超前支护用支架单体、超前支护系统及超前支护方法

摘要

本发明公开一种超前支护用支架单体，顶梁能够折叠和展开，立柱能够伸缩，使得超前支护用支架单体可以“折叠”，使超前支护用支架单体的倒运成为可能。上述超前支护用支架单体一般多个同时使用，且使用过程中，每个超前支护用支架单体独立支护和转移，通过支架搬运机构将位于最后排的支架直接运到最前排的方式实现超前支护，每个循环只移动最后排超前支护用支架单体，同一处顶板位置仅被支护一次，避免了顶板同一位置被反复支护，从而遭破坏的问题。本发明公开的超前支护系统以及采用该超前支护系统而进行的超前支护方法，采用运架车倒运上述的超前支护用支架单体，每个循环只移动最后排支架，变为最前排支架，不仅操作简单可靠，效率高。

说明书

技术领域

本发明涉及液压支护技术领域，特别是涉及一种超前支护用支架单体、超前支护系统及超前支护方法。

背景技术

目前，矿用顺槽超前支护最常用的为中置迈步式超前液压支架，此种支架由左、右两架组成一组使用，两架的顶梁间通过防倒防滑千斤顶连接，一个顺槽由相同的前后两组配合使用，前后底座由推移千斤顶和连接头连接在一起，前后支架互为支点，通过推移千斤顶的伸缩实现迈步交替前移，具体表现为：前移时，前组支架立柱降下脱离顶板，推移油缸伸出，前组支架前移到位后，立柱升柱使支架顶梁接顶，然后，后组支架降柱脱离顶板，推移千斤顶收缩，使后组支架前移，通过这个循环过程实现交替迈步。

上述可知，现有的迈步式超前液压支架在使用时，顶板的同一位置会受到前后组支架的反复支护，使顶板遭到破坏而出现冒顶事故，因此，有必要改善此问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种超前支护用支架单体、超前支护系统及超前支护方法，以解决上述现有液压支架使用时需要对顶板同一位置反复支护，从而对顶板造成破坏的问题。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

本发明提供一种超前支护用支架单体，包括顶梁和立柱，其中：

所述顶梁能够折叠和展开，且展开时能够支护巷道顶板；

所述顶梁的两端分别铰接有一所述立柱，所述立柱用于支撑所述顶梁；所述立柱能够伸缩，任意一所述立柱的底部均连接有一底座；

所述超前支护用支架单体用于多个同时使用，且任意一所述超前支护用支架单体均用于单独挪移。

可选的，所述顶梁包括：

中间梁，所述中间梁的两端对称设置有底部向内倾斜的承压面；

侧部梁，所述侧部梁设置有两节，且两节所述侧部梁分别通过销轴铰接于所述中间梁的两端；任意一所述侧部梁的与所述中间梁铰接的一端均设置有与所述承压面适配的斜面；

收展机构，所述收展机构与两节所述侧部梁相连，用于驱动所述侧部梁向下折叠，或驱动所述侧部梁向上展开至与所述中间梁平齐。

可选的，所述收展机构包括两组平衡千斤顶，两节所述侧部梁的底部分别通过一组所述平衡千斤顶与所述中间梁的底部相连。

可选的，任意一所述侧部梁的顶部均凸出设置有支护面，且所述支护面位于所述侧部梁的远离所述中间梁的一端。

可选的，任意一所述立柱的顶端均与所述顶梁球面接触，并通过销轴与所述顶梁铰接；

任意一所述立柱的底端均与对应的所述底座球面接触，并通过销轴与对应的所述底座铰接。

可选的，任意一所述立柱均为液压伸缩立柱。

可选的，所述顶梁上开设有若干贯通其上下表面的通孔，以形成筛子状顶梁。

本发明还提出一种超前支护系统，包括支架运输机构和上述任意一项所述的超前支护用支架单体，所述支架运输机构能够转移所述超前支护用支架单体，并能够对所述超前支护用支架单体进行升降调节。

可选的，所述支架运输机构包括运架车和设置于所述运架车上的支架升降机构，所述支架升降机构用于托载和升降所述超前支护用支架单体。

本发明还提出一种超前支护方法，采用上述任意一项所述的超前支护系统实施，包括步骤：

S1、沿巷道延伸方向间隔布置多个所述超前支护用支架单体，并将所有所述超前支护用支架单体调节至所述顶梁支护巷道顶板的状态；

S2、将所述支架运输机构移动至巷道最后排的所述超前支护用支架单体下方，并托住所述顶梁；收缩所述顶梁和所述立柱后，驱动所述超前支护用支架单体下降，完成对巷道最后排的所述超前支护用支架单体的卸载；

S3、通过所述支架运输机构将卸载的所述超前支护用支架单体转运至此时巷道最前排所述超前支护用支架单体的前方，然后驱动所述超前支护用支架单体上升，待所述顶梁接近巷道顶板后，展开所述顶梁并伸长所述立柱，完成所述超前支护用支架单体对巷道迎头顶板的支护，最后撤离所述支架运输机构；

S4、重复步骤S2～S3，直至完成对巷道的超前支护。

本发明相对于现有技术取得了以下技术效果：

本发明提出的超前支护用支架单体中，顶梁能够折叠和展开，立柱能够伸缩，使得超前支护用支架单体可以“折叠”，使超前支护用支架单体的倒运成为可能。上述超前支护用支架单体一般多个同时使用，且使用过程中，每个超前支护用支架单体独立支护和转移，通过支架搬运机构将位于最后排的支架直接运到最前排的方式实现超前支护，每个循环只移动最后排超前支护用支架单体，同一处顶板位置仅被支护一次，避免了顶板同一位置被反复支护，从而遭破坏的问题。

在本发明的一些技术方案中，顶梁包含三节梁，左右两节侧部梁相同，为主顶梁，通过立柱支撑巷道顶板；中间梁与两侧顶部梁通过平衡千斤顶和机械限位(承压面和斜面配合)构成一个整体顶梁，机械限位将中间梁的支护力传递给侧部梁，侧部梁再通过立柱传递到底座，然后到巷道底板；平衡千斤顶起到支架搬运时顶梁折叠姿态调整的作用。

在本发明的一些技术方案中，顶梁的上平面中间凹，两侧高，适应顶板效果好。

本发明公开的超前支护系统以及采用该超前支护系统而进行的超前支护方法，采用运架车倒运上述的超前支护用支架单体，每个循环只移动最后排支架，变为最前排支架，不仅操作简单可靠，效率高，而且顶板不会因反复支护而遭破坏。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例所公开的超前支护用支架单体的结构示意图；

图2为本发明实施例所公开的超前支护用支架单体的侧视图；

图3为本发明实施例所公开的超前支护用支架单体中顶梁的整体结构示意图；

图4为本发明实施例所公开的超前支护系统的结构及使用原理示意图；

图5为本发明实施例所公开的超前支护用支架单体的转运状态示意图；

图6为本发明实施例所公开的超前支护系统中超前支护用支架单体处于待接架状态(即超前支护用支架单体即将被卸载、转移)的结构示意图。

其中，附图标记为：

100、超前支护用支架单体；200、运架车；201、托盘；202、升降油缸；300、巷道；400、锚杆；500、液压控制系统；

1、顶梁；1-1、中间梁；1-1-1、承压面；1-2、侧部梁；1-2-1、斜面；1-2-2、支护面；1-3、平衡千斤顶；1-4、通孔；2、立柱；3、底座；4、销轴。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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。

本发明的目的之一是提供一种超前支护用支架单体、超前支护系统及超前支护方法，以解决现有液压支架使用时需要对顶板同一位置反复支护，从而对顶板造成破坏的问题。

本发明的另一目的还在于提供一种具有上述超前支护用支架单体的超前支护系统。

本发明的再一目的还在于提供一种采用上述超前支护系统而进行的超前支护方法。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

实施例一

如图1和图2所示，本实施例提供一种超前支护用支架单体100，包括顶梁1和立柱2。其中，顶梁1能够折叠和展开，且顶梁1展开时能够支护巷道300顶板；顶梁1的两端分别铰接有一立柱2，立柱2位于顶梁1下方，用于支撑顶梁1；立柱2能够伸缩，任意一立柱2的底部均连接有一底座3，超前支护用支架单体100处于对巷道300顶板进行支护的状态下，立柱2的顶端与顶梁1相抵，底端则通过底座3支撑在巷道300底板上。上述超前支护用支架单体100一般多个同时使用，且任意一超前支护用支架单体100均用于单独挪移。上述超前支护用支架单体100，通过将顶梁1设置为能够折叠和展开的结构，将立柱2设置为可伸缩的结构，使得超前支护用支架单体100整体为一种可折叠式支架结构，其使用过程中，每个超前支护用支架单体100独立支护和转移，通过支架搬运机构将位于最后排的支架直接运到最前排的方式实现超前支护，同一处顶板位置仅被支护一次，避免了顶板同一位置被反复支护，从而遭破坏的问题。

本实施例中，顶梁1设置为可收缩折叠的结构，主要是为了在转移超前支护用支架单体100时，其能够顺利通过巷道或其他转移超前支护用支架单体100的下部空间。实际操作中，顶梁1可以设置为多节梁铰接的结构，每相互铰接的两节梁之间通过收展机构相连即可，比如两节梁铰接、三节梁依次铰接或四节梁依次铰接等。作为优选方案，如图1和图3所示，本实施例将顶梁1设置为三节梁结构，其包括收展机构、一节中间梁1-1和两节侧部梁1-2，其中中间梁1-1的两端对称设置有底部向内倾斜的承压面1-1-1，使得中间梁1-1整体呈“倒梯形”，两节侧部梁1-2分别通过销轴4铰接于中间梁1-1的两端，且任意一侧部梁1-2的与中间梁1-1铰接的一端均设置有与承压面1-1-1适配的斜面1-2-1，在顶梁1处于完全展开状态时，两节侧部梁1-2的斜面1-2-1分别与中间梁1-1中对应端的承压面1-1-1相贴合。上述收展机构安装于顶梁1的底部，并与两节侧部梁1-2相连，用于驱动两侧部梁1-2朝向中间梁1-1的下方收缩、折叠，或驱动两侧部梁1-2向上展开至与中间梁1-1平齐，此处的“平齐”是指完全展开后的顶梁1中，侧部梁1-2至少底面与中间梁1-1的底面处于同一平面内，侧部梁1-2的顶面与中间梁1-1的顶面可以处于同一平面内，也可以不处于同一平面内。如图1所示即为两节侧部梁1-2完全展开时的状态，图5中位于运架车200上的超前支护用支架单体100的两节侧部梁1-2处于向下折叠状态。

本实施例中，如图1所示，上述收展机构包括两组平衡千斤顶1-3，两节侧部梁1-2的底部分别通过一组平衡千斤顶1-3与中间梁1-1的底部相连。整个顶梁1中，两节侧部梁1-2和两组平衡千斤顶1-3均以中间梁1-1为中心对称分布。

本实施例中，如图1所示，任意一侧部梁1-2的顶部均凸出设置有支护面1-2-2，且支护面1-2-2位于侧部梁1-2的远离中间梁1-1的一端。从顶梁1的整体结构来看，在其处于如图1所示的完全展开状态时，两节侧部梁1-2上的支护面1-2-2分别位于顶梁1的两端，且均朝向巷道顶板的方向凸出设置，顶梁1顶面的其他位置呈平面结构，且低于支护面1-2-2，从而使得完全展开状态下的顶梁1的顶面整体呈中间凹两端凸的形态。进一步地，任意一立柱2的顶端均与顶梁1球面接触，并通过销轴4与顶梁1铰接；任意一立柱2的底端均与对应的底座3球面接触，并通过销轴4与对应的底座3铰接，且任意一立柱2顶端与顶梁1之间的销轴4，与任意一立柱2底端与底座3之间的销轴4平行布置。其中，可通过在立柱2的顶端和底端均设置球面凸起，在侧部梁1-2和底座3的相应位置设置球面凹槽的形式，实现立柱2顶端与侧部梁1-2进行球面接触配合、立柱2底端与底座3进行球面接触配合。顶梁1支撑巷道顶板时，主要靠两端的支护面1-2-2接顶，侧部梁1-2与中间梁1-1之间主要靠承压面1-1-1和斜面1-2-1配合形成一个整体顶梁，顶梁1将力传递给立柱2，立柱2将力传递至底座3，底座最终将力传递到底板，从而起到顶板支护的作用。立柱2与顶梁1及底座3都是通过销轴4铰接在一起，力的传递则主要是通过球面配合实现的，立柱2与顶梁1及底座3均为球面接触配合，使得支架结构整体强度更高，受力更均匀。

本实施例中，任意一立柱2均优选为液压伸缩立柱，具体可为单伸缩立柱，也可为双伸缩立柱。液压伸缩立柱具体配合现有的液压控制系统500使用，通过液压控制系统500实现对液压伸缩立柱的伸缩控制。

本实施例中，顶梁1上开设有若干贯通其上下表面的通孔1-4，以形成筛子状顶梁

在进行矿用顺槽超前支护工程时，多个上述超前支护用支架单体100一般和支架运输机构配合使用，从而构成一种超前支护系统。包括支架运输机构和上述任意一项的超前支护用支架单体，支架运输机构能够转移超前支护用支架单体100，并能够相对巷道300对超前支护用支架单体100整体的位置进行升降调节。一般情况下，单次转运过程，支架运输机构仅转移单个超前支护用支架单体100。

本实施例中，如图4和图5所示，上述支架运输机构优选包括运架车200和设置于运架车200上的支架升降机构，运架车200主要起到运输作用，支架升降机构则用于托载和升降超前支护用支架单体100。支架升降机构为一种常规的具有升降功能的支撑结构，比如其可主要由托盘201和升降油缸202组成，托盘201通过多个升降油缸202与运架车200的顶部相连，托盘201上用于装载超前支护用支架单体100，通过控制升降油缸202伸缩，即可实现托盘201以及其上超前支护用支架单体100的升降。上述支架运输机构巷道开挖领域的常见设备，比如胶轮车，具体结构和原理在此不再赘述。

上述超前支护系统一般可与现有的液压控制系统500配合使用，以实现对立柱2以及支架升降机构中升降油缸202的伸缩调控。

采用上述超前支护系统进行超前支护时的支护方法，具体包括如下步骤：

步骤S1、沿巷道300延伸方向间隔布置多个超前支护用支架单体100，将所有超前支护用支架单体100的顶梁1全部完全展开，并调节立柱2伸长，使得每个立柱2的底端均通过底座3支撑在巷道底板上，每个立柱2的顶端均将对应的顶梁1顶压在巷道顶板上，此时所有超前支护用支架单体100的顶梁1均处于支护巷道300顶板的状态；

步骤S2、将运架车200行驶至位于巷道300最后排的超前支护用支架单体100下方，操作运架车200换向阀组，通过控制升降油缸202升起驱动托盘201上升至其接触并托住顶梁1的中间位置；然后将立柱2收缩至最短，同时将平衡千斤顶1-3收缩，待超前支护用支架单体100两侧立柱2随侧部梁1-2收缩至与运架车200车体两侧贴紧后平衡千斤顶1-3停止动作，然后操作运架车200换向阀组，通过控制升降油缸202收缩驱动托盘201下降以带动超前支护用支架单体100下降，从而完成对巷道300最后排的超前支护用支架单体100的卸载；

步骤S3、确认超前支护用支架单体100在运架车200上安全可靠后，开动运架车200将卸载的超前支护用支架单体100转运至此时位于巷道300最前排的超前支护用支架单体100的前方，即巷道300迎头位置，然后操作运架车200换向阀组，通过控制升降油缸202升起驱动托盘201上升，以带动超前支护用支架单体100上升，待其顶梁1接近巷道300顶板，且确认超前支护用支架单体100在巷道300的中心位置后，再控制平衡千斤顶1-3伸长，完全展开顶梁1，同时控制立柱2伸长，此时注意待侧部梁1-2打平后，再使立柱2底端的底座3接地，进而实现超前支护用支架单体100对巷道300顶板的支护，待确保支架支护安全可靠后，操作运架车200换向阀组，通过控制升降油缸202收缩驱动托盘201下降到最低位置，最后撤离运架车200；

步骤S4、循环进行步骤S2～步骤S3，将位于最后排的超前支护用支架单体100逐个前移，直至完成对巷道300的超前支护。

由此可见，本技术方案是采用运架车倒运的方式移动每个超前支护用支架单体，每个循环只移动最后排超前支护用支架单体，因此，顶板不会因反复支护而遭破坏。整个超前支护用支架单体的顶梁由三节梁组成，可以“折叠”，使超前支护用支架单体的倒运成为可能。本技术方案的具体有益效果如下：

(1)超前支护用支架单体的顶梁为双铰接式顶梁，整个顶梁包含三节梁，左右两节侧部梁相同，为主顶梁，通过立柱支撑巷道顶板；中间梁与两侧顶部梁通过平衡千斤顶和机械限位(承压面和斜面配合)构成一个整体顶梁，机械限位将中间梁的支护力传递给侧部梁，侧部梁再通过立柱传递到底座，然后到巷道底板；平衡千斤顶起到支架搬运时顶梁折叠姿态调整的作用；

(2)顶梁整体设置为筛子状结构，且整个顶梁的上平面中间凹，两侧高，适应顶板效果高；

(3)采用运架车倒运超前支护用支架单体，每个循环只移动最后排支架，变为最前排支架，操作简单可靠，效率高。

需要说明的是，对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内，不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

本发明中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。