一种掘进工作面临时支护设备及其工作方法技术

一种掘进工作面临时支护设备及其工作方法，属于巷道支护领域，包括前探梁架，前探梁架包括三根方形钢管和用于连接三根方形钢管的连接杆，前探梁架前端设置至少四组连接杆，后端设置一组连接杆；中间的方形钢管上设有驱动机构，两侧的方形钢管上均设有导向机构，驱动机构上部固设有夹持装置，导向机构上部通过起落架也安装有夹持机构；位于前探梁架前端的四组连接杆上均匀设置有多组升降平台，两侧的方形钢管前端均设有凸起支架，前探梁架后端还设置有尾部调平装置。本发明专利技术将铺设锚网、钢带以及临时支护工作一并实现，有效避免了工人在空顶下作业，并且实现了临时支护设备的自主移动，对提高支护效率，减少人力以及劳动强度具有重要意义。

A kind of support equipment and its working method in face of tunneling work

【技术实现步骤摘要】
一种掘进工作面临时支护设备及其工作方法
本专利技术涉及一种掘进工作面临时支护设备及其工作方法，属于巷道支护

技术介绍
在巷道掘进过程中，井下巷道的支护工作是进行安全生产的重中之重。临时支护是指在永久支护没有架设之前，为防止顶板冒落而架设的支护，其目的在于保护施工人员的安全。目前煤矿临时支护大都采用前探梁支护，掘进机截割后退出，施工人员携带锚网、钢带，将二者挑起至巷道顶部，然后前探梁前移托起锚网和钢带，接着用实木加固，再进行打锚杆的操作，最后前探梁后移，掘进机再次进入进行掘进作业。此种临时支护方式工艺繁琐，劳动力需求大，时间长，存在空顶工作。
技术实现思路
针对现有技术的不足，本专利技术提供一种掘进工作面临时支护设备及其工作方法，将铺设锚网、钢带以及临时支护工作一并实现，有效避免了工人在空顶下作业，并且实现了临时支护设备的自主移动，对提高支护效率，减少人力以及劳动强度具有重要意义。本专利技术采用以下技术方案：一种掘进工作面临时支护设备，包括前探梁架，所述前探梁架包括三根沿巷道方向的方形钢管以及用于连接三根方形钢管且垂直于巷道方向的连接杆，前探梁架前端设置至少四组连接杆，后端设置一组连接杆；三根方形钢管沿巷道宽度均匀布置，中间的方形钢管上设置有驱动机构，两侧的方形钢管上均设置有导向机构，所述驱动机构上部固定设置有夹持装置，所述导向机构上部通过起落架也安装有夹持机构，夹持机构用于夹持巷道内已有锚杆；位于前探梁架前端的四组连接杆上均匀设置有多组升降平台，两侧的两根方形钢管前端均设置有凸起支架，凸起支架上用于放置钢带和锚网，即钢带和锚网可放置于左右两侧的凸起支架上，钢带和锚网中部位于升降平台上方，所述前探梁架后端还设置有尾部调平装置，用于支护过程的调平。优选的，所述升降平台的数量为至少6个，所述升降平台包括两个升降液压缸和位于两个升降液压缸上部的升降顶板，升降平台的升降液压缸可保持同步伸长，也可根据巷道复杂形势，调整伸长量，所述升降液压缸的底部固定于连接杆上，所述升降液压缸的伸长杆顶部通过多自由度连接件与升降顶板连接，保证升降顶板自调节以适应巷道顶部的复杂形状。此处的多自由度连接件可采用由一对相对方位为90°的普通铰链组成的连接件，或者现有技术中的万向接头，均不不影响本专利技术的实施，此处不再赘述。多自由度连接件可实现多自由度调节，保证升降顶板自调节以适应巷道顶部的复杂形势。升降平台用于工作时将钢带和锚网提升至巷道顶部，工人直接可打锚杆操作，同时升降平台能够提供临时支护作用，防止工人空顶作业。优选的，所述升降顶板优选为弧形，可与巷道的顶部弧形相对应。优选的，三根方形钢管未设置连接杆的部分底部均固定设置有倒U形导轨，作为导向机构与驱动机构的行走轨道，位于中间位置的方形钢管的上方固定安装有销轨，用于与驱动机构内部的驱动齿轮配合；所述驱动机构包括驱动箱体，所述驱动箱体的内部上方安装有与销轨配合的驱动齿轮，所述驱动箱体外侧设置有电机，电机的输出轴与驱动齿轮连接，带动驱动齿轮转动，从而实现销轨与驱动齿轮之间的相对运动；所述驱动箱体的内部下方安装有驱动定位轮，驱动定位轮通过销轴连接在驱动箱体的内部下方，并且，驱动定位轮位于倒U形导轨内，并能够沿倒U形导轨运动，优选为滚动。驱动箱体为倒U形结构，驱动齿轮和驱动定位轮均位于驱动箱体的内部空间内，驱动机构起支撑作用并用于驱动整个设备的移动。优选的，所述导向机构包括导向箱体，所述导向箱体的内部上方设置有与方形钢管相接触的导向轮，所述导向箱体的内部下方设置有定位轮，定位轮位于倒U形导轨内，并能够沿倒U形导轨运动，优选为滚动，导向机构起支撑和导向作用。优选的，所述夹持机构包括夹持底座，所述夹持底座上铰接有一对连接杆架，一对连接杆架另一端对应设置有一对夹持件，两个连接杆架之间铰接有双向液压缸。一对夹持件可随双向液压缸的伸缩绕铰接点进行一定的角度的摆动。优选的，夹持件优选为长方体结构，两个夹持件的前端中部均设置有用于夹持锚杆的半圆孔，其中一个夹持件的前端设置有凸起和嵌口，另一个夹持件的前端设置有对应的嵌口和凸起，以便在夹持锚杆时更加稳定，夹持时，锚杆位于闭合的圆孔内，锚杆的尾部设置有阻挡件，确保支护设备悬挂于巷道顶部，此阻挡件优选为锚杆自带的垫板，当锚杆尾部无垫板时，也可人为固定设置一个阻挡件，保证夹持后，夹持机构的闭合圆孔不会沿锚杆底部滑出。进一步优选的，所述起落架包括相互交叉的支撑杆，其交叉点铰接，支撑杆的上端铰接在夹持机构的夹持底座上，下端铰接在导向机构的导向箱体上方，所述交叉点底部设置有第一液压缸，该第一液压缸的底部固定于导向箱体上方，第一液压缸伸长杆的顶部顶在交叉点下方(伸长杆顶部可直接接触顶在交叉点下方，不产生连接，也可以铰接在交叉点下方位置，均不影响本专利技术的实施)，依靠第一液压缸的伸长和缩短，调整起落架的高度，起落架可根据巷道顶部锚杆的位置以及驱动机构上方夹持机构的位置，调整其上夹持机构(即导向机构上的夹持机构)的高度，保证在夹持时前探梁架保持左右平衡。进一步优选的，所述尾部调平装置的数量为两个以上，均匀分布于前探梁架后端的连接杆上，所述尾部调平装置包括第二液压缸和顶板，该第二液压缸底部固定在连接杆上，顶板通过多自由度连接件与第二液压缸的伸长杆连接。尾部调平装置上的多自由度连接件与升降平台上的多自由度连接件可选择同一种结构；尾部调平装置的具体调平过程为：当升降顶板将钢带、锚网送至巷道顶部的过程中，由于钢带、锚网的重力作用，前探梁架前端会往下倾斜，此时，尾部调平装置的第二液压缸与升降液压缸同时伸长，尾部调平装置的顶板会先顶在巷道顶部，随着升降液压缸和第二液压缸的继续伸长，升降顶板会将钢带、锚网逐渐送至巷道顶部，此时利用外力使得前探梁架的前后两端持平，在调平的同时，也将钢带、锚网送至巷道顶部。本专利技术还提供一种掘进工作面临时支护设备的工作方法，包括：起初，位于驱动机构和导向机构上方的夹持机构夹持住锚杆，并悬挂于巷道顶部，此时可利用起落架调整导向机构上夹持机构的高度，保证与驱动机构的夹持机构在协同工作时，前探梁架能够保证左右平衡，在两侧的凸起支架上按顺序依次放置钢带和锚网，钢带和锚网沿左右方向放置，钢带和锚网的中部位于升降平台上方，钢带和锚网两端垂下前探梁架的距离优选相等；掘进机截割后退出，掘进工作面临时支护设备工作，驱动机构的电机动作，驱动前探梁架向前移动，前探梁架移动到位后(当钢带和锚网移动到未支护部分时，即移动到位)，升降平台中的升降液压缸与尾部调平装置的第二液压缸同时升起，利用升降顶板将钢带、锚网送至巷道顶部，由于放入钢带和锚网后，前探梁架的前端会整体向下倾斜，为防止前探梁架发生倾斜，尾部调平装置中的第二液压缸升起后，将顶板送至巷道顶部，与巷道接触，并使得前探梁架的前端和后端形成平衡，起到调平作用，调平后，钢带和锚网刚好位于巷道未支护区域下方，且升降顶板起到了临时支护作用，工人在巷道前端未支护区域进行打锚杆操作，防止工人空顶作业；锚杆安装完成后，升降平台及尾部调平装置落下，紧接着，安装于驱动机构上方的夹持机构松开，位于导向机构的夹持机构继续夹持，掘进工作面临时支护设备由导向机构上方的夹持机构保持悬挂，此时，驱动机构的电机反转，此时，导向机构和前探梁架均不动，只有驱动机构在本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种掘进工作面临时支护设备，其特征在于，包括前探梁架，所述前探梁架包括三根沿巷道方向的方形钢管以及用于连接三根方形钢管且垂直于巷道方向的连接杆，前探梁架前端设置至少四组连接杆，后端设置一组连接杆；三根方形钢管沿巷道宽度均匀布置，中间的方形钢管上设置有驱动机构，两侧的方形钢管上均设置有导向机构，所述驱动机构上部固定设置有夹持装置，所述导向机构上部通过起落架也安装有夹持机构，夹持机构用于夹持巷道内已有锚杆；位于前探梁架前端的四组连接杆上均匀设置有多组升降平台，两侧的两根方形钢管前端均设置有凸起支架，凸起支架上用于放置钢带和锚网，所述前探梁架后端还设置有尾部调平装置，用于支护过程的调平。

【技术特征摘要】
1.一种掘进工作面临时支护设备，其特征在于，包括前探梁架，所述前探梁架包括三根沿巷道方向的方形钢管以及用于连接三根方形钢管且垂直于巷道方向的连接杆，前探梁架前端设置至少四组连接杆，后端设置一组连接杆；三根方形钢管沿巷道宽度均匀布置，中间的方形钢管上设置有驱动机构，两侧的方形钢管上均设置有导向机构，所述驱动机构上部固定设置有夹持装置，所述导向机构上部通过起落架也安装有夹持机构，夹持机构用于夹持巷道内已有锚杆；位于前探梁架前端的四组连接杆上均匀设置有多组升降平台，两侧的两根方形钢管前端均设置有凸起支架，凸起支架上用于放置钢带和锚网，所述前探梁架后端还设置有尾部调平装置，用于支护过程的调平。2.根据权利要求1所述的掘进工作面临时支护设备，其特征在于，所述升降平台的数量为至少6个，所述升降平台包括两个升降液压缸和位于两个升降液压缸上部的升降顶板，所述升降液压缸的底部固定于连接杆上，所述升降液压缸的伸长杆顶部通过多自由度连接件与升降顶板连接，保证升降顶板自调节以适应巷道顶部的复杂形势。3.根据权利要求2所述的掘进工作面临时支护设备，其特征在于，所述升降顶板为弧形，与巷道的顶部弧形相对应。4.根据权利要求1所述的掘进工作面临时支护设备，其特征在于，三根方形钢管未设置连接杆的部分底部均固定设置有倒U形导轨，位于中间位置的方形钢管的上方固定安装有销轨；所述驱动机构包括驱动箱体，所述驱动箱体的内部上方安装有与销轨配合的驱动齿轮，所述驱动箱体外侧设置有电机，电机的输出轴与驱动齿轮连接，带动驱动齿轮转动；所述驱动箱体的内部下方安装有驱动定位轮，驱动定位轮通过销轴连接在驱动箱体的内部下方，并且，驱动定位轮位于倒U形导轨内，并能够沿倒U形导轨运动。5.根据权利要求4所述的掘进工作面临时支护设备，其特征在于，所述导向机构包括导向箱体，所述导向箱体的内部上方设置有与方形钢管相接触的导向轮，所述导向箱体的内部下方设置有定位轮，定位轮位于倒U形导轨内，并能够沿倒U形导轨运动。6.根据权利要求5所述的掘进工作面临时支护设备，其特征在于，所述夹持机构包括夹持底座，所述夹持底座上铰接有一对连接杆架，一对连接杆架另一端对应设置有一对夹持件，两个连接杆架之间铰接有双向液压缸。7.根据权利要求6所述的掘进工作面临时支护设备，其特征在于，两个夹持件的前端中部均设置有用于夹持锚...

【专利技术属性】
技术研发人员：张鑫，于尚鑫，曾庆良，谢道祥，宋克楠，李旭，王通，马德建，葛红恩，
申请(专利权)人：山东科技大学，
类型：发明
国别省市：山东,37