[发明专利]巷道掘进超前伸缩悬臂支护装置及其施工方法

说明书

技术领域

本发明属于煤矿巷道掘进技术领域，具体涉及一种巷道掘进超前伸缩悬臂支护装置及其施工方法。

背景技术

煤炭在我国能源消费结构中占据主要地位，提高煤炭生产效率，实现安全高效开采是我国煤炭企业一直追求的目标。掘进作为煤炭开采中的一项主要内容，是关系煤炭生产效率的重要影响因素。目前，我国大部分矿井的巷道和顺槽掘进速度在100～400米/月，能达到300米/月以上的就属于较快水平，而现在很多采煤工作面推采进度已达到了300～500米/月，而一个采煤工作面有两条顺槽、间隔50～300m布置的联巷及切眼，巷道掘进长度是工作面走向长度的3倍左右，掘进速度跟不上回采速度，因此需要增加掘进队伍，同时增加了顺槽搁置时间、提高了顺槽支护强度，增加了生产成本。

对于留顶煤沿底掘进的顺槽，顶煤粘结力弱，与顶板岩层容易离层，顶锚杆难以锚入稳定岩石层，此时，一般采用截割掘进一刀打一排锚杆的方式进行顶板支护，简称“一掘一锚”，此种工艺掘进速度慢，一般在200～300米/月，为了提高掘进速度，需要“一掘多锚”，即连续截割多刀后连续打多排锚杆，如依次截割5刀，每刀0.9米，一次连续打5排锚杆，这样掘进速度可以提高70％以上。

目前，常用的临时支护方式是在综掘机的截割部上设置临时支护装置，此种临时支护装置存在如下缺点：尺寸与结构受限，不能大范围支护；支护强度低，初撑力才1吨，不能满足支护强度需要；铺网时，临时支护装置收回，顶板裸露，安全隐患大；综掘机掘进时，临时支护装置收回，顶板无支护；支顶与掘进互相干扰。

发明内容

本发明的目的是提供具有临时支护范围大、支护强度满足要求、与综掘机互不影响、顶板全程有支护、工艺满足“一掘多锚”要求的巷道掘进超前伸缩悬臂支护装置及其施工方法。

为达到上述目的，本发明采用如下技术方案来实现的：

巷道掘进超前伸缩悬臂支护装置，包括顺槽支架、伸缩臂及支顶格板；其中，

顺槽支架由两排两列共四节支架单元通过横向油缸与纵向油缸连接而成，两排支架单元的顶梁通过横向油缸连接，两列支架单元的底座通过纵向油缸连接，每节支架单元包括顶梁、底座，以及连接顶梁与底座的立柱及四连杆；

伸缩臂首端与前列支架单元底座上设置的耳座连接，伸缩臂中端与底座通过支臂油缸连接，末端与支顶格板及超前悬挂立柱连接；

支顶格板为中间设有镂空条形格子的板，支护格板横向中轴线设有中间轴，中间轴两端分别与两根伸缩臂末端铰接。

本发明进一步的改进在于，还包括电液控制系统及泵站，用于控制横向油缸、纵向油缸和支臂油缸做伸缩动作。

本发明进一步的改进在于，伸缩臂包括基本臂、二节臂、三节臂及内置伸缩油缸，基本臂首端与前列支架单元底座前部的耳座铰接、中端与底座通过支臂油缸连接、另一端套接于二节臂一端外表面，二节臂另一端套接于三节臂一端外表面，三节臂另一端与支顶格板及超前悬挂立柱连接。

本发明进一步的改进在于，伸缩悬臂的横截面为矩形或椭圆形。

本发明进一步的改进在于，支顶格板的平面轮廓形状为长方形。

本发明进一步的改进在于，超前悬挂立柱与伸缩臂末端铰接连接。

基于巷道掘进超前伸缩悬臂支护装置的施工方法，包括如下步骤：

1)综掘机割煤掘进一刀的距离；

2)支臂油缸收缩，支顶格板下降，然后伸缩臂前伸一刀的距离，到位后支臂油缸伸长，支顶格板接顶支护顶板；

3)循环上述步骤1)和2)2～8次，达到一个大循环步距1.6～6.4米后，然后放下超前悬挂立柱，超前悬挂立柱注液支护顶板；

4)作业人员进入支护格板下部空间，4～8人平行作业施工顶部锚杆和锚索、2～6人平行作业施工帮锚杆，完成一个大循环的顶板与帮部支护施工；

5)收平超前悬挂立柱，降下支顶格板，将金属网铺在支顶格板上部，作业人员退出，收回伸缩臂；

6)前列支架单元降下顶梁，伸长纵向油缸，以后列支架单元为支点，向前推移前列支架单元，到位后，前列支架单元顶梁升起支护顶板，然后，降下后列支架单元顶梁，以前列支架单元为支点，向前拉动后列支架单元，后列支架单元到位后，升起顶梁，依此类推，按后架推前架、前架拉后架的步骤，循环2～8次，到达一个锚杆施工大循环的距离；

7)伸出伸缩臂，升起支顶格板支护顶板；

8)进入下一大循环，重复步骤1)至7)，直至完成整条顺槽的掘进支护作业。

本发明具有如下的优点：