一种可变角度超前支架及其组合支护方法技术

本发明专利技术提供一种可变角度超前支架及其组合支护方法，属于采矿设备中的超前支架技术领域，所述超前支架包括底座，底座采用龙门式箱型结构，底座包括顶梁支撑架，顶梁支撑架上设置有至少三个铰接点分别铰接顶梁倾角调节机构，顶梁倾角调节机构顶部设置有至少三个铰接点分别铰接顶梁；顶梁支撑架左右两侧固定连接支撑腿，支撑腿前后两侧铰接推移千斤顶；采用上轻下重的结构，使超前支架重心下移，提高支架的稳定性，并利用窄顶梁结构有效避让锚杆锚索，将顶梁沿着巷道倾向方向布置，底座沿着巷道走向方向布置，使顶梁实现对巷道顶板的充分接触，同时还可使底座实现顺利移架。同时还可使底座实现顺利移架。同时还可使底座实现顺利移架。

【技术实现步骤摘要】
一种可变角度超前支架及其组合支护方法


[0001]本专利技术属于采矿设备中的超前支架
，具体涉及一种可变角度超前支架及其组合支护方法。

技术介绍

[0002]根据煤矿安全规程要求：“采煤工作面所有安全出口与巷道连接处超前压力影响范围内必须加强支护，且加强支护的巷道长度不得小于20m”。目前大倾角工作面的下顺槽支护方式大部分还是采用单体支护，随着智能化的推进，单体支护已经不能满足智能化推进的要求，迫切需要支架代替单体，实现降低工人劳动强度，减人提效的要求。
[0003]大倾角工作面的下顺槽往往是沿着巷道顶板掘进，巷道顶板倾角为煤层倾角，而煤层倾角是变化的，通常大倾角工作面的巷道倾角变化范围在0到40度不等，适用于20度以下巷道倾角的下顺槽目前有两种超前支架。
[0004]一种是设置在转载机两侧的迈步式超前支架，其顶梁可旋转，旋转角度在20度以内，旋转角度超过20度后，其支架机构则不稳，使得油缸和结构件易损坏，具体的，与本专利技术最接近的为迈步式旋转顶梁超前支架：
[0005]1、其超前支架由顶梁、上连杆、前后连杆、底座、旋转座和油缸组成。
[0006]2、顶梁和上连杆之间通过旋转座相连，由旋转座来实现顶梁对巷道顶板倾角的适应。
[0007]3、其超前支架设置在转载机的两侧。
[0008]4、约需2～3组支架来实现超前支护20米的要求，首组支架通常通过推移千斤顶与转载机相连，前后组支架之间通过推移千斤顶相连，首组支架以转载机为支点，通过推移千斤顶的收回来实现首组支架的前移，待前架移动完毕后，前架接顶，将前后架间的推移千斤顶收回来实现后架的前移。
[0009]迈步式旋转顶梁超前支架用于大倾角工作面的下顺槽时，存在以下问题，首先，其适用于巷道顶板倾角的范围为0～20度，超过20度后支架立柱和结构件稳定性降低，无法正常使用；其次，前后组支架的前进过程中，需要反复支撑巷道顶板。
[0010]一种是整体龙门式超前支架，通过顶梁上部垫斜块，来适应巷道顶板倾角，但其适应性差，巷道顶板倾角的角度变化大时，易造成支架单侧接顶，使支架长期处于偏载的恶劣工况，具体的，与本专利技术最接近的为带斜顶的整体龙门式超前支架：
[0011]1、其超前支架由顶梁、上连杆、前后连杆、底座、斜顶和油缸等组成。
[0012]2、其超前支架顶梁和底座沿着巷道走向的方向布置。
[0013]3、底座中部敞开，放置转载机。
[0014]4、顶梁上部背着斜顶，角度不可调，根据矿方提供的平均角度来设置。
[0015]5、约需2～3组支架来实现超前支护20米的要求，首组支架通常通过推移千斤顶与转载机相连，前后组支架之间通过推移千斤顶相连，首组支架以转载机为支点，通过推移千斤顶的收回来实现首组支架的前移，待前架移动完毕后，前架接顶，将前后架间的推移千斤
顶收回来实现后架的前移。
[0016]带斜顶的整体龙门式超前支架用于大倾角工作面的下顺槽时，存在以下问题，首先，顶梁上部的斜顶适应性差，通常情况下不能和巷道顶板完全接触，可能是在巷道高帮侧接顶，也可能是在巷道低帮侧接顶，矿方在使用一段时间后，通常将斜顶摘掉不在使用；其次，支架长期处于偏载工况，易造成支架提前损坏，减少支架使用寿命；再次，前后组支架的前进过程中，同样需要反复支撑巷道顶板。
[0017]综上所述，现有技术中，超前支架对巷道倾角的适应性差，针对巷道倾角超过20度的下顺槽，目前没有合适的超前支架，而且，超前支架在行进过程中需要反复撑顶次数较多，造成巷道顶板的锚杆和锚索大面积损坏；为此，迫切需要开发一种在有限空间内，能够适用于巷道倾角超过20度的新型超前支架。

技术实现思路

[0018]本专利技术提供一种可变角度超前支架及其组合支护方法，采用上轻下重的结构，使超前支架重心下移，提高超前支架的稳定性，利用窄顶梁结构有效避让锚杆锚索，并将超前支架的顶梁沿着巷道倾向方向布置，将超前支架的底座沿着巷道走向方向布置，使顶梁实现对巷道顶板的充分接触，同时还可使底座实现顺利移架，并通过双推移千斤顶将多个超前支架收尾相接，无需借助外界辅助设备的干预即可完成超前支架的前移，操作简单，动作安全可靠，具有非常广泛的应用前景。
[0019]为了解决上述技术问题，本专利技术提供的技术方案为：
[0020]第一方面，本专利技术提供一种可变角度超前支架，包括底座，底座采用龙门式箱型结构，底座包括顶梁支撑架，顶梁支撑架上设置有至少三个铰接点分别铰接顶梁倾角调节机构，顶梁倾角调节机构顶部设置有至少三个铰接点分别铰接顶梁；
[0021]顶梁支撑架左右两侧固定连接支撑腿，支撑腿前后两侧铰接推移千斤顶；
[0022]顶梁支撑架位于巷道高帮侧的一侧设置有底调梁，底调梁连接伸缩调节装置，伸缩调节装置固定在顶梁支撑架上。
[0023]利用顶梁倾角调节机构承受超前支架的主要载荷，将顶梁受到的载荷传递到底座上，并利用顶梁倾角调节机构调节顶梁的倾角以适应巷道顶板倾向的变化，使顶梁沿着巷道倾向方向布置，实现超前支架与巷道顶板的充分接触，同时，利用底座支撑腿与推移千斤顶铰接，使底座沿着巷道走向方向布置，实现超前支架的顺利移架。
[0024]进一步地，顶梁倾角调节机构包括第一伸缩立柱、第二伸缩立柱，第一伸缩立柱上下两端分别铰接于顶梁左侧和顶梁支撑架左侧，第二伸缩立柱上下两端分别铰接于顶梁右侧和顶梁支撑架右侧。
[0025]通过调整顶梁支撑架左右两侧两伸缩立柱的伸缩长度来改变顶梁左右高低变化，以适应巷道倾角的变化，使超前支架可适用于45度以内的巷道倾角变化。
[0026]进一步地，顶梁倾角调节机构还包括四连杆机构，四连杆机构包括第一四连杆机构、第二四连杆机构，第一四连杆机构、第二四连杆机构对称设置于第一伸缩立柱、第二伸缩立柱两侧，第一四连杆机构分别与顶梁前侧、顶梁支撑架前侧铰接，第二四连杆机构分别与顶梁后侧、顶梁支撑架后侧铰接。
[0027]通过超前支架前后两侧四连杆机构的约束，可保证超前支架的顶梁不向前后偏
摆，在受到侧向力和顶梁对角作用的扭转载荷时，通过四连杆机构来承受，可有效支撑顶梁并保护第一伸缩立柱、第二伸缩立柱与顶梁柱窝连接的销轴组件。
[0028]进一步地，第一四连杆机构包括前上连杆，前上连杆上端铰接于顶梁前侧中部，前上连杆下端与前右板式连杆、前左板式连杆铰接，前右板式连杆、前左板式连杆分别铰接于顶梁支撑架前侧右方；
[0029]第二四连杆机构包括后上连杆，后上连杆上端铰接于顶梁后侧中部，后上连杆下端与后右板式连杆、后左板式连杆铰接，后右板式连杆、后左板式连杆分别铰接于顶梁支撑架后侧右方。
[0030]通过前后上连杆、前后右板式连杆、前后左板式连杆、顶梁支撑架两两铰接，构成四连杆机构，为顶梁提供前后两侧的辅助支撑。
[0031]进一步地，顶梁采用窄型箱式结构，顶梁重量占超前支架总重的1/6～1/8，底座重量占超前支架总重的1/2～1/3。
[0032]利用窄本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种可变角度超前支架，其特征在于，包括底座，底座采用龙门式箱型结构，底座包括顶梁支撑架，顶梁支撑架上设置有至少三个铰接点分别铰接顶梁倾角调节机构，顶梁倾角调节机构顶部设置有至少三个铰接点分别铰接顶梁；顶梁支撑架左右两侧固定连接支撑腿，支撑腿前后两侧铰接推移千斤顶；顶梁支撑架位于巷道高帮侧的一侧设置有底调梁，底调梁连接伸缩调节装置，伸缩调节装置固定在顶梁支撑架上。2.如权利要求1所述的可变角度超前支架，其特征在于，顶梁倾角调节机构包括第一伸缩立柱、第二伸缩立柱，第一伸缩立柱上下两端分别铰接于顶梁左侧和顶梁支撑架左侧，第二伸缩立柱上下两端分别铰接于顶梁右侧和顶梁支撑架右侧。3.如权利要求2所述的可变角度超前支架，其特征在于，顶梁倾角调节机构还包括四连杆机构，四连杆机构包括第一四连杆机构、第二四连杆机构，第一四连杆机构、第二四连杆机构对称设置于第一伸缩立柱、第二伸缩立柱两侧，第一四连杆机构分别与顶梁前侧、顶梁支撑架前侧铰接，第二四连杆机构分别与顶梁后侧、顶梁支撑架后侧铰接。4.如权利要求3所述的可变角度超前支架，其特征在于，第一四连杆机构包括前上连杆，前上连杆上端铰接于顶梁前侧中部，前上连杆下端与前右板式连杆、前左板式连杆铰接，前右板式连杆、前左板式连杆均铰接于顶梁支撑架前侧右方；第二四连杆机构包括后上连杆，后上连杆上端铰接于顶梁后侧中部，后上连杆下端与后右板式连杆、后左板式连杆铰接，后右板式连杆、后左板式连杆均铰接于顶梁支撑架后侧右方。5.如权利要求1所述的可变角度超前支架，其特征在于，顶梁采用窄型箱式结构，顶梁重量占超前支架总重的...

【专利技术属性】
技术研发人员：张京泉，魏宏伟，曹有勋，李吉堂，张树勇，胡晓峰，杨涛，李宇航，毕泗芳，张建如，吴忠，付志超，刘风波，
申请(专利权)人：郑州煤矿机械集团股份有限公司，
类型：发明
国别省市：