置为单轨吊，移动超前支护系统还包括与单轨吊适配的后导轨，以及穿设固定在巷道顶部的若干吊杆，各吊杆沿巷道长度方向排布，所述后导轨安装在吊杆的下端，且后导轨位于各双支护架体所形成的支护段后方；双支护架体上吊设有位于弧形顶杆下方且沿巷道长度方向延伸的轨道梁，各双支护架体上的轨道梁形成沿巷道长度方向延伸且与单轨吊适配的前导轨，前导轨和后导轨同轴；单轨吊上设有至少两滚轮座，且两滚轮座之间的距离大于轨道梁的长度。
11.本优化方案采用单轨吊作为驱动装置，结构简单，方便控制，通过设置的后导轨，给单轨吊提供初始支撑，通过各双支护架体上的轨道梁形成的前导轨，给单轨吊的移架提供导向和支撑，在移架的同时实现了后端轨道梁的前移，无需额外设置轨道，降低了成本；通过将单轨吊的滚轮座设置为至少两个，保证了单轨吊在前导轨和后导轨之间的可靠移动。
12.作为优化，轨道梁的顶部与同一双支护架体中的两弧形顶杆分别连接，轨道梁的一端固设有楔形插头，另一端设有与楔形插头适配的插孔。本优化方案通过设置楔形插头和插孔，在将后端的双支护架体移至掘进前端工作面时，便于与其他双支护架体上的轨道梁对接，以保证前导轨的平顺。
13.本方案还提供一种移动超前支护方法，包括如下方面：1、沿巷道长度方向依次安装双支护架体，形成支护段，在支护段后方的巷道顶部安装吊杆，在吊杆下端安装各节轨道体，使各节轨道体形成后导轨，将单轨吊安装在后导轨上；2、需要向前移架时，移动单轨吊，使夹杆装置移至后端双支护架体的连接杆下方，第二伸缩装置推动夹杆装置上移，至支撑部顶至连接杆，然后通过伸缩缸的伸长，使两侧的夹爪对连接杆进行夹持；顶升油缸、第一伸缩装置和第二伸缩装置缩回，使被夹持的双支护架体外廓尺寸缩小；3、利用单轨吊将被夹持的双支护架体移至支护段前端，顶升油缸和第一伸缩装置伸长，使双支护架体对巷道形成支护，同时将该双支护架体的轨道梁与后侧轨道梁对正，然后，伸缩缸缩短，第二伸缩装置缩回，单轨吊移至支护段后方；4、后端的双支护架体与后导轨的间距大于单轨吊的两滚轮座间距时，将后端的轨道体移至后导轨的前端，并在后端的双支护架体与后导轨之间安装新的吊杆。
14.本发明的有益效果为：将两单体支架连接成整体而形成双支护架体，提高了每次移架后对空顶区的有效支护长度，提高了顶板管理的安全性，通过将单体支架设置为相互铰接的五段式结构，实现了单体支架外廓尺寸的缩小，从而使双支护架体的外廓尺寸在移架前缩小，使其能从其他双支护架体下方的空间通过，通过单轨吊将后端的双支护架体移
动至掘进前端，提高了移架的快捷性，实现掘进工艺的连续化作业，提高了巷道掘进的作业效率。
附图说明
15.图1为本发明移架状态示意图；图2为图1的侧视图；图3为本发明双支护架体收缩时结构示意图；图4为图3的侧视图；图5为移架单元结构示意图；图6为图5中i处放大图；图7为移架单元侧视图；图8为移架单元俯视图；图9为双支护架体结构示意图；图10 为双支护架体主视图；图11为图10中i处放大图；图12为图10中ⅱ处放大图；图13为夹杆装置结构示意图；图14为夹杆装置主视图；图中所示：1、双支护架体，1.1、顶升油缸，1.2、侧杆，1.3、第一伸缩装置，1.4、弧形顶杆，1.5、轨道梁，1.6、上横铰轴，1.7、端板，1.8、下横铰轴，1.9、连接杆，1.10、侧架，1.11、楔形插头，1.12、单体支架，2、前导轨，3、移架单元，3.1、驱动装置，3.2、后台板，3.3、锚固件盛放箱，3.4、前台板，3.5、第二伸缩装置，3.6、夹杆装置，3.61、底架，3.62、夹爪，3.63、驱动夹紧装置，3.64、下横轴，3.65、上横轴，3.66、支撑轴，3.7、接板，3.8、销轴，4、后导轨，5、吊杆。
具体实施方式
16.为能清楚说明本方案的技术特点，下面通过具体实施方式，对本方案进行阐述。
17.如图1~4所示一种移动超前支护系统，包括移架单元3和沿巷道长度方向依次排布的若干双支护架体1，各双支护架体形成支护段，支护段的后方设有后导轨，以及穿设固定在巷道顶部的若干吊杆5，各吊杆沿巷道长度方向排布，后导轨4安装在吊杆5的下端，为了方便使用，本实施例的后导轨包括若干节沿巷道长度方向依次排布的轨道体，轨道体通过水平吊轴吊设在吊杆下端，水平吊轴穿过吊杆和相邻轨道体上表面焊接的耳座。
18.如图9所示，双支护架体1包括固接为一体的两单体支架1.12，两单体支架1.12沿巷道长度方向排布。单体支架1.12包括弧形顶杆1.4、分别通过上横铰轴1.6铰接于弧形顶杆两端的侧杆1.2，以及通过下横铰轴1.8铰接于侧杆1.2下端的顶升油缸1.1，同一个双支护架体中两单体支架的弧形顶杆通过连接杆1.9固接，连接杆的两端分别与弧形顶杆焊接，连接杆1.9为两件，且两件连接杆关于弧形顶杆1.4的竖直中线对称。弧形顶杆1.4和两侧杆1.2形成与巷道截面适配的拱形，弧形顶杆上安装有驱动侧杆绕上横铰轴1.6向拱形内侧转动的第一伸缩装置1.3。上横铰轴1.6位于拱形的内侧，且上横铰轴1.6的轴向与巷道长度方
向一致，第一伸缩装置安装在弧形顶杆的底面且位于拱形内侧，第一伸缩装置伸长时，使弧形顶杆与侧杆形成刚性整体，第一伸缩装置缩回时，侧杆向内旋转收缩，第一伸缩装置采用液压油缸。本实施例的弧形顶杆和侧杆均为开口朝向拱形外侧的槽型板，以提高抗压强度。
19.两顶升油缸1.1均沿竖向设置，且分别铰接在两侧杆的下端，具体的，下横铰轴1.8位于侧杆的外侧，下横铰轴1.8的轴向与上横铰轴的轴向一致，侧杆的底面与顶升油缸的顶面接触。为了使弧形顶杆与侧杆之间，以及侧杆与顶升油缸之间贴合更加紧密，本实施例在弧形顶杆的两端、侧杆的两端和顶升油缸的上端均焊接有端板1.7，支护时，相邻的端板紧密接触。
20.为了提高两单体支架的整体性，本实施例沿巷道长度方向相邻的两侧杆通过侧架1.10固接为一体，侧架1.10的两端分别与前后两侧杆焊接。
21.双支护架体上吊设有位于弧形顶杆下方且沿巷道长度方向延伸的轨道梁1.5，各双支护架体上的轨道梁形成沿巷道长度方向延伸且与单轨吊适配的前导轨2，前导轨和后导轨同轴，共同给移架单元的单轨吊移动提供支撑和导向。轨道梁的一端固设有楔形插头1.11，另一端设有与楔形插头适配的插孔，通过楔形插头和插孔的作用，降低了相邻支护单架体之间的对正难度。轨道梁的顶部与同一双支护架体中的两弧形顶杆分别连接，具体的，轨道梁的顶面焊接有两上支座，两弧形顶杆的底面分别焊接有与两上支座对应的下支座，相对应的上支座与下支座通过连接铰轴铰接，连接铰轴的轴向与轨道梁的长度方向一致。
22.如图5所示，移架单元3包括工作平台和驱动工作平台沿巷道长度方向移动的驱动装置3.1，本实施例的驱动装置3.1为单轨吊，后导轨4与单轨吊适配，单轨吊上设有至少两滚轮座，且两滚轮座之间的距离大于轨道梁的长度。工作平台上安装有第二伸缩装置3.5，第二伸缩装置3.5为两件，沿巷道宽度方向分布，本实施例的第二伸缩装置也采用液压油缸。第二伸缩装置3.5的伸出部沿竖向伸缩，且在第二伸缩装置的伸出部上安装有位于弧形顶杆下方的夹杆装置3.6，夹杆装置的夹口与连接杆1.9适配。
23.具体的，如图13所示，夹杆装置3.6包括安装于第二伸缩装置伸出部的底架3.61、转动连接在底架左右两侧的夹爪3.62，以及驱动两侧夹爪相对转动的驱动夹紧装置3.63，两侧夹爪的上部形成与连接杆相适配的夹口，夹口下方设有与底架固接且支撑所述连接杆的支撑部，所述支撑部包括两支撑轴3.66，且两支撑轴3.66沿巷道宽度方向延伸。底架3.61的左右两侧分别穿设有上横轴3.65，夹爪3.62通过所述上横轴3.65与底架转动连接，夹爪上还穿设有位于上横轴下方的下横轴3.64；所述驱动夹紧装置3.63为伸缩缸，伸缩缸的两端分别与底架两侧的下横轴3.64转动连接。
24.工作平台包括安装第二伸缩装置的前台板3.4和位于前台板3.4后方的后台板3.2，前台板和后台板均与驱动装置3.1连接，前台板上还固接有延伸至后台板的接板3.7，接板3.7上固接有沿竖向穿设于后台板的销轴3.8，前台板和后台板的上表面固设有锚固件盛放箱3.3。
25.使用本实施例移动超前支护系统进行的移动超前支护方法，包括如下方面：1、沿巷道长度方向依次安装双支护架体，形成支护段，在支护段后方的巷道顶部安装吊杆，在吊杆下端安装各节轨道体，使各节轨道体形成后导轨，将单轨吊安装在后导轨上；2、需要向前移架时，移动单轨吊，使夹杆装置移至后端双支护架体的连接杆下方，
第二伸缩装置推动夹杆装置上移，至支撑部顶至连接杆，然后通过伸缩缸的伸长，使两侧的夹爪对连接杆进行夹持；顶升油缸、第一伸缩装置和第二伸缩装置缩回，使被夹持的双支护架体外廓尺寸缩小；3、利用单轨吊将被夹持的双支护架体移至支护段前端，顶升油缸和第一伸缩装置伸长，使双支护架体对巷道形成支护，同时将该双支护架体的轨道梁与后侧轨道梁对正，然后，伸缩缸缩短，第二伸缩装置缩回，单轨吊移至支护段后方；4、后端的双支护架体与后导轨的间距大于单轨吊的两滚轮座间距时，将后端的轨道体移至后导轨的前端，并在后端的双支护架体与后导轨之间安装新的吊杆。
26.当然，上述说明也并不仅限于上述举例，本发明未经描述的技术特征可以通过或采用现有技术实现，在此不再赘述；以上实施例及附图仅用于说明本发明的技术方案并非是对本发明的限制，参照优选的实施方式对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，本技术领域的普通技术人员在本发明的实质范围内所做出的变化、改型、添加或替换都不脱离本发明的宗旨，也应属于本发明的权利要求保护范围。