[发明专利]巷道掘进交错式支护装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种矿山开采中巷道掘进作业的支护装置，特别是一种采用机械化的手段与综掘机配合作业进行现场及时支护的巷道掘进交错式支护装置，主要用于对巷道掘进作业的刚刚暴露的顶板及辅助铺网和打锚杆等的及时机械化支护，掩护综掘机在巷道一定区域内实现连续支护作业。属于矿山机械制造及应用领域。

背景技术

目前的矿山开采，尤其是煤矿的井工开采中，巷道的掘进作业是所有其他作业的先决条件。随着综合机械化掘进机（简称“综掘机”）的普遍使用，巷道掘进的效率较传统的“打眼放炮”作业方式有了很大提高。但是，受巷道顶板岩石条件影响，普遍采用的掘进工艺是：一般掘进1～2米时就停机，用锚杆、锚索或棚梁等进行人工临时支护，然后再开机掘进1～2米，如此循环作业。这种断断续续的循环作业效率很低，使得掘进作业无法发挥综掘机的优势。有关数据显示，即使是中、大型煤矿井下巷道掘进时的综掘机开机率也不足30%，亦即有超过三分之二的时间都用于了人工临时支护。其根本原因就是现有的巷道掘进支护手段落后，缺少能够掩护综掘机正常掘进，并同时对掘进刚暴露的巷道顶板进行临时支护的安全设备。巷道掘进已经成为制约很多煤矿企业生产的瓶颈，据国内、外相关资料报导，目前尚无此类安全设备或技术的成熟应用。尽管我国自上世纪九十年代以来，也陆续出现了一些致力于解决这一问题的方案，但是无论从其设计原理上，还是从应用实践上都反映出这些方案过于理论化，远不能适应现场的实际需要。

现有的掘进作业支护装置可以大致分为三类：第一类是在现有掘进机上作些改动，将临时支护装置与综掘机合为一体，达到连续作业的目的，如专利公告号为CN2782932Y的“综掘迎头液压前探临时支护装置”、公开号为CN1987046A的“支护型连续掘进机”、公告号为CN2204334Y的“一种机掘工作面的前探支护”、公开号为CN101029570A的“掘进工作面超前支护装置”、公告号为CN200964858Y的“掘、护、锚一体化掘进设备”等。这些与综掘机固定在一起的支护装置，虽然在某种程度上解决了行走问题，但是综掘机在掘进过程中产生的巨大震动也将通过支护装置直接作用于所支护的巷道顶板，加速其破坏，同时与综掘机截割摇臂或机身的固定也容易因振动而产生各种故障；另外，该结构的支护面积及有效支护空间小，不能实现对掘进巷道的全断面支护，仍然要依靠间歇性的人工作业，存在一定的安全隐患。

第二类是采用平行间隔设置的棚梁加支腿（多为液压支柱），移动采用迈步自移或循环移架的结构：如专利公告号为CN2133672Y的“掘进工作面临时支架”、公告号为CN2142883Y的“掘进用柔性顶梁临时支护”、公告号为CN2189645Y的“掘进头临时支护特种液压支架”、公告号为CN2851578Y的“用于巷道掘进工作面的可缩支架”等。以上专利均属于采用“滑移”顶梁的结构，这种结构的支架均应用在普通综掘工作面中作为一种简易支架，对于矿压不大、地质条件较简单的煤层有一定适用性。该结构通常将两个并列布置的顶梁通过侧面的连接副并列地连接在一起，顶梁下与单体支柱相连，单体支柱直接作用在底板上。这种结构形式的支架依靠布置在两个并列顶梁之间或位于顶梁底部的推移千斤顶，相互推拉顶梁前行，但是它的移动必须借助与之相邻的支架顶梁或其他横向机构进行滑移。这些支护装置主要存在的问题：一是不能很好地解决移架后重新支护时的支架稳定性问题；二是遇有巷道起伏或底板较软时，这类结构往往会发生移架支护困难，支腿“扎底”的问题；三是无法解决掘进机最前端的及时支护问题，很难对掘进头刚暴露的顶板进行有效的及时支护。

第三类则是采用多个单元支架的结构形式，如专利公告号为CN100365244C的“用于巷道掘进工作面的液压支架”提出的插接形式，为支架的稳定和支护及移动提供了有利条件，但是这种插接的结构形式，使得支架整体较宽，不利于架间综掘机的布置，二者配合作业以及行走也受一定影响，且如该专利所述，永久支护仍需在支架的前端进行，没有从根本上改变综掘机的作业模式。而专利公告号为CN2890341Y的“掘进液压支护支架”的技术方案是为解决“炮掘”工作面而设计的，无法与综掘机进行配套作业。专利公告号为CN1035025C的“掘进工作面前配套支架”中提出的由多个单元支架前后拼接，组成整套支架的结构形式，试图对巷道顶板和两帮实现全封闭的支护，但在实际应用中发现，该支架结构存在着支护和移动的稳定性无法保证，在井下狭窄的巷道空间内安装、拆卸和维修不便等不足。

发明内容