一種液壓自移循環(huán)支撐巷道組合支架及施工方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及地下采掘工程設(shè)備領(lǐng)域，具體的說，是涉及一種巷道臨時支護(hù)的組合支架及其自移裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]礦山井下巷道的臨時支護(hù)包括采礦工作面出口巷道為加強(qiáng)支護(hù)而設(shè)的臨時支護(hù)和掘進(jìn)工作面迎頭為防止巷道開掘后圍巖冒落坍塌傷人，而設(shè)的臨時支護(hù)。這兩類臨時支護(hù)的共同特點(diǎn)是要隨著采掘工作面的推進(jìn)而前移。
[0003]傳統(tǒng)的采礦工作面臨時支護(hù)回撤搬運(yùn)安裝是人工進(jìn)行的，職工勞動強(qiáng)度大，用人多、效率低、支護(hù)強(qiáng)度低，安全不可靠。近年來，隨著采礦裝備技術(shù)的發(fā)展，有部分綜合機(jī)械化開采工作面出口巷道超前支護(hù)使用前拉后推或交替邁步式液壓支架，這種液壓支架大多是沿著巷道走向支護(hù)巷道頂板，雖然支架支護(hù)強(qiáng)度大，液壓自移，解決了職工的勞動強(qiáng)度和安全問題，但支架反復(fù)碾壓錨桿錨索，嚴(yán)重破壞了原有巷道支護(hù)，由于前拉后推或交替邁步存在反復(fù)支撐卸載對巷道頂板的破壞，當(dāng)巷道壓力大頂板破碎時難以應(yīng)用。
[0004]掘進(jìn)巷道臨時支護(hù)是掘進(jìn)工作面的主要安全設(shè)施。對于開采深度較淺且圍巖強(qiáng)度高、開挖后自支撐穩(wěn)定可靠、地質(zhì)構(gòu)造簡單等適合條件，采用機(jī)械方式進(jìn)行永久支護(hù)，作業(yè)人員不需要進(jìn)入空頂區(qū)，可以不作臨時支護(hù)，直接進(jìn)行永久支護(hù)。但一般情況下，在巷道開挖后要先在掘進(jìn)迎頭附近實(shí)施臨時支護(hù)，在臨時支護(hù)的保護(hù)下實(shí)施巷道的永久支護(hù)?，F(xiàn)有掘進(jìn)巷道臨時支護(hù)及采用機(jī)械方式進(jìn)行永久支護(hù)主要有6種類型，這些臨時支護(hù)方式均在不同程度上存在缺陷。
[0005]1、傳統(tǒng)的臨時支護(hù)方式有吊環(huán)加鋼管(或軌道、型鋼)等，通過前竄鋼管(或軌道、型鋼)等再加護(hù)頂材料臨時支護(hù)頂板。臨時支護(hù)前竄時需人工鋪網(wǎng)、人工安裝頂材料，勞動強(qiáng)度大，空頂下作業(yè)不安全，對頂板支護(hù)力幾乎沒有，只能對作業(yè)人員起到有限的保護(hù)作用，常出現(xiàn)現(xiàn)場作業(yè)人員圖省事、怕麻煩、不使用現(xiàn)象。
[0006]2、掘進(jìn)機(jī)機(jī)架托梁式臨時支護(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)施臨時支護(hù)及永久支護(hù)時掘進(jìn)機(jī)就無法平行作業(yè)。
[0007]3、掘錨一體化掘進(jìn)機(jī)從六十年代第一代掘錨機(jī)誕生至今已進(jìn)行過兩次變革，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，僅適用于釆深不大、礦壓小、圍巖條件較好的大斷面矩形或梯形巷道，因此，一直沒有得到廣泛的推廣應(yīng)用。像我國絕大部分礦區(qū)及德國、波蘭等國家開釆深度較深，礦壓大，圍巖松軟破碎等條件，錨桿密集，甚至還需要掛網(wǎng)和錨索支護(hù)，支護(hù)工作量大，不僅空頂距離滿足不了要求，支護(hù)時間遠(yuǎn)大于截割時間，也很難與截割同步。
[0008]4、前后推拉式或成對交替邁步式液壓自移支架，每一個循環(huán)對頂板反復(fù)支撐一次，易破壞頂板，不利于對頂板的支護(hù)，頂板條件不好時，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)。
[0009]5、德國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。
[0010]6、TBM巖石掘進(jìn)機(jī)有敝開式、雙護(hù)盾、單護(hù)盾等，遂道施工臨時支護(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)迎頭對頂幫的支護(hù)是通過護(hù)盾全長對圍巖的整體支撐、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。
[0011]因此，如何設(shè)計(jì)一種全新的裝置，來實(shí)現(xiàn)巷道的臨時支護(hù)，是本領(lǐng)域技術(shù)人員迫切需解決的問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0012]本發(fā)明的目的是為克服上述已有技術(shù)的不足，提供一種液壓自移循環(huán)支撐巷道組合支架及其操作應(yīng)用方法。
[0013]本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下:
[0014]一種液壓自移循環(huán)支撐巷道組合支架，至少應(yīng)包括:架上懸吊自移裝置、若干架架上懸吊式巷道液壓支架、軌道、運(yùn)載巷道液壓支架的小車及小車牽引裝置，其中，所述架上懸吊式巷道液壓支架沿巷道橫截面方向支撐圍巖，所述的支架的頂部與巷道頂板間留有一定空間，所述的空間用于放置懸吊自移裝置；所述懸吊自移裝置至少應(yīng)包括相連的前、后懸吊架，在所述的后懸吊架的端部設(shè)有推移千斤頂及推移千斤頂缸體側(cè)和活柱側(cè)的鎖止裝置，所述的軌道安裝在前、后懸吊架的下方且與前、后懸吊架的兩端相連，小車安裝在軌道上，所述的小車通過小車牽引裝置牽引其沿著軌道來回運(yùn)動。
[0015]所述架上懸吊式巷道液壓支架，按照支架的頂梁形狀有“一”字形、“人”字形、三心拱形或半圓拱形；按照支架的支回方式有可沿巷道橫截面方向折疊伸縮型和僅巷道液壓支架兩側(cè)的支撐為伸縮型。
[0016]所述懸吊自移裝置至少應(yīng)包括相連的前、后懸吊架，在所述的前、后懸吊架內(nèi)設(shè)有推移千斤頂及推移千斤頂缸體側(cè)和活柱側(cè)的鎖止裝置，當(dāng)臨時支護(hù)區(qū)長度較長或中間有變坡時，前后懸吊架之間設(shè)有若干個連接桿，前懸吊架、連接桿、后懸吊架間的聯(lián)結(jié)為鉸接。
[0017]所述懸吊自移裝置按照懸吊方式有剛性懸吊或柔性懸吊兩種形式，剛性懸吊式懸吊架與軌道間的聯(lián)結(jié)為鉸接或焊接為一體；柔性懸吊時，有可調(diào)整懸吊鏈(繩)長度和不可調(diào)整懸吊鏈(繩)長度兩種形式；懸吊鏈(繩)長度的調(diào)整通過液壓千斤頂或液壓馬達(dá)實(shí)現(xiàn)；
[0018]所述懸吊自移裝置的前懸吊架前端分為無護(hù)頂板或有護(hù)頂板兩種形式，如果有護(hù)頂板，則護(hù)頂板焊接固定在前懸吊架上。
[0019]所述懸吊自移裝置的推移千斤頂缸體和活柱端分別設(shè)有鎖止裝置，所述鎖止裝置是使懸吊自移裝置與巷道頂板或架上懸吊式巷道液壓支架固定以限制其相對移動的裝置，通過多種方式實(shí)現(xiàn)，如按照鎖止裝置與缸體和活柱間的聯(lián)結(jié)關(guān)系有鎖止裝置直接設(shè)在缸體和活柱上；或位于缸體側(cè)的鎖止裝置還能安裝在連接桿；位于缸體側(cè)的鎖止裝置的鎖止方式是通過插銷插在所述的巷道液壓支架上的插孔內(nèi)，或是兩個巷道液壓支架之間；鎖止和解鎖方式有推移和降架時自動鎖止和解鎖、手動液壓或手動機(jī)械聯(lián)動鎖止和解鎖三種方式。
[0020]所述的懸吊自移裝置的推移千斤頂缸體和活柱端的鎖止裝置為鋼絲繩彈簧伸縮套筒，當(dāng)推移千斤頂缸體或活柱端移動時，拉鋼絲繩套筒收縮脫離支架上的插孔解鎖，當(dāng)推移千斤頂缸體或活柱端移動到位時，在彈簧的作用下套筒伸出進(jìn)入支架上的插孔自動鎖止。
[0021]所述運(yùn)載巷道液壓支架的載架小車根據(jù)支架形式不同有多種形式，如對于可沿巷道橫截面方向折疊伸縮型支架，小車上設(shè)有輔助支架升降的伸縮裝置；對于僅巷道液壓支架兩側(cè)支撐可伸縮型支架，小車上設(shè)有水平旋轉(zhuǎn)托架，在支架降落于小車上后通過水平旋轉(zhuǎn)使支架避開巷道支撐支架和巷道內(nèi)設(shè)備設(shè)施移動。
[0022]所述小車牽引裝置牽引方式有多種方式，如液壓絞車、鏈(繩)、滑輪組牽引，液壓千斤頂、鏈(繩)、滑輪組牽引，液壓千斤頂組牽引。
[0023]下面以用于巷道掘進(jìn)臨時支護(hù)結(jié)合說明書【附圖說明】裝置的施工方法與工作原理:
[0024]步驟一:掘進(jìn)機(jī)完成截割；
[0025]步驟二:升液壓立柱，通過位于活柱側(cè)的鎖止裝置鎖止推移千斤頂?shù)幕钪?br>[0026]步驟三:載架小車在牽引裝置的帶動下移動至軌道尾部的巷道液壓支架下方；
[0027]步驟四:通過載架小車上的輔助升降裝置配合，將尾部的巷道液壓支架降落在小車上，同時位于缸體側(cè)的鎖止裝置自動解鎖；
[0028]步驟五:前移載架小車至軌道中部，推移千斤頂伸出前移架上懸吊自移裝置且通過位于缸體側(cè)的鎖止裝置自動鎖止缸體；
[0029]步驟六:載架小車前移至軌道首部，升起巷道液壓支架支護(hù)巷道頂板；
[0030]步驟七:后退載架小車至軌道中部；
[0031]步驟八:降液壓立柱，推移千斤頂?shù)幕钪耸湛s；
[0032]步驟九:重復(fù)步驟一至八，進(jìn)入下一循環(huán)，直至工程施工完成。
[0033]本發(fā)明的有益效果如下:
[0034]本發(fā)明提出的方法和裝置，能夠?qū)崿F(xiàn)掘進(jìn)機(jī)掘進(jìn)和巷道支護(hù)同時作業(yè)，可大幅度提高巷道掘進(jìn)支護(hù)效率；本發(fā)明設(shè)計(jì)的臨時支架循環(huán)系統(tǒng)，能夠通過液壓系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)自行進(jìn)和支架的機(jī)械輔助安裝，自動化程度較高，避免了工人高強(qiáng)度勞動作業(yè)；本發(fā)明很大程度上避免了巷道掘進(jìn)和支護(hù)空頂作業(yè)，對于保證安全具有積極意義；
【附圖說明】
[0035]圖1:本發(fā)明裝置結(jié)構(gòu)原理圖；
[0036]圖2:本發(fā)明工作原理圖；
[0037]圖3:本發(fā)明推移千斤頂原理圖；
[0038]圖4:本發(fā)明裝置A-A截面圖；
[0039]圖5:本發(fā)明前懸吊架俯視圖；
[0040]圖6:本發(fā)明前懸吊架透視圖；
[0041]圖中:1、架上懸吊自移裝置，2、懸吊式巷道液壓支架，3、懸吊鏈(繩)，4、軌道，5、載架小車，6、小車牽引裝置，7、前懸吊架，8、后懸吊架，9、推移千斤頂，10、推移千斤頂缸體側(cè)鎖止裝置，11、推移千斤頂活柱側(cè)鎖止裝置，12、連接桿，13、鉸接，14、液壓立柱，15、液壓千斤頂，16、套筒結(jié)構(gòu)