煤矿巷道防护装置及其控制方法与流程

1.本发明涉及煤矿采掘设备技术领域，尤其涉及一种煤矿巷道防护装置及其控制方法。


背景技术：

2.我国现有煤矿中，很大一部分煤炭资源以井工开采方式开采，煤炭的开采首先需要布置复杂的巷道。当前我国大部分煤矿企业在巷道掘进工作中采用悬臂掘进机，然后通过带式转载机配合皮带运输机将掘进机截割产生的煤炭及石头运输到煤仓中，而巷道的支护则是在掘进机完成一个掘进作业循环后，掘进机后退一段距离，然后进行人工锚固。在此过程中，不仅需要进行巷道的掘进，还需要对巷道进行人工支护作业。在进行支护作业时，目前大多采用人工在掘进迎头端面附近支护，在进行松软煤层巷道支护时，存在迎头端面坍塌和落煤安全隐患，极易发生煤块砸人的安全事故。


技术实现要素：

3.为解决上述现有技术中存在的部分或全部技术问题，本发明提供一种煤矿巷道防护装置及其控制方法。技术方案如下：
4.第一方面，提供了一种煤矿巷道防护装置，包括：固定座，设置于掘进机的截割臂上；滑移架，可前后滑移地设置在所述固定座上；支架，可翻转地连接至所述滑移架的前端；展开架，连接在所述支架上，用于在展开状态下对迎头端面进行支护，并在支护结束后收拢至所述支架。
5.在一些可选的实现方式中，所述滑移架通过伸缩油缸进行驱动，所述支架通过翻转油缸进行驱动，所述展开架通过展开油缸进行驱动。
6.在一些可选的实现方式中，所述伸缩油缸、所述翻转油缸、所述展开油缸通过换向阀与所述掘进机的液压系统连接，用于在所述掘进机的液压系统驱动下动作。
7.在一些可选的实现方式中，所述换向阀之后设置有压力传感器，用于检测所述掘进机的液压系统是否供油。
8.在一些可选的实现方式中，所述伸缩油缸、所述翻转油缸和所述展开油缸内分别设置有位移传感器，用于检测油缸位移量。
9.第二方面，提供了一种如上任一项所述的煤矿巷道防护装置的控制方法，所述方法包括：
10.掘进机完成掘进作业后，截割臂落地；
11.滑移架向前伸出至最大行程；
12.支架向着远离滑移架的方向翻转至最大行程与迎头端面相抵；
13.展开架向支架的两端展开至最大行程对迎头端面进行支护；
14.锚护作业完成后，展开架收拢至贴紧支架；
15.支架向靠近滑移架的方向翻转至贴紧滑移架；
16.滑移架向后收缩至固定座上；
17.截割臂抬起继续进行掘进作业。
18.在一些可选的实现方式中，截割臂落地之后，通过控制换向阀使掘进机的液压系统向煤矿巷道防护装置供油，并通过压力传感器检测是否供油。
19.在一些可选的实现方式中，压力传感器检测到压力之后，控制换向阀，为伸缩油缸供油，通过伸缩油缸内置位移传感器检测伸缩油缸位移是否达到最大，达到最大则说明伸缩臂完全伸出，停止为伸缩油缸供油，否则说明伸缩油缸没有完全伸出，继续为伸缩油缸供油，直到检测到伸缩油缸内置位移传感器位移达到最大为止；
20.控制换向阀，为翻转油缸供油，通过翻转油缸内置位移传感器检测翻转油缸位移是否达到最大，达到最大则说明翻转油缸完全伸出，支架到达指定位置，停止为翻转油缸供油，否则说明翻转油缸没有完全伸出，继续为翻转油缸供油，直到检测到翻转油缸内置位移传感器位移达到最大为止；
21.控制换向阀，为展开油缸供油，通过展开油缸内置位移传感器检测展开油缸位移是否达到最大，达到最大则说明展开油缸完全伸出，展开架展开，停止为展开油缸供油，否则说明展开油缸没有完全伸出，继续为展开油缸供油，直到检测到展开油缸位移传感器位移达到最大为止，此时煤矿巷道防护装置的支护完成，后续由锚护工人进行锚护作业。
22.在一些可选的实现方式中，锚护工人完成锚护作业后，控制换向阀，为展开油缸卸荷，通过展开油缸内置位移传感器检测展开油缸位移是否达到回零，已经回零则说明展开架已经收回，停止为展开油缸卸荷，否则说明展开油缸没有完全收回，继续为展开油缸卸荷，直到检测到展开油缸内置位移传感器位移达到零点为止；
23.控制换向阀，为翻转油缸卸荷，通过翻转油缸内置位移传感器检测翻转油缸位移是否达到回零，已经回零则说明支架已经收回，停止为翻转油缸卸荷，否则说明翻转油缸没有完全收回，继续为翻转油缸卸荷，直到检测到翻转油缸内置位移传感器位移达到零点为止；
24.控制换向阀，为伸缩油缸卸荷，通过伸缩油缸内置位移传感器检测伸缩油缸位移是否达到回零，已经回零则说明伸缩架已经收回，停止为伸缩油缸卸荷，否则说明伸缩油缸没有完全收回，继续为伸缩油缸卸荷，直到检测到伸缩油缸内置位移传感器位移达到零点为止。
25.在一些可选的实现方式中，检测伸缩油缸内置位移传感器位移达到零点之后，控制换向阀复位，液压系统停止向煤矿巷道防护装置供油，并通过压力传感器检测是否停止供油，若是则开启掘进机继续进行掘进作业。
26.本发明技术方案的主要优点如下：
27.本发明提供的煤矿巷道防护装置及其控制方法，能够在掘进完成后通过伸缩架带动支架前移，然后支架翻转、展开架展开对迎头端面进行支护，锚护工人不需要在空顶下方作业，极大提高作业环境的安全性，同时可以减轻工人的劳动强度。
附图说明
28.此处所说明的附图用来提供对本发明实施例的进一步理解，构成本发明的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附
图中：
29.图1为本发明一实施例提供的煤矿巷道防护装置的支护状态主视图；
30.图2为本发明一实施例提供的煤矿巷道防护装置的收拢状态的主视图；
31.图3为本发明一实施例提供的煤矿巷道防护装置的收拢状态的俯视图；
32.图4为本发明一实施例提供的煤矿巷道防护装置的支护过程的控制流程图；
33.图5为本发明一实施例提供的煤矿巷道防护装置的收拢过程的控制流程图。
34.附图标记说明：
35.1-固定座、2-滑移架、3-支架、4-展开架、5-截割臂、6-伸缩油缸、7-翻转油缸、8-展开油缸。
具体实施方式
36.为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明具体实施例及相应的附图对本发明技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明的实施例，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，都属于本发明保护的范围。
37.以下结合附图，详细说明本发明实施例提供的技术方案。
38.第一方面，本发明实施例提供了一种煤矿巷道防护装置，如附图1至3所示，包括：固定座1，设置于掘进机的截割臂5上；滑移架2，可前后滑移地设置在固定座1上；支架3，可翻转地连接至滑移架2的前端；展开架4，连接在支架3上，用于在展开状态下对迎头端面进行支护，并在支护结束后收拢至支架3。
39.以下对本发明实施例提供的煤矿巷道防护装置的工作原理进行说明：
40.掘进机完成掘进作业后，截割臂5落地；滑移架2向前伸出至最大行程；支架3向着远离滑移架2的方向翻转至最大行程与迎头端面相抵；展开架4向支架3的两端展开至最大行程对迎头端面进行支护。此时，锚护工人可以在该煤矿巷道防护装置的支护下进行锚护作业。
41.锚护作业完成后，展开架4收拢至贴紧支架3；支架3向靠近滑移架2的方向翻转至贴紧滑移架2；滑移架2向后收缩至固定座1上；截割臂5抬起继续进行掘进作业。
42.综上，本发明实施例提供的煤矿巷道防护装置，能够在掘进完成后通过伸缩架带动支架3前移，然后支架3翻转、展开架4展开对迎头端面进行支护，锚护工人不需要在空顶下方作业，极大提高作业环境的安全性，同时可以减轻工人的劳动强度。
43.在本实施例的一些可选的实现方式中，滑移架2通过伸缩油缸6进行驱动，支架3通过翻转油缸7进行驱动，展开架4通过展开油缸8进行驱动。通过设置伸缩油缸6、翻转油缸7和展开油缸8，便于通过控制油缸的动作对支护过程进行控制。
44.其中，滑移架2可以通过滑轨机构等可滑移地设置在固定座1上，伸缩油缸6可以固定在固定座1上且其活塞杆与滑移架2连接且同轴设置，伸缩油缸6伸缩时即可带动滑移架2伸缩。
45.其中，支架3的一端可以通过转轴连接在滑移架2的前端，翻转油缸7的缸体可以与滑移架2铰接，活塞杆可以与支架3铰接，如此设置，翻转油缸7的活塞杆伸缩时，即可带动支架3绕滑移架2的前端转动实现翻转。
46.其中，作为一种示例，展开架4可以包括两个设置在支架3两端的架体，该两个架体可沿左右方向滑移，支架3两侧的架体向远离支架3的方向滑移即可展开，也即，右侧的向右滑移，左侧的向左滑移时即可展开，反之则收拢。此时展开油缸8的数量可以为两个，缸体固定在支架3上，两个活塞杆分别与两侧的架体连接驱动架体滑移即可对展开或者收拢进行控制。
47.作为另一种示例，展开架4也可以为多根管体交错形成的可折叠护栏，展开油缸8向展开架4的边缘施加推力或者拉力，即可控制展开架4展开或者收拢。
48.在本实施例的一些可选的实现方式中，伸缩油缸6、翻转油缸7、展开油缸8通过换向阀与掘进机的液压系统连接，用于在掘进机的液压系统驱动下动作。掘进结束后，通过换向阀将掘进机的液压系统与煤矿巷道防护装置接通，为各个油缸供油。支护作业结束后，再通过切换换向阀手柄，停止为煤矿巷道防护装置供油。如此设置，煤矿巷道防护装置的动作通过掘进机的液压系统驱动，可以简化设备结构，降低体积，提高集成度。
49.其中，本实施例可以包括用于切换液压系统向煤矿巷道防护装置供油或者向掘进机供油的总换向阀。还可以包括用于控制伸缩油缸6动作的第一换向阀、用于控制翻转油缸7动作的第二换向阀、用于控制展开油缸8动作的第三换向阀。
50.可选地，换向阀之后可以设置有压力传感器，用于检测掘进机的液压系统是否供油。如此设置，在掘进结束后，压力传感器检测到压力可以确保液压系统向煤矿巷道防护装置供油可以开始支护作业。结束支护后，压力传感器检测不到压力可以确保液压系统向掘进机供油可以继续掘进，可靠性和安全性较高。
51.该压力传感器可以设置在总换向阀之后，第一换向阀、第二换向阀和第三换向阀之前。
52.在本实施例的一些可选的实现方式中，伸缩油缸6、翻转油缸7和展开油缸8内分别设置有位移传感器，用于检测油缸位移量。通过设置位移传感器，可以在进行支护时确定各油缸是否达到最大行程，确保滑移架2、支架3和展开架4均能移动到位。在收拢状态时，可以确定各油缸是否回零，确保滑移架2、支架3和展开架4均能收拢到位。
53.第二方面，本发明实施例提供了一种如上任一项所述的煤矿巷道防护装置的控制方法，该方法包括：
54.掘进机完成掘进作业后，截割臂5落地；
55.滑移架2向前伸出至最大行程；
56.支架3向着远离滑移架2的方向翻转至最大行程与迎头端面相抵；
57.展开架4向支架3的两端展开至最大行程对迎头端面进行支护；
58.锚护作业完成后，展开架4收拢至贴紧支架3；
59.支架3向靠近滑移架2的方向翻转至贴紧滑移架2；
60.滑移架2向后收缩至固定座1上；
61.截割臂5抬起继续进行掘进作业。
62.综上，本发明实施例提供的煤矿巷道防护装置的控制方法，能够在掘进完成后通过伸缩架带动支架3前移，然后支架3翻转、展开架4展开对迎头端面进行支护，锚护工人不需要在空顶下方作业，极大提高作业环境的安全性，同时可以减轻工人的劳动强度。
63.以下对本发明实施例提供的煤矿巷道防护装置的控制方法进行详细阐述：
64.参见附图4，展开支护过程：掘进机完成掘进作业后，掘进机截割臂5落地，截割电机停止工作，然后通过控制换向阀(具体可以为总换向阀)，为煤矿巷道掘进防护装置供油，接着通过加装在换向阀后的压力传感器检测煤矿巷道掘进防护装置是否供油，如果没有供油，则重新为煤矿巷道掘进防护装置供油，如果已经有压力，则进入下第二步；控制换向阀(具体可以为第一换向阀)，为伸缩油缸6供油，通过伸缩油缸6内置位移传感器检测伸缩油缸6位移是否达到最大，达到最大则说明滑移架2完全伸出，停止为伸缩油缸6供油，否则说明伸缩油缸6没有完全伸出，继续为伸缩油缸6供油，直到再次检测伸缩油缸6内置位移传感器位移达到最大，进入第三步；控制换向阀(具体可以为第二换向阀)，为翻转油缸7供油，通过翻转油缸7内置位移传感器检测翻转油缸7位移是否达到最大，达到最大则说明翻转油缸7完全伸出，支架3到达指定位置，停止为翻转油缸7供油，否则说明翻转油缸7没有完全伸出，继续为翻转油缸7供油，直到再次检测翻转油缸7内置位移传感器位移达到最大，进入第四步；控制换向阀(具体可以为第三换向阀)，为展开油缸8供油，通过展开油缸8内置位移传感器检测展开油缸8位移是否达到最大，达到最大则说明展开油缸8完全伸出，展开架4展开，增大支护面积，停止为展开油缸8供油，否则说明展开油缸8没有完全伸出，继续为展开油缸8供油，直到再次检测展开油缸8位移传感器位移达到最大，实现支护，锚护工人可以继续进行锚护作业。
65.参见附图5，当锚护工人完成锚护作业时，工人撤离到安全区域，煤矿巷道防护装置收回，先进行第一步，控制换向阀(具体可以为第三换向阀)，为展开油缸8卸荷，通过展开油缸8内置位移传感器检测展开油缸8位移是否达到回零，已经回零则说明展开架4已经收回，停止为展开油缸8卸荷，否则说明展开油缸8没有完全收回，继续为展开油缸8卸荷，直到再次检测展开内置位移传感器位移达到零点，进入第二步；控制换向阀(具体可以为第二换向阀)，为翻转油缸7卸荷，通过翻转油缸7内置位移传感器检测翻转油缸7位移是否达到回零，已经回零则说明支架3已经收回，停止为翻转油缸7卸荷，否则说明翻转油缸7没有完全收回，继续为翻转油缸7卸荷，直到再次检测翻转油缸7内置位移传感器位移达到零点，进入第三步；控制换向阀(具体可以为第一换向阀)，为伸缩油缸6卸荷，通过伸缩油缸6内置位移传感器检测伸缩油缸6位移是否达到回零，已经回零则说明煤矿巷道掘进防护装置已经收回，停止为伸缩油缸6卸荷，否则说明伸缩油缸6没有完全收回，继续为伸缩油缸6卸荷，直到再次检测伸缩油缸6内置位移传感器位移达到零点，进入第四步，控制掘进机上为煤矿巷道掘进防护装置供油的换向阀(具体可以为总换向阀)复位，通过压力传感器检测是否停止供油，否则控制换向阀复位，是则说明已停止为煤矿巷道防护装置供油，可以开启掘进机继续进行掘进作业。
66.需要说明的是，在本文中，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。此外，本文中“前”、“后”、“左”、“右”、“上”、“下”均以附图中表示的放置状态为参照。
67.最后应说明的是：以上实施例仅用于说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管
参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。