用于地下采矿的掩护支撑装置和为此的支撑表面元件

摘要

本发明涉及一种用于地下采矿的掩护支撑装置，包括作为支撑表面元件的掩护盖和至少一个地面承辊20，所述掩护盖和至少一个地面承辊20以铰接的形式连接并能够通过至少一个液压缸迫压在岩石上，该液压缸支撑在掩护盖和地面承辊20上的支承底盘8中，其中每个支撑表面元件包括焊接在一起的组件的焊接结构。为了在不增加总重下能够支撑更大的力，根据本发明，至少一个支撑表面元件包括作为焊接结构30的组件的、填充以固体的至少一个空心金属盒轮廓件22。本发明还涉及地面承辊和/或掩护盖的构造，它们具有至少一个填充以固体、优选是混凝土的空心金属盒轮廓件。

说明书

技术领域

本发明涉及用于地下采矿的掩护支撑装置，包括作为支撑表面元件的掩护盖和至少一个地面承辊，它们以铰接的形式经由连杆机构连接并能够通过至少一个液压缸迫压在需要保持打开的腔的周围的岩石上，该液压缸支撑在掩护盖和地面承辊上的支承底盘中，其中每个支撑表面元件包括焊接在一起的组件的焊接结构。本发明还涉及支撑表面元件，例如地面承辊或掩护盖，所述掩护盖用于地下采矿的掩护支撑装置，所述支撑表面元件包括焊接在一起的组件的焊接结构和用于支撑液压缸至少一个支承底盘，该液压缸可以迫压在另一个支撑表面元件上。

背景技术

可以通过液压缸调节它们的高度的掩护支撑装置已经在地下采矿中使用了几十年，通常包括两个地面承辊、连杆机构、采空区掩护部和单件式或多件式掩护盖，所述掩护盖以铰接的方式连接到采空区掩护部。该掩护盖通过延伸的、通常为两个有时候为四个的液压缸的作用而迫压在所谓的顶壁或顶板上，也即地下工作面的覆盖的岩石上，从而能够在地下岩石中保持通常被称为回采工作面的自由腔，以用于设置采运机。多个高度可调节的掩护支撑装置形成前进支撑，通过收回液压缸并通过使用支撑在采运机上的基本上水平定向的前进缸使得单个掩护支撑装置前进，从而可使该前进支撑向前运动或者可以向前推进采运机。

为经济地进行采矿，经常需要掩护支撑装置具有较大的支撑表面，其必须能够吸收相应较高的作用力，且本发明的目的在于提供掩护支撑装置以及作为该掩护支撑装置的支撑表面元件的掩护盖和/或地面承辊，从而使这样的掩护支撑装置满足上述需求。

发明内容

为实现这个和其他目的，根据本发明提供一个或两个支撑表面元件的焊接结构的至少一个组件，包括填充以固体的空心金属盒轮廓件。填充以固体的空心金属盒轮廓件的使用则可能实现下述效果：即，通过岩石或液压缸提供到支撑表面的作用力以特别有利的方式分布到需要支撑或者提供支撑的各个表面，也即顶板或地面。固体填充的结构部件允许所有的作用力均匀地分布在空心金属盒轮廓件的下侧或上侧。为空心金属盒轮廓件的腔填充以固体则在没有增加焊接结构或支撑表面元件的重量的情况下，能够同时确保支撑显著较高的压缩力以及弯曲力，这是因为足够用于空心金属盒轮廓件的壁厚显著地小于至今使用空心轮廓元件以增强地面承辊或掩护盖的情形下所需要的厚度。减小金属重量和金属内容物同时导致掩护支撑装置或掩护盖和/或地面承辊的制造成本的显著减小，但却可支撑更大的表面负载。

在特别优选的实施方式中，空心金属盒轮廓件具有矩形横截面，它的腔填充以固体。根据本发明使用的该空心金属盒轮廓件可以包括按米出售的材料，从而以成本有效的方式获得。根据一个可能的实施方式，固体可以包括松散的沙子、松散的颗粒或另一种松散的、未粘合的散装材料。当使用松散的材料时，则可通过闭合盖闭合空心金属盒轮廓件，在这种情形下，有利地提供补偿的可能性和/或再填充的可能性，以避免填充以固体的空心金属盒轮廓件内变空。一种补偿可能性例如可以通过能够互相撑牢的闭合盖等实现。

然而尤其优选的是给出实施方式，其中该固体包括混凝土、矿物铸件或通过粘合剂粘合的散装材料(例如沙子、砾石、钢纤维、烧结材料等)。最大经济优点通过使用合适的混凝土作为固体而提供，因为混凝土可以成本有效地生产，且因为混凝土使得其能够支撑高的压缩力，并且因为其可以同时确保空心盒轮廓件能够完全地填充以混凝土而基本上没有空气含量。

如同本质上已知的那样，原则上可能的是：用于连杆机构的连接接头、支承底盘和/或用于增强掩护支撑装置的支撑表面元件的侧部支柱(只)焊接到焊接结构上或空心金属盒轮廓件上。填充以粘合的固体(例如特别地混凝土)的空心金属盒轮廓件的使用提供进一步的好处，即：用于连杆机构的连接接头、用于液压缸的优选座状的支承底盘和/或所述侧部支柱可以以刚性的和集成粘合的方式另外部分地锚定在空心金属盒轮廓件内的粘合的固体中。为实现所述锚定，特别可能的是：至少一个突出的底切的锚件形成在连接接头和/或支承底盘上，其中该锚件插入通过在空心金属盒轮廓件的轮廓壁中的孔而进入到腔内，并固定地嵌入以防在固体中运动。为了确保定位稳定，连接接头或支承底盘能够以集成地粘合的方式锚定到空心金属盒轮廓件上，例如在硬化或固化的固体引入之前通过焊接点固定，然后是这样的情形，即：在永久运行中，比起纯粹焊接连接的情形，相应的焊接点不暴露于变化的负载，或者至少显著地较少暴露于变化负载。如果在固体中提供包括增强条、增强线缆、增强纤维或增强网的增强件的话是特别有利的。这同时提供了将所述锚件直接地连接到增强件上的可能性，例如在支承底盘处。这里，所述锚件能够可选地螺纹连接到增强件上或焊接到增强件上，或者所述锚件具有至少一个用于增强件的通孔。

根据一个实施方式，所述支撑表面元件可以设计为地面承辊，然后，在运行的使用中，空心金属盒轮廓件通过其位于地面上的底侧形成底部支撑表面是特别有利的。因此空心金属盒轮廓件的宽度优选对应于地面承辊的宽度，同时确定每个地面承辊的总支撑表面。根据有利的实施方式，该空心金属盒轮廓件可以在其上侧提供通孔，用于形成在接头座下侧的锚件通过，该接头座形成支承底盘。如果具有用于连杆机构尤其用于双纽线连杆的接头眼的组件装置焊接到空心金属盒轮廓件的外侧，其是特别有利的。因此此时，完成的地面承辊包括填充以混凝土或一些其他固体的空心金属盒轮廓件，该轮廓件本质上在地面承辊的整个长度上延伸，其中空心金属盒轮廓件的金属外壁同时用于焊接到功能组件装置上。作为替代，或者另外地，至少一个支撑表面元件可以由多部件式组成元件构成，所述多部件式组成元件包括多个固体填充的空心金属盒轮廓件。这样，例如，地面承辊还可以形成有多个填充有混凝土的空心金属盒轮廓件，然后它们依次锚定以形成地面承辊。该锚定可以通过焊缝或者另外通过其他连接元件发生。

使用多个空心金属盒轮廓件在形成掩护盖的支撑表面元件的生产或制造中尤其有利，因为掩护盖在一个表面上支承在覆盖的岩石上，该表面例如是相同的掩护支撑装置的所有地面承辊的支撑表面的六倍。填充以固体的组件可以有利地形成支撑表面元件的纵向支柱，其受到弯曲力的作用。在掩护支撑装置中尤其有利的是：构建中心凸缘的至少一个、优选两个固体填充的空心金属盒轮廓件定中心地焊接在盖板下面。这里，形成中心凸缘的空心金属盒轮廓件的横截面可以选择为显著地小于直接地形成地面承辊的空心金属盒轮廓件的横截面。构建侧部凸缘的至少一个另外的空心金属盒轮廓件(其优选也填充以固体)便利地焊接到盖板的下面，在中心凸缘的两侧上。然而，侧部凸缘也可以包括其他支撑轮廓部等。在掩护盖中，支承底盘也可以刚性地锚定在用于空心金属盒轮廓件的填充材料中，因为用于容纳液压缸的头部的支承底盘具有横向锚件，其接合通过在中心凸缘的侧壁中的通道开口，和/或通过在侧部凸缘的侧壁中的通道开口，进入形成这些凸缘的空心金属盒轮廓件的腔内，并在那里嵌入到固体中。

根据尤其有利的实施方式，中心凸缘只延伸在掩护盖或掩护板的后长度段上，在这种情况下，独立的支撑轮廓部可以焊接在掩护板的前长度段的下面。尤其有利的是该支撑轮廓部具有脚部，如果需要的话，该脚部通过基部插入到空心金属盒轮廓件内并优选锚定在固体中。如果需要，金属支柱等可以设置为在脚部上的增强件，而为在固体填充的空心金属盒轮廓件上的支撑轮廓部实现额外的支撑。这样的构造则能够使得在较大长度上自由地突出的掩护盖受到稳固地支撑以防弯曲。

在进一步的优化中，空心金属盒元件可以设置在支承底盘的前面和/或后面。然后，支撑轮廓部可以通过脚部特别地插入到设置在接头底盘前面的空心金属盒元件内，再次可能的是，这些盒元件填充以混凝土。所有这些支撑轮廓部可以包括一个或更多个例如具有T形轮廓的轮廓凸缘，以使掩护盖在采用最少材料的同时获得高的弯曲强度。在另一优选方案中，具有用于连杆机构的接头眼的连接件或支承支架可以紧固到后空心金属盒元件的后端。连接件优选也具有脚部，该脚部插入到相应空心金属盒元件的腔内并(还)刚性地锚定在那里。

附图说明

根据本发明的掩护支撑装置的进一步的优点和改进将从下面给出的优选实施方式的描述中变得显而易见，所述掩护支撑装置包括掩护盖和具有至少一个混凝土填充组件的地面承辊。所述实施方式示意性地示出在图中，其中：

图1是局部地剖开的侧视图，以示意性地高度简化的形式表示根据本发明的掩护支撑装置；

图2是透视图，其显示了图1的掩护支撑装置的下部，该下部具有根据本发明的作为支撑表面元件的两个地面承辊；

图3以另一个透视图表示图2的下部结构，局部地以分解图示的形式；

图4为用于地面承辊的具有锚件的支承底盘的透视图；

图5为图1中的掩护支撑装置的掩护盖的仰视透视图；

图6以部分剖面的形式显示了通过图5的掩护盖的偏心纵向剖视图；

图7表示通过图5的掩护盖的后部区域所作的竖向剖视图；和

图8表示图5的掩护盖的前视图。

具体实施方式

图1表示用于地下采矿的前进支撑或掩护支撑装置10。该掩护支撑装置10以本质上已知的方式包括掩护盖1、在盖接头2处以铰接的方式连接到掩护盖1的采空区掩护部3、包括多个连杆5、6的双纽线机构4和两个地面承辊20，其中可伸缩伸展的液压缸7在每种情形下设置在每个地面承辊20和掩护盖1之间。用于开采矿物岩石(例如煤炭、矿石等)的地下腔可以通过将掩护盖1和采空区掩护部3迫压在周围岩石上而保持开放。这里，掩护支撑装置10通过两个地面承辊20以本质上已知的方式直立在所谓的底壁或地面上，也即需要采矿的地下腔的底部，在图1中只有一个承辊可以看到。在地面承辊20和掩护盖1之间经由连杆机构4和采空区掩护部3的铰接连接确保高度可变的地下腔能够利用相同的掩护支撑装置10保持开放。该掩护盖1具有其前掩护区域11A，其相对远地突出超出地面承辊20的顶端21，从而用于开采矿物的采运机可以定位在在掩护盖1下面并在地面承辊20前面的保护区域中。在地下应用中，采用多个相同设计的掩护支撑装置10，它们可以都互相横靠地使用，并且通过依次进行前进运行，而可以在采矿方向上沿着前进的采矿通道独立地运动或前进。由于全部的岩石负载迫压在掩护盖1的上侧上，该上侧这里通过单件式的盖板12形成，液压缸7在其两端分别经由在地面承辊20上的座状的支承底盘8和在掩护盖1的下侧上的支承底盘9支撑。掩护盖1的宽度基本上确定基础表面，其可以通过掩护支撑装置10保持打开，并且在当前已知的掩护支撑装置的情形下，该宽度通常在1.50和2.50米之间，其中掩护盖的总体长度为大约3.50米到5.00米。由于地面承辊搁置在岩石底部(地面)且和掩护盖1迫压在顶部(顶面)上，地面承辊20和掩护盖1中每个均形成本发明上下文中的支撑表面元件，下文中将首先另外参考图2-4解释地面承辊的根据本发明结构，然后另外参考图5-8解释掩护盖的结构。

图2和3显示了下部结构，其总体上通过附图标记40表示，用于图1所示具有两个互相邻近地放置的间隔开的地面承辊20的掩护支撑装置10。从图中可以清楚地看到的是，两个地面承辊20每个都具有作为中心组件的空心金属盒轮廓件22，在本例中其具有矩形的横截面且其宽度B与高度H的尺寸比率为大约B/H＝5/3。两个空心金属盒轮廓件22的腔23在地面承辊20的整个长度上填充以作为固体的粘合的混凝土24，其中本例中由向下偏置的偏心设置的多排铁条组成的增强件25额外地设置在混凝土块24中，该混凝土块24填充腔23。通过在空心金属盒轮廓件22的腔23中充满混凝土24，比起未填充的空心盒轮廓件，空心盒轮廓件22的压缩强度显著地提高，即使空心金属盒轮廓件22的侧壁具有小的壁厚，因此，尽管空心金属盒轮廓件22具有较薄的壁厚，两个地面承辊20都可以吸收在运行过程中产生的所有弯曲力，例如由于地面中的沟槽或鞍形部或者铺设在周围的岩石碎片的原因所产生的弯曲力。

通过其外侧、底部和焊接结构30的构成部件，两个地面承辊20的空心金属盒轮廓件22同时形成，该焊接结构30每个具有外侧面板31和内侧面板32，它们焊接到空心金属盒轮廓件22的横向侧上，并且包括支承眼33和34，以能够将双纽线机构4(图1)的连杆(图1中的5、6)的下端安装到焊接结构30的支承面板31、32上。从图3的分解视图中可以清楚看到的是，在焊接到地面承辊20的空心金属盒轮廓件22之前，内支承面板和外支承面板31、32经由连接板35连接以形成用于一个地面承辊20的组件装置36，并形成用于另一个地面承辊20的镜面倒转设计的组件装置37。因此所述组件装置36、37可以在它们焊接到地面承辊20的空心金属盒轮廓件22之前预制。为在空心金属盒轮廓件22的横向侧和侧面板31、32之间获得特别有利的焊接连接，所述侧面板提供有纵向槽39，焊缝可以提供在所述纵向槽39的外周边缘上。然后，这两个组件装置36、37可以在安装状态下经由另外的中间板41互相连接，前进缸或推动缸也可以紧固到该中间板41上，以可选地向前推动采运机或者使掩护支撑装置前进。在所示的示例性实施方式中，这两个地面承辊20经由桥接支柱42另外地互相连接，该桥接支柱42设置在两个组件装置36、37的前侧，并焊接到空心金属盒轮廓件22的上侧。

在每个地面承辊20上还固定有座状接头底盘8，该座状接头底盘8以铰接的方式支撑液压缸(图1中的7)的下端，使得液压缸7可以根据地面承辊和掩护盖之间的距离而改变其角度位置。每个接头底盘8在其上侧具有沟槽状凹坑8A，用于容纳液压缸的下端。该座状接头底盘8详细地在图4中示出，并在其下侧45提供有坚固、集成地浇注的锚件46，该锚件46具有比连接短柱48更大直径的锚定盘47，该连接短柱48在锚定盘47和接头底盘8的下侧45之间。锚定盘47和连接短柱48不同的直径导致锚件46具有底切部，在安装状态下，所述底切部可以填充用于空心金属盒轮廓件22的填充材料，从而在本例中填充以混凝土。如果只是为将接头底盘8锚定到地面承辊20上的话，优选还采用焊接连接。

为了将锚件46嵌入在填充材料24(该填充材料24填充在空心金属盒轮廓件22中的腔23)中，如图3所示，在本例中，这些轮廓件的上侧各自提供圆形通孔26，如尤其在图1中示意性地示出的那样，在将混凝土引入到腔23之前，锚件46通过所述通孔插入。为提高定位精度，在引入混凝土(填充材料)和/或连接到设置在空心金属盒轮廓件22的腔23中的增强件25之前，接头底盘8最好通过焊接点固定。

在示出的示例性实施方式中，每个地面承辊20包括单个空心金属盒轮廓件22，所有添加部件焊接到其上，如果需要的话，也可螺纹连接到其上。作为替代，每个地面承辊也可以包括两个或更多个填充有混凝土的空心金属盒轮廓件，和/或每个地面承辊包括多腔空心盒轮廓件，其中只有一些腔填充以混凝土，以在地面承辊的总重量和弯曲强度之间实现最优关系。

现在将参见图5-8，其中示出了掩护盖10的优选示例性实施方式，其作为用于吸收施加到掩护盖1上的弯曲力的负载支承元件，再次包括至少一个空心金属盒轮廓件13，其腔14填充以混凝土，并且如果需要，填充以增强件。在显示掩护盖1的典型的实施方式中，两个分开的空心金属盒轮廓件13直接地设置在盖板12的下侧，它们相对于盖板12的中心纵向轴线对称，并在腔14中填充以混凝土15，如特别地在图7的横截面图中示出。这两个空心金属盒轮廓件13，它们相对于掩护盖的中心纵向轴线对称地设置，同时定中心地为掩护盖1形成中心凸缘16，然而在这里，中心凸缘16只延伸在掩护盖1或盖板12的后长度段11B上。两个另外的空心金属盒轮廓件17分别从掩护盖的外边缘偏置并与两个混凝土填充的空心金属盒轮廓件13间隔开地设置，所述两个另外的空心金属盒轮廓件17根据需要吸收的负载，可以或者填充以混凝土或一些其他固体，当其为空的空心轮廓件时，可以只焊接在盖板12的下面。外空心金属盒轮廓件17也只延伸在盖板12的后长度段11B上，大致地到达掩护盖1的中心，并且这两个外空心金属盒轮廓件17形成侧部凸缘用于吸收弯曲力。处于上面的仍为座状的支承底盘9(其集成地在凹槽底盘9A的两侧上布置有用于容纳紧固螺栓的眼9B)在每种情形下设置在形成所述中心凸缘的其中一个空心金属盒轮廓件13和形成所述侧部凸缘的空心金属盒轮廓件17之间。所述支承底盘9也最好包括浇注部，然而这里其具有横向地突出的底切锚件56，所述底切锚件56接合在空心金属盒轮廓件13和17的侧壁中的通道开口(未进一步示出)并进入其中的腔14和17A，以刚性地锚定在那里的填充材料(混凝土)中，如图7中的例子所示，空心金属盒轮廓件13具有混凝土块15。

为了使掩护盖1在其整个长度上实现高的弯曲刚度，即使作为中心凸缘的、混凝土填充的空心金属盒轮廓件13和/或作为侧部凸缘的、混凝土填充的空心金属盒轮廓件17只延伸在盖板12的一半长度段11B上，支撑轮廓部60经由脚部61插入空心金属盒轮廓件13的两个前端中。每个支撑轮廓部60具有始自脚部61的具有T形轮廓横截面的向前突出的支撑梁62，以吸收作用于掩护盖1或盖板12的前区域11A上的作用力，还用于将这些作用力引导到空心金属盒轮廓件13内。尽管脚部61在空心金属盒轮廓件13的整个高度上延伸且优选通过基部(未示出)刚性地锚定在腔14中，支撑轮廓部60的轮廓部支柱62具有较小的高度以使中间板18能够设置在掩护盖1的前区域11A中的盖板12的下面，该中间板经由多个纵向和横向支柱19而将高度的弯曲刚性分配到前区域11A中。为了同样地横向支撑掩护盖1的前区域11A，两个另外的支撑轮廓部67设置在中心支撑轮廓部60的两侧上，所述两个另外的支撑轮廓部67包括具有两个邻近地设置的T形轮廓支柱的浇注部。如特别地在图6中示出的，这两个侧部支撑轮廓部67中的每个提供有脚部64，该脚部64向后地突出并具有基部65，该基部65优选处于掩护盖1的中间。两个空心盒元件70还具有腔71，其优选填充以混凝土或矿物铸件，以不仅增加空心金属盒元件70具有薄壁情形下的弯曲刚度，而且同时还实现将支撑轮廓部64锚定在空心金属盒元件70内。填充空心金属盒元件70还使得接头底盘9能够额外地锚定，如图6所示，如果其通过凸耳9c接合到腔71中的话。

在掩护盖1的支承底盘9和后端之间还设置有空心金属盒元件76，其以与空心金属盒元件70类似的方式形成。后部的空心金属盒元件76的腔77也可以填充以混凝土。以与前支撑轮廓部67类似的方式，具有接头眼91的接头支架90可以紧固到掩护盖1的后端，以将采空区掩护部(图1中的附图标记3指示)经由盖接头(图1中的附图标记2指示)连接到接头眼。连接支架90(其优选包括浇注部)布置有包括基部93的脚部92，该基部93通过较小的矩形截面向后突出，且其外径确定地插入到空心金属盒元件76的腔77内。如果腔77也填充以混凝土，则可使坚固的支承支架90和支承底盘9都以集成粘合的方式锚定到空心金属盒元件76上。然而，空心金属盒元件70、76可以和盖板12、支撑轮廓部60、67以及空心金属盒轮廓件13、17一起形成焊接结构，其只部分地(如果实在有必要的话)通过混凝土填充或一些其他粘合固体增强。

前面的描述将对于本领域技术人员显示许多变形，它们旨在包含在后面的权利要求的保护范围内。如同已经描述的，地面承辊还可能的情形是，多个空心金属盒轮廓件互相连接。在掩护盖的情形下，中心凸缘可以包括单个的、混凝土填充的空心金属盒轮廓件。两个支承底盘可以只焊接到混凝土填充的空心金属盒轮廓件，并且如果需要，焊接到另外的组件。单个空心金属盒轮廓件的宽度/高度比率也可以不同于所示的典型的实施方式。在掩护盖的情形下，空心金属盒轮廓件可以另外地提供由纤维、网等组成的增强件，特别地，增强件包括相对于中间的纤维或空心金属盒轮廓件的平面偏心地设置的铁条也是可能的。在增强的空心金属盒轮廓件的情形下，混凝土也可以以不同材料形式分层地引入，以在增强件区域中实现更高级别的混凝土的填充，其可以比在其他层中较低级别的混凝土吸收更高的张力。支撑轮廓部还可以具有其他轮廓的横截面，例如盒轮廓、特殊的轮廓、I形轮廓、U形轮廓等。