阅读说明：本技术 一种柔性接顶临时支护装置及其使用方法 (Flexible roof-contacting temporary supporting device and using method thereof ) 是由 申海生 柏建彪 安瑞廷 李斌 王再峰 赵嘉鑫 赵春洲 赵祥岍 宋小伟 郝立宾 张 于 2021-06-29 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种柔性接顶临时支护装置及其使用方法,该装置包括固定在掘进机上的伸缩臂,伸缩臂上铰接副臂,副臂与伸缩臂之间铰接有副臂控制缸,副臂远离伸缩臂的一端连接有支护系统,支护系统包括支撑系统和顶梁系统,支撑系统包括与副臂端部转动连接的支撑缸,支撑缸的上下两端分别设有上伸缩节和下伸缩节,上伸缩节顶部固定有支撑盘,支撑盘上设有控制顶梁展开与合并的支撑系统；顶梁上还设有气囊保护系统和用于维持顶梁展开幅度的起吊系统,其灵活性好、角度可调节性高,对顶板适应性强,能够实现巷道掘进与永久支护之间的协调。(The invention discloses a flexible roof-contacting temporary support device and a use method thereof, wherein the device comprises a telescopic arm fixed on a tunneling machine, a sub-arm is hinged on the telescopic arm, a sub-arm control cylinder is hinged between the sub-arm and the telescopic arm, one end of the sub-arm far away from the telescopic arm is connected with a support system, the support system comprises a support system and a top beam system, the support system comprises a support cylinder rotatably connected with the end part of the sub-arm, the upper end and the lower end of the support cylinder are respectively provided with an upper telescopic joint and a lower telescopic joint, the top of the upper telescopic joint is fixed with a support disc, and the support disc is provided with a support system for controlling the top beam to expand and combine; the top beam is also provided with an air bag protection system and a hoisting system for maintaining the unfolding amplitude of the top beam, so that the flexibility is good, the angle adjustability is high, the adaptability to the top plate is strong, and the coordination between roadway excavation and permanent support can be realized.)

一种柔性接顶临时支护装置及其使用方法

技术领域

本发明涉及柔性接顶临时支护装置及其使用方法领域，具体涉及一种柔性接顶临时支护装置及其使用方法。

背景技术

在煤矿生产过程中避免不了新巷道的掘进，其中，掘支工艺直接关系到矿井的安全高效生产。在永久支护前围岩暴露部分，即巷道新掘未能永久支护部分为空顶区，这个范围内能否安全作业一直以来是困扰煤矿安全生产的重要因素，该范围直接影响到掘进与支护能否快速衔接，关系到巷道的安全稳定。

针对巷道掘进空顶区顶板的支护，现阶段主要有：机载临时支护装置、前探梁临时支护、自移式临时支护装置等支护形式。其中机载临时支护装置能和掘进机结合起来，但缺乏一定的灵活性，且其结构容易影响到掘进头切割围岩；前探梁临时支护工序复杂，易加重工人的劳动强度；自移式临时支护装置队组需要配备专门控制的劳动人员，会增加矿井生产成本，上述临时支护的形式，刚性顶梁接顶性差；角度可调节性差，对顶板适应性差。往往支护耗时长，工艺复杂及效率低，不能实现巷道掘进与永久支护之间的协调。

且目前关于直墙半圆拱巷道掘进法人临时支护局限于钢拱架及单体支柱，不能很好的接顶，且操作复杂繁琐。

发明内容

针对上述存在的技术不足，本发明的目的是提供一种柔性接顶临时支护装置及其使用方法，其灵活性好、角度可调节性高，对顶板适应性强，能够实现巷道掘进与永久支护之间的协调。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：

本发明提供一种柔性接顶临时支护装置，包括固定在掘进机上的伸缩臂，所述伸缩臂上铰接副臂，副臂与伸缩臂之间铰接有副臂控制缸，所述副臂远离伸缩臂的一端连接有支护系统，所述支护系统包括支撑系统和顶梁系统，所述支撑系统包括与副臂端部转动连接的支撑缸，所述副臂上还设有控制支撑缸旋转的传动系统，所述支撑缸的上下两端分别设有上伸缩节和下伸缩节，所述上伸缩节顶部固定有支撑盘，所述支撑盘上设有控制顶梁展开与合并的支撑系统；所述顶梁上还设有气囊保护系统和用于维持顶梁展开状态的起吊系统，所述伸缩臂、副臂控制缸、支撑缸、伸展缸以及起吊系统分别与掘进机上液压站油性连接。

优选地，所述传动系统包括固定在副臂上的驱动机和嵌套固定在支撑缸外壁上的环向齿，所述驱动机输出轴与环向齿之间通过皮带传动连接，驱动机与掘进机上电源电性连接。

优选地，所述起吊系统包括若干均布在旋转轴底部的电机，所述电机输出端设有绞盘，绞盘上缠绕有钢缆，钢缆的两端分别与两个支撑板远离旋转轴的一端固定，电机与掘进机上电源电性连接。

优选地，所述气囊保护系统包括若干固定设置在支撑板上的气囊，所述气囊分别用过气管与掘进机上的气泵连通。

优选地，所述气囊的最大支撑高度为厘米，最大支撑强度为25MPa。

优选地，所述旋转轴顶部和支撑板上端面均设有测距仪。

优选地，所述支撑盘上铰接有两个共面且对称设置的伸展缸，所述支撑盘的上方设有顶梁，所述顶梁包括旋转轴，所述旋转轴上铰接两个支撑板，两个所述伸展缸的伸缩端分别与两个支撑板的下端面铰接，

本发明还提供一种柔性接顶临时支护装置的使用方法，其特征在于，具体包括以下步骤：

S1、控制伸缩臂向外伸出，通过副臂控制缸调整副臂角度，通过传动系统控制支撑缸旋转，支撑缸设在掘进机机身与铲斗中间空位；

S2、控制支撑缸的下伸缩节伸出，直至触底，但不继续伸出压实底板；

S3、控制支撑缸的上伸缩节伸出，当旋转轴上测距仪显示旋转轴距顶板距离10cm停止动作；

S4、控制两侧的伸展缸升起，顶梁的两个支撑板展开，直至顶梁两端接顶，同时控制绞盘旋转放长钢缆，避免钢缆受拉影响顶梁展开进程；

S5、通过电机控制绞盘旋转，张紧钢缆；

S6、同时向气囊内充气，使气囊接顶，气囊内压强为5MPa，为支撑缸的下伸缩节压实底板提供下压力；

S7、再次控制支撑缸的下伸缩节伸出，使支撑缸的下伸缩节压实底板；

S8、再次向气囊内充气，使气囊获得足够的压强用于支撑。

优选地，步骤S4中，通过测距仪监控支撑板距离顶板距离，测距仪显示均小于20cm时，顶梁展开工作完成；若显示距离超过20cm，两侧的伸展缸收起，支撑缸的上伸缩节继续向上伸出，时刻监控旋转轴与顶板距离，每上升一段距离便停止上升，再次展开两侧支撑板测量支撑板与顶板间距离，重复上述动作，直至支撑板与顶板距离小于20cm。

优选地，步骤S8中，气囊内工作压强不小于20MPa。

本发明的有益效果在于：

1)该装置能够借助掘进机动力移动及进行临时支护，很大程度上减轻了工人的劳动强度；

2)该装置顶梁的伸张对各类型的巷道适应性较好，对于不容易接顶的直墙半圆拱形巷道，顶梁张开到合理位置时，再将气囊内注气，实现很好的接顶；

3)该装置操作简单、掘进机司机可以在掘进作业后，操作该装置来临时支护，以此来保证临时支护区域的安全。

4)该装置并不需要配备专业人员，且后期维护费用低，人员投入少，为矿井在一定程度上减少了投资成本。

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，下面将对实施例或现有技术描述中所需要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为本发明实施例提供的一种柔性接顶临时支护装置安装在掘进机上的位置示意图；

图2为本发明实施例提供的一种柔性接顶临时支护装置的结构示意图；

附图标记说明：

1、伸缩臂；2、副臂；3、支撑缸；3-1、下伸缩节；3-2、上伸缩节；3-3、伸展缸；3-4、支撑盘；4-顶梁；4-1、支撑板；4-2、钢缆；5、气囊；51、气管；6、旋转轴；7、驱动机；8、皮带；9、副臂控制缸。

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。

如图1至图2所示，一种柔性接顶临时支护装置，包括固定在掘进机上的伸缩臂1，所述伸缩臂1上铰接副臂2，副臂2与伸缩臂1之间铰接有副臂控制缸9，所述副臂2远离伸缩臂1的一端连接有支护系统，所述支护系统包括支撑系统和顶梁系统，所述支撑系统包括与副臂2端部转动连接的支撑缸3，所述副臂2上还设有控制支撑缸3旋转的传动系统；

所述支撑缸3的上下两端分别设有上伸缩节3-2和下伸缩节3-1，所述上伸缩节3-2顶部固定有支撑盘3-4，所述支撑盘3-4上铰接有两个共面且对称设置的伸展缸3-3，所述支撑盘3-4的上方设有顶梁4，所述顶梁4包括旋转轴6，所述旋转轴6上铰接两个支撑板4-1，两个所述伸展缸3-3的伸缩端分别与两个支撑板4-1的下端面铰接；

所述顶梁4上还设有气囊保护系统和用于维持两个支撑板4-1转动幅度的起吊系统，所述伸缩臂1、副臂控制缸9、支撑缸3、伸展缸3-3以及起吊系统分别与掘进机上液压站油性连接。

所述传动系统包括固定在副臂2上的驱动机7和嵌套固定在支撑缸3外壁上的环向齿，所述驱动机7输出轴与环向齿之间通过皮带8传动连接。

所述起吊系统包括若干均布在旋转轴6底部的电机，所述电机输出端设有绞盘，绞盘上缠绕有钢缆4-2，钢缆4-2的两端分别与两个支撑板4-1远离旋转轴6的一端固定，电机与掘进机上电源电性连接。

所述气囊保护系统包括若干固定设置在支撑板4-1上的气囊5，所述气囊5分别用过气管51与掘进机上的气泵连通。

所述旋转轴6顶部和支撑板4-1上端面均设有测距仪。

所述气囊5的最大支撑高度为30厘米，最大支撑强度为25MPa。

本实施例还提供一种柔性接顶临时支护装置的使用方法，具体包括以下步骤：

S1、控制伸缩臂1向外伸出，通过副臂控制缸9调整副臂2角度，通过传动系统控制支撑缸3旋转，支撑缸3设在掘进机机身与铲斗中间空位；

S2、控制支撑缸3的下伸缩节3-1伸出，直至触底，但不继续伸出压实底板；

S3、控制支撑缸3的上伸缩节3-2伸出，当旋转轴6上测距仪显示旋转轴6距顶板距离10cm停止动作；

S4、控制两侧的伸展缸3-3升起，顶梁4的两个支撑板4-1展开，直至顶梁4两端接顶，同时控制绞盘旋转放长钢缆4-2，避免钢缆4-2受拉影响顶梁4展开进程；

通过测距仪监控支撑板4-1距离顶板距离，测距仪显示均小于20cm时，顶梁4展开工作完成；若显示距离超过20cm，两侧的伸展缸3-3收起，支撑缸3的上伸缩节3-2继续向上伸出，时刻监控旋转轴6与顶板距离，每上升一段距离便停止上升，再次展开两侧支撑板4-1测量支撑板4-1与顶板间距离，重复上述动作，直至支撑板4-1与顶板距离小于20cm；钢缆4-2张紧力不小于10kN；S5、通过电机控制绞盘旋转，张紧钢缆4-2；

S6、同时向气囊5内充气，使气囊5接顶，气囊5内压强为5MPa，为支撑缸3的下伸缩节3-1压实底板提供下压力；

S7、再次控制支撑缸3的下伸缩节3-1伸出，使支撑缸3的下伸缩节3-1压实底板；

S8、再次向气囊5内充气，使气囊5获得足够的压强用于支撑；气囊5内工作压强不小于20Mpa。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。