用于巷道臨時(shí)支護(hù)的液壓支架及其架設(shè)、使用方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種應(yīng)用于巷道臨時(shí)支護(hù)的液壓支架及其架設(shè)方法、使用方法。該支架主要包括頂梁、角梁、可伸縮側(cè)支撐、超靜定平衡油缸。應(yīng)用該支架在臨時(shí)支護(hù)區(qū)前端架設(shè)，架設(shè)后如同履帶的帶板相對(duì)靜止于地面一樣，一直保持對(duì)圍巖的支護(hù)至臨時(shí)支護(hù)區(qū)的后端，再?gòu)呐R時(shí)支護(hù)區(qū)的后端折疊收縮通過(guò)輔助設(shè)施整體運(yùn)移至前端再架設(shè)循環(huán)使用。該支架結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、適應(yīng)性強(qiáng)，提高了掘進(jìn)效率。
【專利說(shuō)明】用于巷道臨時(shí)支護(hù)的液壓支架及其架設(shè)、使用方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種地下工程臨時(shí)支護(hù)用液壓支架及其架設(shè)、使用方法；特別是用于掘進(jìn)迎頭的臨時(shí)支護(hù)或者采煤工作面超前支承壓力區(qū)的加強(qiáng)支護(hù)。
【背景技術(shù)】
[0002]地下工程開(kāi)掘后要進(jìn)行支護(hù)，為了保障支護(hù)作業(yè)過(guò)程中不受圍巖冒落坍塌傷害，必須要先行臨時(shí)支護(hù)，以使作業(yè)人員在有可靠的支護(hù)下作業(yè)。
[0003]現(xiàn)有掘進(jìn)巷道臨時(shí)支護(hù)方式主要有6種類型:
[0004]1、傳統(tǒng)的臨時(shí)支護(hù)方式有吊環(huán)、鋼管(或軌道、型鋼)等，通過(guò)前竄鋼管等再加護(hù)頂材料接頂方式和單體支柱配頂梁支護(hù)方式。
[0005]2、掘進(jìn)機(jī)機(jī)架式托梁護(hù)頂方式。
[0006]3、掘錨一體化掘進(jìn)機(jī)。
[0007]4、前后推拉式或成對(duì)交替邁步式液壓自移支架。
[0008]5、德國(guó)研制的單軌吊架棚機(jī)。
[0009]6、TBS遂道施工掘進(jìn)機(jī)臨時(shí)支護(hù)形式。
[0010]現(xiàn)有臨時(shí)支護(hù)存在的主要問(wèn)題:
[0011]1、傳統(tǒng)的臨時(shí)支護(hù)前竄時(shí)需人工鋪網(wǎng)、上接頂材料，勞動(dòng)強(qiáng)度大，空頂下作業(yè)不安全，對(duì)頂板支護(hù)力幾乎沒(méi)有，只能對(duì)作業(yè)人員起到有限的保護(hù)作用，常出現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)人員圖省事、怕麻煩、不使用現(xiàn)象。
[0012]2、掘進(jìn)機(jī)機(jī)架托梁式臨時(shí)支護(hù)鋪網(wǎng)作業(yè)仍在空頂下，支護(hù)面積達(dá)不到全斷面，機(jī)架強(qiáng)度及與掘進(jìn)機(jī)連接強(qiáng)度受限，支護(hù)力很小，實(shí)施臨時(shí)支護(hù)及永久支護(hù)時(shí)掘進(jìn)機(jī)就無(wú)法平行作業(yè)。
[0013]3、掘錨一體化掘進(jìn)機(jī)。從六十年代第一代掘錨機(jī)誕生至今己進(jìn)行過(guò)兩次變革，第三代掘錨一體化，雖然實(shí)現(xiàn)了掘錨平行作業(yè)，但錨桿空頂距大，一般在1.2-1.5米以上，支護(hù)不能緊跟迎頭，所以，僅適用于采深不大、礦壓小、圍巖條件較好的大斷面矩形或梯形巷道，因此，一直沒(méi)有得到廣泛的推廣應(yīng)用。像我國(guó)絕大部分礦區(qū)及德國(guó)、波蘭等國(guó)家開(kāi)采深度較深，礦壓大，圍巖松軟破碎等條件，錨桿密集，甚至還需要掛網(wǎng)、錨索支護(hù)，支護(hù)工作量大，不僅空頂距離滿足不了要求，支護(hù)時(shí)間遠(yuǎn)大于截割時(shí)間，也很難與截割同步。
[0014]4、前后推拉式或成對(duì)交替邁步式液壓自移支架，每掘進(jìn)一個(gè)循環(huán)對(duì)頂板反復(fù)支撐一次，易破壞頂板，不利于對(duì)頂板的支護(hù)，頂板條件不好時(shí)，必須停機(jī)支護(hù)，不能實(shí)現(xiàn)掘進(jìn)機(jī)截割與永久支護(hù)平行作業(yè)。
[0015]5、德國(guó)研制的單軌吊架棚機(jī)?？梢詫?shí)現(xiàn)永久支護(hù)的機(jī)械化操作，避免人員進(jìn)入無(wú)支護(hù)區(qū)作業(yè)，但該設(shè)備結(jié)構(gòu)太復(fù)雜，外形尺寸大，只能適用于大斷面巷道施工，支護(hù)與掘進(jìn)截割在同一區(qū)域，相互干撓，影響平行作業(yè)效率。
[0016]6、TBM巖石掘進(jìn)機(jī)有敝開(kāi)式、雙護(hù)盾、單護(hù)盾等，遂道施工臨時(shí)支護(hù)形式是與全斷面截割掘進(jìn)機(jī)一體化的支護(hù)方式。該支護(hù)方式掘進(jìn)迎頭對(duì)頂幫的支撐是通過(guò)護(hù)盾全長(zhǎng)對(duì)圍巖的整體支撐、收縮、前移、再支撐，反復(fù)支撐易破壞圍巖，僅適用于拐彎曲率半徑大、大斷面、圍巖條件較好的遂道施工，遇斷層、破碎帶易被卡住。
[0017]針對(duì)上述問(wèn)題，本發(fā)明公開(kāi)了一種“履帶式”掘進(jìn)工作面臨時(shí)支護(hù)液壓支架。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0018]本發(fā)明涉及一種巷道臨時(shí)支護(hù)液壓支架。該液壓支架主要包括頂梁、角梁、可伸縮側(cè)支撐、超靜定平衡油缸；頂梁和角梁、角梁和可伸縮側(cè)支撐之間均為鉸接，超靜定平衡油缸的一端鉸接在可伸縮側(cè)支撐上，另一端鉸接在頂梁上，可伸縮側(cè)支撐和超靜定平衡油缸均為可伸縮，從而實(shí)現(xiàn)液壓支架的升降和折疊。
[0019]超靜定平衡油缸設(shè)置在頂梁與可伸縮側(cè)支撐之間，該油缸配有兩側(cè)互通與關(guān)閉的雙向閥，關(guān)閉狀態(tài)為超靜定平衡，同時(shí)，與角梁共同作用于可伸縮側(cè)支撐，并通過(guò)其支架初撐力主動(dòng)作用于幫體。
[0020]可伸縮側(cè)支撐可以是包括液壓油缸、伸縮壁等任何一種可以實(shí)現(xiàn)該支撐上下伸縮的方式。
[0021]根據(jù)巷道的形式，液壓支架的頂梁做成與巷道頂部斷面相適應(yīng)?？梢允蔷匦?、拱形、梯形、拱梯形或斜梯形。
[0022]該液壓支架角梁是雙角梁或單角梁，巷道斷面為對(duì)稱形時(shí)是雙角梁、巷道斷面為斜梯形時(shí)是單角梁，角梁與頂梁間的夾角決定支架對(duì)頂、幫的支護(hù)力匹配，根據(jù)圍巖垂直應(yīng)力與水平應(yīng)力的比值確定。
[0023]該液壓支架可伸縮側(cè)支撐包括側(cè)護(hù)板、立柱和底座，通過(guò)立柱初撐力及角梁作用給定對(duì)頂、幫的支護(hù)力。
[0024]當(dāng)圍巖條件好時(shí)，每架液壓支架可以是由型鋼、千斤頂鉸接而成的單棚。即由矩形、或拱形、或梯形、或拱梯形、或斜梯形的頂梁，雙角梁或單角梁的角梁，可伸縮側(cè)支撐和超靜定平衡油缸組成的單棚。
[0025]掘進(jìn)時(shí)，該液壓支架應(yīng)用到掘進(jìn)工作面，將掘進(jìn)機(jī)工作區(qū)域劃分為臨時(shí)支護(hù)區(qū)和永久支護(hù)區(qū)，液壓支架在臨時(shí)支護(hù)區(qū)前端架設(shè)，架設(shè)后如同履帶的帶板相對(duì)靜止于地面一樣，一直保持對(duì)圍巖的支護(hù)至臨時(shí)支護(hù)區(qū)的后端，再?gòu)呐R時(shí)支護(hù)區(qū)的后端折疊收縮通過(guò)輔助設(shè)施整體運(yùn)移至前端再架設(shè)循環(huán)使用。
[0026]該液壓支架能夠根據(jù)圍巖特性給定初撐力；并始終保持對(duì)頂、幫的支護(hù)，區(qū)別于其他臨時(shí)支架的最本質(zhì)區(qū)別是避免了反復(fù)支撐對(duì)圍巖的破壞；與配套設(shè)施配合，可實(shí)現(xiàn)在掘進(jìn)機(jī)前架設(shè)、機(jī)后回撤、前移至機(jī)前再架設(shè)，循環(huán)使用；既可以對(duì)掘進(jìn)機(jī)工作區(qū)域的圍巖給予及時(shí)可靠的支護(hù)，又可以實(shí)現(xiàn)掘進(jìn)機(jī)截割與巷道永久支護(hù)同時(shí)作業(yè)，提高掘進(jìn)機(jī)截割時(shí)間利用率。
[0027]該液壓支架是可伸縮折疊的，移架時(shí)，先收縮可伸縮側(cè)支撐和超靜定平衡油缸，使液壓支架外沿的尺寸略小于架設(shè)的液壓支架內(nèi)側(cè)的尺寸，通過(guò)輔助設(shè)施將液壓支架運(yùn)移至前端再架設(shè)；掘進(jìn)機(jī)每截割一個(gè)步距架設(shè)一架，支架寬度根據(jù)掘進(jìn)機(jī)截割步距、巷道圍巖巖性和穩(wěn)定性確定。
[0028]一種液壓支架的架設(shè)方法，包括如下步驟:
[0029]在掘進(jìn)機(jī)截割后，通過(guò)輔助設(shè)施將液壓支架運(yùn)移至掘進(jìn)迎頭；[0030]連接液壓管路，操作控制閥組升架，關(guān)閉超靜定平衡油缸，即完成了支架的架設(shè)；
[0031]連接液壓管路于臨時(shí)支護(hù)區(qū)尾部的支架，通過(guò)輔助設(shè)施將液壓支架降架收縮，再運(yùn)移至掘進(jìn)迎頭，進(jìn)入下一循環(huán)。
[0032]液壓支架運(yùn)移前先收縮可伸縮側(cè)支撐和超靜定平衡油缸，使液壓支架外沿的尺寸略小于架設(shè)的液壓支架內(nèi)側(cè)的尺寸，通過(guò)輔助設(shè)施將液壓支架運(yùn)移至前端再架設(shè)。
[0033]一種液壓支架的使用方法，將掘進(jìn)工作面掘進(jìn)機(jī)工作區(qū)域劃分為臨時(shí)支護(hù)區(qū)，其后部為永久支護(hù)區(qū)，所述液壓支架在臨時(shí)支護(hù)區(qū)前端架設(shè)，架設(shè)后如同履帶的帶板相對(duì)靜止于地面一樣，一直保持對(duì)圍巖的支護(hù)至臨時(shí)支護(hù)區(qū)的后端，再?gòu)呐R時(shí)支護(hù)區(qū)的后端折疊收縮通過(guò)輔助設(shè)施整體運(yùn)移至前端再架設(shè)循環(huán)使用。
[0034]所述液壓支架可根據(jù)圍巖特性給定初撐力和工作阻力；并始終保持對(duì)頂、幫的支護(hù)。
[0035]一種采煤工作面超前支承壓力區(qū)加強(qiáng)支護(hù)方法，采用本發(fā)明所述的液壓支架與輔助移架設(shè)施配合，對(duì)采煤工作面超前支承壓力區(qū)進(jìn)行“履帶式”前支后回、加強(qiáng)支護(hù)。
[0036]該液壓支架具有以下特點(diǎn):
[0037]1.該液壓支架的應(yīng)用，可以將掘進(jìn)工作面分為臨時(shí)支護(hù)區(qū)(一般為掘進(jìn)機(jī)工作區(qū)，下略)和永久支護(hù)區(qū)，實(shí)現(xiàn)了臨時(shí)支護(hù)與永久支護(hù)、永久支護(hù)與掘進(jìn)機(jī)截割的同時(shí)作業(yè)。
[0038]2.該液壓支架對(duì)掘進(jìn)工作面臨時(shí)支護(hù)區(qū)或采煤工作面加強(qiáng)支護(hù)區(qū)采用“履帶式”前支后回，有效解決了反復(fù)支撐對(duì)圍巖的破壞問(wèn)題。
[0039]3.該液壓支架能夠根據(jù)圍巖特性給定初撐力和工作阻力，既可以足夠的初撐力限制圍巖變形，也可以適當(dāng)?shù)某鯎瘟凸ぷ髯枇︶尫艊鷰r應(yīng)力，可以適應(yīng)于各種適合綜合掘進(jìn)機(jī)工藝的圍巖條件以及巷道斷面形狀。
[0040]4.永久支護(hù)在永久支護(hù)區(qū)，有利于錨桿、錨索安裝平行作業(yè)，提高工程質(zhì)量。
[0041]5.可以大幅度提高巷道掘進(jìn)速度。
[0042]6.職工作業(yè)環(huán)境安全可靠，自動(dòng)化程度高，勞動(dòng)效率高、強(qiáng)度低。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0043]圖1-4分別為頂梁為拱梯形、梯形、拱形和斜梯形的液壓支架示意圖；
【具體實(shí)施方式】
[0044]液壓支架主要包括頂梁⑴、角梁⑵、可伸縮側(cè)支撐⑷、超靜定平衡油缸⑶；頂梁和角梁、角梁和可伸縮支撐之間均為鉸接，超靜定平衡油缸的一端鉸接在可伸縮側(cè)支撐上，另一端鉸接在頂梁上，可伸縮側(cè)支撐和超靜定平衡油缸均為可伸縮，從而實(shí)現(xiàn)液壓支架的升降和折疊。
[0045]超靜定平衡油缸(3)配有兩側(cè)互通與關(guān)閉的雙向閥，關(guān)閉狀態(tài)為超靜定平衡，同時(shí)，與角梁共同作用于可伸縮側(cè)支撐，并通過(guò)其支架初撐力主動(dòng)作用于幫體。
[0046]可伸縮側(cè)支撐(4)可以是包括液壓油缸、伸縮壁等任何一種可以實(shí)現(xiàn)該支撐上下伸縮的方式。
[0047]根據(jù)巷道的形式，液壓支架的頂梁形狀與巷道頂部斷面相適應(yīng)?？梢允蔷匦巍⒐靶?、梯形、拱梯形或斜梯形。
[0048]角梁(2)是雙角梁或單角梁，巷道斷面為對(duì)稱形時(shí)是雙角梁、巷道斷面為斜梯形時(shí)是單角梁，角梁與頂梁間的夾角決定支架對(duì)頂、幫的支護(hù)力匹配，根據(jù)圍巖垂直應(yīng)力與水平應(yīng)力的比值確定。
[0049]可伸縮側(cè)支撐(4)包括側(cè)護(hù)板、立柱和底座，通過(guò)立柱初撐力及角梁作用給定對(duì)頂、幫的支護(hù)力。
[0050]掘進(jìn)時(shí)，該液壓支架應(yīng)用到掘進(jìn)工作面，將掘進(jìn)機(jī)工作區(qū)域劃分為臨時(shí)支護(hù)區(qū)和永久支護(hù)區(qū)，液壓支架在臨時(shí)支護(hù)區(qū)前端架設(shè)，架設(shè)后如同履帶的帶板相對(duì)靜止于地面一樣，一直保持對(duì)圍巖的支護(hù)至臨時(shí)支護(hù)區(qū)的后端，再?gòu)呐R時(shí)支護(hù)區(qū)的后端折疊收縮通過(guò)輔助設(shè)施整體運(yùn)移至前端再架設(shè)循環(huán)使用。
[0051]該液壓支架是可升降和折疊的，移架時(shí)，先收縮可伸縮支撐和超靜定平衡油缸，使液壓支架外沿的尺寸略小于架設(shè)的液壓支架內(nèi)側(cè)的尺寸，通過(guò)輔助設(shè)施將液壓支架運(yùn)移至前端再架設(shè)；掘進(jìn)機(jī)每截割一個(gè)步距架設(shè)一架，支架寬度根據(jù)掘進(jìn)機(jī)截割步距、巷道圍巖巖性和穩(wěn)定性確定。
[0052]一種用于巷道臨時(shí)支護(hù)的液壓支架架設(shè)方法，在掘進(jìn)機(jī)截割后，通過(guò)輔助設(shè)施將液壓支架運(yùn)移至掘進(jìn)迎頭，連接液壓管路，操作控制閥組升架，關(guān)閉超靜定平衡油缸，即完成了支架的架設(shè)；連接液壓管路于臨時(shí)支護(hù)區(qū)尾部的支架，通過(guò)輔助設(shè)施將液壓支架降架收縮，再運(yùn)移至掘進(jìn)迎頭，進(jìn)入下一循環(huán)。
[0053]一種采煤工作面超前支承壓力區(qū)加強(qiáng)支護(hù)方法，采用本發(fā)明所述一種液壓支架與輔助移架設(shè)施配合，對(duì)采煤工作面超前支承壓力區(qū)進(jìn)行前支后回、加強(qiáng)支護(hù)。
【權(quán)利要求】
1.一種用于巷道臨時(shí)支護(hù)的液壓支架，主要包括頂梁、角梁、可伸縮側(cè)支撐、超靜定平衡油缸；其特征是:頂梁和角梁、角梁和可伸縮側(cè)支撐之間均為鉸接，超靜定平衡油缸的一端鉸接在可伸縮側(cè)支撐上，另一端鉸接在頂梁上；所述頂梁做成與巷道頂部斷面相適應(yīng)的形狀；所述超靜定平衡油缸配有兩側(cè)互通與關(guān)閉的雙向閥，關(guān)閉狀態(tài)為超靜定平衡；所述超靜定平衡油缸與角梁共同作用于可伸縮側(cè)支撐，并通過(guò)支架初撐力主動(dòng)作用于幫體。
2.如權(quán)利要求1所述的液壓支架，其特征是所述頂梁根據(jù)巷道斷面形狀不同，其形狀是矩形、拱形、梯形、拱梯形或斜梯形。
3.如權(quán)利要求1或2所述的液壓支架，其特征是所述角梁是雙角梁或單角梁；當(dāng)巷道斷面為對(duì)稱形時(shí)是雙角梁、當(dāng)巷道斷面為斜梯形時(shí)是單角梁，角梁與頂梁間的夾角決定支架對(duì)頂、幫的支護(hù)力匹配，根據(jù)圍巖垂直應(yīng)力與水平應(yīng)力的比值確定。
4.如權(quán)利要求1或2所述的液壓支架，其特征是所述可伸縮側(cè)支撐包括側(cè)護(hù)板、立柱和底座，通過(guò)立柱初撐力及角梁作用給定對(duì)頂、幫的支護(hù)力。
5.如權(quán)利要求4所述的液壓支架，其特征是當(dāng)圍巖條件好時(shí)，每架液壓支架設(shè)置成由頂梁、角梁、可伸縮側(cè)支撐和超靜定平衡油缸組成的型鋼與千斤頂鉸接而成的單棚。
6.一種如權(quán)利要求1-5所述液壓支架的架設(shè)方法，包括如下步驟: 在掘進(jìn)機(jī)截割后，通過(guò)輔助設(shè)施將液壓支架運(yùn)移至掘進(jìn)迎頭； 連接液壓管路，操作控制閥組升架，關(guān)閉超靜定平衡油缸，即完成了支架的架設(shè)； 連接液壓管路于臨時(shí)支護(hù)區(qū)尾部的支架，通過(guò)輔助設(shè)施將液壓支架降架收縮，再運(yùn)移至掘進(jìn)迎頭，進(jìn)入下一循環(huán)。
7.一種包括如權(quán)利要求6所述的架設(shè)方法的掘進(jìn)工作面臨時(shí)支護(hù)方法，其特征是:臨時(shí)支護(hù)液壓支架收縮撤除后，避開(kāi)巷道內(nèi)掘進(jìn)機(jī)和通風(fēng)防塵設(shè)施，通過(guò)移架設(shè)施從臨時(shí)支護(hù)區(qū)后端整體運(yùn)移至前端再架設(shè)。
8.—種如權(quán)利要求7所述的巷道臨時(shí)支護(hù)方法，其特征是:將掘進(jìn)機(jī)工作區(qū)域劃分為臨時(shí)支護(hù)區(qū)，其后部為永久支護(hù)區(qū)，所述液壓支架在臨時(shí)支護(hù)區(qū)前端架設(shè)，架設(shè)后如同履帶的帶板相對(duì)靜止于地面一樣，一直保持對(duì)圍巖的支護(hù)至臨時(shí)支護(hù)區(qū)的后端。
9.一種如權(quán)利要求1-5所述液壓支架的使用方法，其特征是所述液壓支架根據(jù)圍巖特性給定初撐力和工作阻力；并始終保持對(duì)頂、幫的支護(hù)。
10.一種采煤工作面超前支承壓力區(qū)加強(qiáng)支護(hù)方法，其特征是采用如權(quán)利要求1-5所述的液壓支架與輔助移架設(shè)施配合對(duì)采煤工作面超前支承壓力區(qū)進(jìn)行前支后回加強(qiáng)支護(hù)。
【文檔編號(hào)】E21D23/04GK103643979SQ201310311587
【公開(kāi)日】2014年3月19日 申請(qǐng)日期:2013年7月15日 優(yōu)先權(quán)日:2013年7月15日
【發(fā)明者】鄭東風(fēng), 周斌, 翟明華, 蔣宇靜, 馬丕良 申請(qǐng)人:鄭東風(fēng), 周斌