一种迈步自移式临时支护装备及其支护方法
阅读说明：本技术 一种迈步自移式临时支护装备及其支护方法 (Stepping self-moving type temporary support equipment and support method thereof ) 是由 张晶晶 路彬 王东生 杨洪伟 王潘忠 孙元亮 于 2021-09-30 设计创作，主要内容包括：一种迈步自移式临时支护装备及其支护方法,属于煤矿井下支护技术领域,解决现有支护设备工作效率低、减少配套设备数量的技术问题,解决方案为：若干临时支护装备横跨于掘进机上方并沿着掘进前进方向依次排列布置,顶梁组件包括第一顶梁和第二顶梁,第一顶梁的首尾两端分别通过顶梁连接耳座与第二顶梁的一端铰接,第二顶梁的另一端通过立柱连接耳座与立柱组件铰接,两侧立柱组件相对设置,立柱组件的下方设置自移底座部件。本发明最末端临时支护装备能够缩小迈步自移行走,移至掘进工作面迎头后展开,对掘进机新截割出的巷道顶板进行及时临时支护,实现掘进机割煤进尺推进和支护前移同步跟进,增强了支护强度及稳定性,适应性更强。(A stepping self-moving temporary support device and a support method thereof belong to the technical field of underground coal mine support, and solve the technical problems of low working efficiency and reduced number of matched equipment of the existing support device, and the solution is as follows: a plurality of temporary support equipment span in entry driving machine top and arrange in proper order along the tunnelling direction of advance, and the back timber subassembly includes first back timber and second back timber, and the head and the tail both ends of first back timber are articulated with the one end of second back timber through back timber connection ear seat respectively, and the other end of second back timber passes through stand connection ear seat and stand subassembly and articulates, and both sides stand subassembly sets up relatively, and the below of stand subassembly sets up the self-moving base unit. The tail-end temporary supporting equipment can reduce the stepping self-moving walking, is moved to the heading face of the tunneling working face and then is unfolded, and temporarily supports the newly cut tunnel top plate of the tunneling machine in time, so that the coal cutting footage advancing and the forward supporting synchronous following of the tunneling machine are realized, the supporting strength and stability are enhanced, and the adaptability is stronger.)
技术领域
本发明属于煤矿井下巷道支护技术领域，具体涉及一种迈步自移式临时支护装备及其支护方法。
背景技术
在煤矿连采连充采煤工艺中采用“长壁布置，短壁开采”形式，支巷采煤作业面长度一般为80m，为保证支巷采煤掘进作业的安全，提升掘进工作面迎头的机械临时支护装置水平和掘进生产效率，跨骑掘进机自移式的临时支护装置起重要作用。常见的临时支护方式有：
1、单体液压支护配以π型金属铰接梁，这种支护方式人工劳动强度大，不能实现机械化，效率低，支护面积小，需人员进入空顶区作业安全风险大；
2、前探梁支护，这种支护方式没有初撑力，安全可靠性差，人工劳动强度大，支护强度低；
3、掘进机机载临时支护装置，其支护面积小，支护强度低，人员进入支护面积外的空顶区作业安全风险大。
以上三种为传统掘进临时支护方式，对于短壁开采工艺，为实现掘进和支护的平行作业关系和对顶板无反复支撑的要求，以上三种支护方式适应性较差。
发明内容
为了克服现有技术的不足，解决现有支护装置工作效率低、安全可靠性差和人工劳动强度大的技术问题，本发明提供一种迈步自移式临时支护装备及其支护方法，实现掘进临时支护机械化、“掘支平行作业”关系并对顶板无反复支撑，有效提高掘进作业安全可靠性和生产进尺效率。最末端临时支护装备能够缩小迈步自移行走，移至掘进工作面迎头后展开，对掘进机新截割出的巷道顶板进行及时临时支护，实现掘进机割煤进尺推进和支护前移同步跟进。
本发明通过以下技术方案予以实现。
一种迈步自移式临时支护装备，它包括支撑油缸、行走油缸、耳座、顶梁组件和立柱组件，所述行走油缸包括第一行走油缸和第二行走油缸，其中：根据实际工况，若干临时支护装备横跨于掘进机上方并沿着掘进前进方向依次排列布置；所述顶梁组件包括第一顶梁和第二顶梁，第一顶梁的首尾两端分别通过顶梁连接耳座与第二顶梁的一端铰接，第二顶梁的另一端通过立柱连接耳座与立柱组件铰接，两侧立柱组件相对设置，立柱组件的下方设置自移底座部件；
所述自移底座部件包括左升降底座、右升降底座和滑移底座，左升降底座与右升降底座相对设置于滑移底座的首尾两端，滑移底座的上表面上设置有用于与立柱组件固定连接的第二耳座；左升降底座和右升降底座均包括外升降架、底座升降油缸、内导向架和第三耳座；外升降架套设于内导向架的外部，底座升降油缸设置于外升降架与内导向架之间，底座升降油缸驱动外升降架沿内导向架上升或者下降；在左升降底座中所述外升降架为第一外升降架，第三耳座设于第一外升降架的内侧壁的中部位置；在右升降底座中所述外升降架为第二外升降架，第三耳座设于第二外升降架内侧壁的下部位置；滑移底座的侧壁上与第三耳座水平相对位置分别设置第一耳座；所述第二行走油缸设置于第一行走油缸的上方，第一行走油缸的轴线方向与第二行走油缸的轴线方向相互平行，并且第一行走油缸与第二行走油缸的方向相反，第一行走油缸的缸筒和第二行走油缸的缸筒分别与对应的第一耳座固定连接，第一行走油缸的活塞杆和第二行走油缸的活塞杆分别与对应的第三耳座固定连接；
所述立柱组件包括外立柱架、内立柱架和立柱升降油缸，外立柱架套设于内立柱架的外部，立柱升降油缸对称设置于外立柱架的两端下方，立柱升降油缸的缸筒与第二耳座固定连接，立柱升降油缸的活塞杆与外立柱架的两端固定连接，立柱升降油缸驱动外立柱架沿内立柱架上升或者下降；
两侧所述立柱组件的上部分别与顶梁组件之间设置支撑油缸，所述支撑油缸包括第一支撑油缸和第二支撑油缸，第四耳座固定安装于立柱组件的上部，第六耳座固定安装在第一顶梁的下表面上，第一支撑油缸的缸筒与第四耳座铰接，第一支撑油缸的活塞杆及第二支撑油缸的活塞杆均与第五耳座铰接，第五耳座固定安装在第二顶梁的下表面上，第二支撑油缸的缸筒与第六耳座铰接。
进一步地，所述临时支护装备处于支撑状态时，自移底座部件为承载部件，承受顶板的压力以及底板的反作用力，顶板的压力通过顶梁组件及立柱组件传递至自移底座部件；所述临时支护装备处于移动状态时，自移底座部件驱动最末端临时支护装备整体前进移置，直至最末端临时支护装备移动至工作面迎头位置。
进一步地，所述底座升降油缸的缸筒与对应的外升降架的顶面固定连接，底座升降油缸的活塞杆与内导向架的底面固定连接。
进一步地，所述临时支护装备处于支撑状态时，立柱升降油缸伸出至最大行程位置，推动顶梁组件升起支撑顶板，并且第一支撑油缸为零行程位置，第二支撑油缸为最大行程位置；临时支护装备处于收缩状态时，立柱升降油缸收回至零行程位置，驱动顶梁组件下降，并且第一支撑油缸为最大行程位置，第二支撑油缸位零行程位置。
一种迈步自移式临时支护装备的支护方法，包括以下步骤：
S1、最末端临时支护装备从支撑状态转换至收缩状态：
S1-1、立柱升降油缸回落到零行程位置，顶梁组件与立柱组件整体高度降低；
S1-2、第一支撑油缸伸长到最大行程位置，同时第二支撑油缸缩回到零行程位置，第二顶梁绕顶梁连接耳座向内侧旋转，带动最末端临时支护装备两侧自移底座部件和立柱部件同步向内侧移动，最末端临时支护装备整体宽度缩窄，收缩状态时最末端临时支护装备整体的宽度小于支撑状态时最末端临时支护装备整体的宽度，顶梁组件的高度大于步骤S1-1动作后的高度，并且低于支撑状态时顶梁组件的高度；
S2、最末端临时支护装备行走至整组临时支护装备的最前端位置：
S2-1、最末端临时支护装备的第一行走油缸的活塞杆伸出，推动右升降底座向前移动；
S2-2、底座升降油缸升起，推动外升降架升起，同时滑移底座、立柱组件和顶梁组件同步升起；
S2-3、第一行走油缸缩回，同时第二行走油缸伸出，滑移底座随第二行走油缸同步向前滑移，最末端临时支护装备的顶梁组件和立柱组件整体向前滑移；
S2-4、底座升降油缸缩回，联动外升降架下降，滑移底座同步下降，最末端临时支护装备的顶梁组件和立柱组件同步回落至最低位置；
S2-5、第二行走油缸缩回，左升降底座同步向前滑移，完成最末端临时支护装备向前移动一步步距；
S2-6、重复上述步骤S2-1至S2-5，最末端临时支护装备迈步行走至整组临时支护装备的最前端位置；
S3、最末端临时支护装备从收缩状态转换至支撑状态：依次反向操作步骤S1-2和S1-1，直至最末端临时支护装备达到预设的支撑高度；
S4、掘进机每割煤至少两刀，最末端临时支护装备重复上述步骤S1~S3。最末端临时支护装备从支撑状态变位收缩状态，然后移动至整组临时支护装备的最前端位置，最后最末端临时支护装备恢复支撑状态并达到预设的支撑高度。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
1、可实现迈步自移，不需要配套支架搬运车；
2、单架顶板支护面积大，比压小，更好地保护支护段顶板的完整性，安全性更高；
3、相对门形支架，移架次数少，增加作业效率；
4、底座支撑面积大，稳定性更高，适应工作面倾角大；
5、体积可以缩小，更加灵活，适应性更强；巷道局部有片帮、鼓出，造成巷道宽度变窄时，临时支护装备可调整相应架的高度和宽度适应实际的巷道宽度进行正常支护；
6、可实现无反复支撑，避免顶板反复“承载/卸载”过程中发生变形。
总之，本发明采用上述技术方案，可以提高作业效率，支护设备采用迈步自移临时支护装备，每架临时支护装备可以通过液压控制系统实现体积的缩小、支撑和迈步行走，减少了履带移架车的配套，简化了工艺流程，提高了作业效率及机械化程度，增强了支护强度及稳定性，适应性更强。并且可实现无反复支撑，实现掘-支-锚-运平时作业，减员增效，提高了人员与设备的安全性。并且可实现巷道无反复支撑。
附图说明
图1为整组临时支护装备立体结构示意图；
图2为整组临时支护装备支护状态主视结构示意图；
图3为临时支护装备的支撑状态与收缩状态侧视结构对比图；
图4为临时支护装备支撑状态立体结构示意图；
图5为临时支护装备支撑状态倾斜向上立体结构示意图；
图6为临时支护装备收缩状态立体结构示意图；
图7为自移底座部件立体结构示意图；
图8为左升降底座立体结构示意图；
图9为右升降底座立体结构示意图；
图10为自移底座部件行走过程流程图；
图11为立柱部件立体结构示意图；
图12为支撑油缸处于支撑状态时主视结构示意图；
图13为支撑油缸处于收缩状态时主视结构示意图；
图14为临时支护装备行走过程流程图；
图15为图14临时支护装备行走过程侧视结构示意图；
图16为临时支护装备收缩过程主视结构示意图；
图17为临时支护装备支撑过程主视结构示意图。
图中，1为自移底座部件，1-1为滑移底座，1-2为左升降底座，1-2-1为第一外升降架，1-2-2为底座升降油缸，1-2-3为内导向架，1-2-4为第三耳座，1-3为右升降底座，1-3-1为第二外升降架，1-4为第一耳座，1-5为第一行走油缸，1-6为第二行走油缸，1-7为第二耳座，2为立柱组件，2-1为外立柱架，2-2为内立柱架，2-3为立柱升降油缸，3为第一顶梁，4为第二顶梁，5-1为顶梁连接耳座，5-2为立柱连接耳座，6为支撑油缸，6-1为第四耳座，6-2为第一支撑油缸，6-3为第五耳座，6-4为第二支撑油缸，6-5为第六耳座。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细描述。
一种迈步自移式临时支护装备，它包括支撑油缸6、行走油缸、耳座、顶梁组件和立柱组件2，所述行走油缸包括第一行走油缸1-5和第二行走油缸1-6，其中：如图1所示，本实施例中迈步自移式临时支护装备共由8架临时支护装备组成，具体配套数量根据配套不同型号掘进机的总长度和安全施工的要求合理配备，临时支护装备横跨于掘进机上方并沿着掘进前进方向依次排列布置；所述顶梁组件包括第一顶梁3和第二顶梁4，第一顶梁3的首尾两端分别通过顶梁连接耳座5-1与第二顶梁4的一端铰接，第二顶梁4的另一端通过立柱连接耳座5-2与立柱组件2铰接，两侧立柱组件2相对设置，立柱组件2的下方设置自移底座部件1；
所述自移底座部件1包括左升降底座1-2、右升降底座1-3和滑移底座1-1，左升降底座1-2与右升降底座1-3相对设置于滑移底座1-1的首尾两端，滑移底座1-1的上表面上设置有用于与立柱组件2固定连接的第二耳座1-7；左升降底座1-2和右升降底座1-3均包括外升降架、底座升降油缸1-2-2、内导向架1-2-3和第三耳座1-2-4，外升降架套设于内导向架1-2-3的外部，底座升降油缸1-2-2设置于外升降架与内导向架1-2-3之间，底座升降油缸1-2-2驱动外升降架沿内导向架1-2-3上升或者下降；在左升降底座1-2中所述外升降架为第一外升降架1-2-1，第三耳座1-2-4设于第一外升降架1-2-1的内侧壁的中部位置；在右升降底座1-3中所述外升降架为第二外升降架1-3-1，第三耳座1-2-4设于第二外升降架1-3-1内侧壁的下部位置；滑移底座1-1的侧壁上与第三耳座1-2-4水平相对位置分别对应设置第一耳座1-4；所述第二行走油缸1-6设置于第一行走油缸1-5的上方，第一行走油缸1-5的轴线方向与第二行走油缸1-6的轴线方向相互平行，并且第一行走油缸1-5与第二行走油缸1-6的方向相反，第一行走油缸1-5的缸筒和第二行走油缸1-6的缸筒分别与对应的第一耳座1-4固定连接，第一行走油缸1-5的活塞杆和第二行走油缸1-6的活塞杆分别与对应的第三耳座1-2-4固定连接；
所述立柱组件2包括外立柱架2-1、内立柱架2-2和立柱升降油缸2-3，外立柱架2-1套设于内立柱架2-2的外部，内立柱架2-2对外立柱架2-1起到升降导向作用，保证立柱组件2的稳定支撑，立柱升降油缸2-3对称设置于外立柱架2-1的两端下方，立柱升降油缸2-3的缸筒与第二耳座1-7固定连接，立柱升降油缸2-3的活塞杆与外立柱架2-1的两端固定连接，立柱升降油缸2-3驱动外立柱架2-1沿内立柱架2-2上升或者下降；
两侧所述立柱组件2的上部分别与顶梁组件之间设置支撑油缸6，所述支撑油缸6包括第一支撑油缸6-2和第二支撑油缸6-4，第四耳座6-1固定安装于立柱组件2的上部，第六耳座6-5固定安装在第一顶梁3的下表面上，第一支撑油缸6-2的缸筒与第四耳座6-1铰接，第一支撑油缸6-2的活塞杆及第二支撑油缸6-4的活塞杆均与第五耳座6-3铰接，第五耳座6-3固定安装在第二顶梁4的下表面上，第二支撑油缸6-4的缸筒与第六耳座6-5铰接。
进一步地，所述临时支护装备处于支撑状态时，自移底座部件1为承载部件，承受顶板的压力以及底板的反作用力，顶板的压力通过顶梁组件及立柱组件传递至自移底座部件1；所述临时支护装备处于移动状态时，自移底座部件1驱动最末端临时支护装备整体前进移置，直至最末端临时支护装备移动至工作面迎头位置。
进一步地，所述底座升降油缸1-2-2的缸筒与对应的外升降架的顶面固定连接，底座升降油缸1-2-2的活塞杆与内导向架1-2-3的底面固定连接。
进一步地，所述临时支护装备处于支撑状态时，立柱升降油缸2-2伸出至最大行程位置，推动顶梁组件升起支撑顶板，并且第一支撑油缸6-2为零行程位置，第二支撑油缸6-4为最大行程位置；临时支护装备处于收缩状态时，立柱升降油缸2-2收回至零行程位置，驱动顶梁组件下降，并且第一支撑油缸6-2为最大行程位置，第二支撑油缸6-4位零行程位置。
一种迈步自移式临时支护装备的支护方法，包括以下步骤：
S1、最末端临时支护装备从支撑状态转换至收缩状态：
S1-1、立柱升降油缸2-3回落到零行程位置，顶梁组件与立柱组件2整体高度降低；
S1-2、第一支撑油缸6-2伸长到最大行程位置，同时第二支撑油缸6-4缩回到零行程位置，第二顶梁4绕顶梁连接耳座5-1向内侧旋转，带动最末端临时支护装备两侧自移底座部件1和立柱部件2同步向内侧移动，最末端临时支护装备整体宽度缩窄，收缩状态时最末端临时支护装备整体的宽度小于支撑状态时最末端临时支护装备整体的宽度，顶梁组件的高度大于步骤S1-1动作后的高度，并且低于支撑状态时顶梁组件的高度，使其可顺利从前面支架组下方通过；
S2、最末端临时支护装备迈步行走至整组临时支护装备的最前端位置：
S2-1、最末端临时支护装备的第一行走油缸1-5的活塞杆伸出，推动右升降底座1-3向前移动；
S2-2、底座升降油缸1-2-2升起，推动外升降架升起，同时滑移底座1-1、立柱组件2和顶梁组件同步升起；
S2-3、第一行走油缸1-5缩回，同时第二行走油缸1-6伸出，滑移底座1-1随第二行走油缸1-6同步向前滑移，最末端临时支护装备的顶梁组件和立柱组件2整体向前滑移；
S2-4、底座升降油缸1-2-2缩回，联动外升降架下降，滑移底座同步下降，最末端临时支护装备的顶梁组件和立柱组件2回落至最低位置；
S2-5、第二行走油缸1-6缩回，左升降底座1-2同步向前滑移，完成最末端临时支护装备向前移动一步步距；
S2-6、重复上述步骤S2-1至S2-5，最末端临时支护装备行走至整组临时支护装备的最前端位置，即到达工作面迎头位置；
S3、最末端临时支护装备从收缩状态转换至支撑状态：依次反向操作步骤S1-2和S1-1，直至最末端临时支护装备达到预设的支撑高度，进行升架和支护，对裸露的顶板和两帮及时进行支护；
S4、掘进机每割煤两刀，最末端临时支护装备重复上述步骤S1~S3。
一架临时支护装备收缩动作共两步，行走动作共五步，支撑动作共两步，总共九步动作为一架临时支护装备的一次移架完整动作循环。如此往复，随着掘进机的割煤推进，整组临时支护装备由后向前交替循环移架，保证作业安全、高效进行。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。
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