一种用于非金属矿山采矿用防塌支持设备
技术领域
本发明涉及采矿辅助设备技术领域，具体为一种用于非金属矿山采矿用防塌支持设备。
背景技术
采矿是自地壳内或地表开采矿产资源的一门科学技术，采矿工业是一种重要的原料工业，金属矿石是冶炼工业的主要原料，非金属矿石是重要的化工原料和建筑材料，根据矿床埋藏深度的不同和技术经济合理性的要求，矿山开采技术分为露天开采和地下开采两种方式，接近地表和埋藏较浅的部分采用露天开采，深部采用地下开采。
矿场开采过程中，矿井塌陷一直是令人头疼的问题，矿井一旦塌陷，所造成的损失是不可估量的。现有的非金属矿山采矿用防塌支持设备在使用时存在以下缺陷：1、大多体积较大，需要人工搬运至指定位置进行支护，耗费人工强度较大，不方便移动，虽然部分支持设备底部设置脚轮进行移动，但是在使用时通过脚轮进行支撑，一方面不稳定，另一方面导致脚轮易受到损伤无法使用；2、大多采用外界的升降设备进行支撑，支撑强度低，不能平均分担压力，同时增加了使用成本；3、可调性差，大多只能对矿洞顶部进行支撑，不能对矿洞侧壁进行支撑，支撑具有一定的局限性；4、由于矿洞顶部为凹凸不均匀的面，不能够根据支撑面的不同进行自适应调整，稳定性较差，为此，我们提出一种用于非金属矿山采矿用防塌支持设备。
发明内容
本发明的目的在于提供一种用于非金属矿山采矿用防塌支持设备，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种用于非金属矿山采矿用防塌支持设备，包括空心座，所述空心座左右侧均活动插接有活动座，所述空心座底部内壁中部固定设置有双向气缸，所述双向气缸的左右侧输出端均设置有推杆，两组所述推杆相背一端分别与左右侧活动座靠近双向气缸的一端固定连接，两组所述活动座相背一端均固定连接有结构相同的固定移动转换机构，两组所述固定移动转换机构顶部前后侧均固定设置有结构相同的可调支撑柱，前后侧所述可调支撑柱之间底部固定设置有垫板，所述空心座顶部设置有与四组可调支撑柱配合的可调支撑柱驱动机构，左右侧两组所述可调支撑柱顶部分别与左右侧活动支撑板底部固定连接，且左右侧活动支撑板分别插接在连接支撑板左右侧，所述连接支撑板的顶部和左右侧均为开口设置，所述连接支撑板前后侧内壁中部固定设置有固定支撑板，所述固定支撑板位于两组活动支撑板上方，所述连接支撑板前后侧内壁的左右端均固定设置有导向滑块，且两组固定支撑板前后侧均横向开设有与导向滑块匹配的导向滑槽，两组所述固定支撑板顶部、固定支撑板顶部和两组垫板相背一侧均等距设置有结构相同的滚辊支撑结构。
进一步地，所述固定移动转换机构包括与活动座远离推杆的一端固定连接的装配座，所述装配座顶部中央活动插接有驱动杆，所述装配座内腔左右侧均竖向活动设置有螺杆，两组所述螺杆外壁螺纹套设有活动板，且活动板滑动设置在装配座内，所述驱动杆位于活动板上方，且驱动杆外壁套设有主动链轮，两组所述螺杆外壁顶部均固定套设有从动链轮，且主动链轮与两组从动链轮之间通过链条传动连接，两组所述螺杆外壁且位于从动链轮下方的位置均固定套设有主动齿轮，且主动齿轮位于活动板上方，所述装配座顶部内壁左右侧均通过轴承活动设置有与主动齿轮配合的结构相同的固定机构，两组所述固定机构均位于两组螺杆外侧，两组所述固定机构底部均贯穿活动板和装配座底部，且装配座底部开设有与固定机构匹配的活动口一，所述活动板底部前后侧均固定设置有两组支撑架，两组所述支撑架之间活动设置有移动轮，所述装配座底部前后侧均开设有与移动轮匹配的活动口二。
进一步地，所述固定机构包括通过轴承活动设置在装配座顶部内壁的螺纹筒，所述螺纹筒外壁顶部固定套设有与主动齿轮啮合的从动齿轮，所述螺纹筒底部贯穿活动板并延伸至装配座内底部，所述螺纹筒内螺纹旋合设置有相匹配的螺纹块，所述螺纹筒左右侧外壁底部均一体成型设置有限位凸块，所述螺纹块底部固定设置有直径小于螺纹筒内径的连接杆，所述连接杆左右侧外壁均竖向开设有限位滑槽，且活动口一左右侧内壁均固定设置有与限位滑槽匹配的限位滑块，所述连接杆底部通过活动口一延伸至装配座底部下方并固定连接有固定锥。
进一步地，所述可调支撑柱包括固定在装配座顶部的空心柱，所述空心柱顶部活动插接有活动柱，所述活动柱顶部与活动支撑板底部固定连接，所述活动柱底部开设有盲孔，且盲孔内固定设置有螺纹套筒，所述活动柱左右侧外壁底部均固定设置有滑块，且空心柱左右侧内壁均竖向开设有与滑块匹配的滑槽，所述螺纹套筒内螺纹旋合设置有相匹配的丝杆，所述丝杆的底部通过轴承与空心柱底部内壁活动连接，所述丝杆外壁底部固定套设有与可调支撑柱驱动机构配合的从动锥齿轮。
进一步地，所述可调支撑柱驱动机构包括镶板，所述镶板个数为四组，且四组镶板分别固定设置在空心座顶部四周，前后端左右侧所述镶板之间活动设置有套杆，前后侧所述套杆外壁中部均活动套设有外壳，所述外壳底部与空心座顶部固定，前后侧所述套杆位于外壳内的外壁均匀设置有蜗齿，所述空心座顶部中央且位于前后侧外壳之间的位置固定设置有双轴伺服电机，所述双轴伺服电机前后侧输出端分别贯穿前后侧外壳并固定套设有与蜗齿啮合的蜗轮，所述蜗轮位于套杆下方，前后侧所述套杆的左右端均活动插接有活动杆，所述套杆内壁左右侧均环形阵列设置有多组支撑滑块，且活动杆外壁环形阵列开设有多组与支撑滑块匹配的支撑滑槽，四组所述活动杆远离套杆的一端分别贯穿四组空心柱外壁底部并固定套设有与从动锥齿轮啮合的主动锥齿轮，所述主动锥齿轮位于从动锥齿轮顶部。
进一步地，所述活动支撑板顶部的滚辊支撑结构包括套筒，所述套筒个数为两组，且两组套筒分别固定设置在活动支撑板顶部前后侧，两组所述套筒内均滑动设置有相匹配的连接块，且连接块底部通过缓冲弹簧与套筒底部内壁固定连接，所述连接块顶部通过传动杆固定连接有安装架，且安装架位于套筒上方，前后侧所述安装架之间通过转轴转动设置有支护滚辊，所述支护滚辊外壁环形阵列均匀纵向设置有多组竖截面呈半圆形的空心凸条，且空心凸条内填充有填充层，多组所述空心凸条外壁套设有橡胶套筒。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1)本发明设置有固定移动转换机构，手动转动驱动杆，驱动杆带动主动链轮，通过链条使两组螺杆同步同方向转动，进而使活动板向下移动，在两组螺杆转动时通过主动链轮带动从动齿轮进而使螺纹筒转动，从而使螺纹块在螺纹筒内向上移动，螺纹块向上移动带动连接杆和固定锥从活动口一进入装配座，再进入螺纹筒内，同时通过反向转动驱动杆，即可使活动板带动移动轮从活动口二处进入装配座，使螺纹块、连接杆和固定锥向下，使固定锥插入地面实现固定，实现移动和使用时的转换，方便该设备进行移动的同时在进行支撑时不会对移动轮造成损伤，保证该设备支撑时的稳定性；
2)本发明设置有可调支撑柱和可调支撑柱驱动机构，通过双轴伺服电机带动前后侧蜗轮转动，进而通过与蜗齿的配合使前后侧套杆同步同方向转动，套杆转动通过支撑滑块和支撑滑槽的配合使活动杆转动，活动杆转动带动主动锥齿轮转动，主动锥齿轮带动从动锥齿轮使丝杆转动，通过丝杆和螺纹套筒的螺纹配合使活动柱向上移动，通过四组可调支撑柱分担进行支撑，保证承受压力的均匀性，采用可调支撑柱驱动机构即可完成四组可调支撑柱的同步调整作业，大大降低了该支持设备的成本和重量；
3)本发明可实现矿洞顶部位置的支撑和矿洞侧壁的位置支撑，通过驱动双向气缸，双向气缸通过推杆使两组活动座相互远离移动，通过垫板上的滚辊支撑结构接触矿洞侧壁，通过可调支撑柱和可调支撑柱驱动机构，通过活动支撑板和固定支撑板顶部的滚辊支撑结构与矿洞顶部，支撑更加全面，提高该支持设备的适用性，同时两组活动座的移动时，活动杆通过进出套杆、活动支撑板通过进出连接支撑板来进行配合，保证调整后后续使用的稳定性；
4)本发明设置有滚辊支撑结构，由于矿洞顶部和矿洞侧壁为凹凸不均匀的面，通过挤压缓冲弹簧通过传动杆带动支护滚辊对不同位置的点进行支撑，实现自适应调整，通过空心凸条、橡胶套筒和填充层可在支护时提供一定的抗震能力，从而使整个装置的支撑效果更好。
附图说明
图1为本发明结构示意图；
图2为本发明固定移动转换机构结构剖视图；
图3为本发明固定机构结构剖视图；
图4为本发明可调支撑柱结构剖视图；
图5为本发明滚辊支撑结构结构示意图。
图中：1、空心座；2、活动座；3、双向气缸；4、推杆；5、固定移动转换机构；51、装配座；52、驱动杆；53、螺杆；54、活动板；55、主动链轮；56、从动链轮；57、链条；58、固定机构；581、螺纹筒；582、从动齿轮；583、螺纹块；584、限位凸块；585、限位滑槽；586、连接杆；587、固定锥；59、主动齿轮；591、移动轮；592、支撑架；593、活动口一；6、可调支撑柱；61、空心柱；62、活动柱；63、螺纹套筒；64、丝杆；65、从动锥齿轮；7、垫板；8、可调支撑柱驱动机构；81、镶板；82、蜗齿；83、双轴伺服电机；84、蜗轮；85、外壳；86、套杆；87、活动杆；88、支撑滑槽；89、主动锥齿轮；9、活动支撑板；10、导向滑槽；11、连接支撑板；12、固定支撑板；13、滚辊支撑结构；131、套筒；132、连接块；133、缓冲弹簧；134、传动杆；135、安装架；136、支护滚辊；137、空心凸条；138、橡胶套筒；139、填充层。
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。
请参阅图1-5，本发明提供一种技术方案：一种用于非金属矿山采矿用防塌支持设备，请参阅图1，包括空心座1，空心座1左右侧均活动插接有活动座2，空心座1底部内壁中部固定设置有双向气缸3，双向气缸3的左右侧输出端均设置有推杆4，两组推杆4相背一端分别与左右侧活动座2靠近双向气缸3的一端固定连接，双向气缸3用于驱动推杆4，使两组活动座2伸出空心座1或进入空心座1，方便垫板7外壁的滚辊支撑结构13与矿洞侧壁接触实现支护，本发明中出现的电器元件均与外界的主控器及220V市电电连接，并且主控器可为计算机等起到控制的常规已知设备；
请参阅图1，两组活动座2相背一端均固定连接有结构相同的固定移动转换机构5，固定移动转换机构5实现该防塌支持设备在使用时的固定和移动时的转换；
请参阅图1，两组固定移动转换机构5顶部前后侧均固定设置有结构相同的可调支撑柱6，可调支撑柱6用于根据矿洞顶部的位置进行高度调整后固定；
请参阅图1，前后侧可调支撑柱6之间底部固定设置有垫板7，垫板7具体与可调支撑柱6中的空心柱61外壁固定，空心座1顶部设置有与四组可调支撑柱6配合的可调支撑柱驱动机构8，可调支撑柱驱动机构8用于使多组可调支撑柱6同步进行升降调整；
请参阅图1，左右侧两组可调支撑柱6顶部分别与左右侧活动支撑板9底部固定连接，且左右侧活动支撑板9分别插接在连接支撑板11左右侧，连接支撑板11的顶部和左右侧均为开口设置，连接支撑板11前后侧内壁中部固定设置有固定支撑板12，固定支撑板12位于两组活动支撑板9上方，连接支撑板11前后侧内壁的左右端均固定设置有导向滑块(图中未示出)，且两组固定支撑板12前后侧均横向开设有与导向滑块匹配的导向滑槽10，导向滑块和导向滑槽10的设置避免活动支撑板9脱离连接支撑板11的同时提高支护强度；
请参阅图1，两组固定支撑板12顶部、固定支撑板12顶部和两组垫板7相背一侧均等距设置有结构相同的滚辊支撑结构13，两组固定支撑板12顶部、固定支撑板12顶部的滚辊支撑结构13用于支护矿洞顶部，垫板7上的滚辊支撑结构13用于支护矿洞侧壁。
如图2所示：固定移动转换机构5包括与活动座2远离推杆4的一端固定连接的装配座51，装配座51用于支撑和安装结构，装配座51顶部中央活动插接有驱动杆52，驱动杆52的顶部固定设置有供使用人员手动转动的驱动轮，驱动杆52与装配座51的连接处设置有轴承，装配座51内腔左右侧均竖向活动设置有螺杆53，螺杆53顶部和底部分别采用轴承与装配座51顶部和底部内壁活动连接，两组螺杆53外壁螺纹套设有活动板54，两组螺杆53转动进而带动活动板54升降，且活动板54滑动设置在装配座51内，活动板54左右侧均固定设置有滑块，装配座51左右侧内壁均竖向开设有与滑块匹配的滑槽，避免活动板54向上接触到驱动杆52或主动齿轮59，驱动杆52位于活动板54上方，且驱动杆52外壁套设有主动链轮55，两组螺杆53外壁顶部均固定套设有从动链轮56，且主动链轮55与两组从动链轮56之间通过链条57传动连接，主动链轮55和链条57、从动链轮56的配合使两组螺杆53同步同方向转动，两组螺杆53外壁且位于从动链轮56下方的位置均固定套设有主动齿轮59，且主动齿轮59位于活动板54上方，装配座51顶部内壁左右侧均通过轴承活动设置有与主动齿轮59配合的结构相同的固定机构58，两组固定机构58均位于两组螺杆53外侧，两组固定机构58底部均贯穿活动板54和装配座51底部，且装配座51底部开设有与固定机构58匹配的活动口一593，活动板54底部前后侧均固定设置有两组支撑架592，两组支撑架592之间活动设置有移动轮591，装配座51底部前后侧均开设有与移动轮591匹配的活动口二，该活动口二的口径大于两组支撑架592的长度，方便两组支撑架592带动移动轮591通过该活动口二向下，在螺杆53转动带动活动板54向下时，主动齿轮59带动从动齿轮582进而使螺纹筒581转动，从而使螺纹块583在螺纹筒581内向上移动，使固定锥587进入螺纹筒581内，同理，在螺杆53转动带动活动板54向上时，主动齿轮59带动从动齿轮582进而使螺纹筒581转动，从而使螺纹块583在螺纹筒581内向下移动，使固定锥587向下伸出；
如图3所示：固定机构58包括通过轴承活动设置在装配座51顶部内壁的螺纹筒581，螺纹筒581转动可带动螺纹块583在其内部向上或向下移动，螺纹筒581外壁顶部固定套设有与主动齿轮59啮合的从动齿轮582，螺杆53转动，通过从动齿轮582和主动齿轮59的配合使螺纹筒581往螺杆53的相反方向转动，螺纹筒581底部贯穿活动板54并延伸至装配座51内底部，活动板54可在螺纹筒581上上下移动，螺纹筒581内螺纹旋合设置有相匹配的螺纹块583，螺纹筒581左右侧外壁底部均一体成型设置有限位凸块584，限位凸块584限制活动板54向下的位置，螺纹块583底部固定设置有直径小于螺纹筒581内径的连接杆586，方便连接杆586和固定锥587进入螺纹筒581内，连接杆586左右侧外壁均竖向开设有限位滑槽585，且活动口一593左右侧内壁均固定设置有与限位滑槽585匹配的限位滑块，限位滑块和限位滑槽585的设置使螺纹块583不会被螺纹筒581带动旋转，限位滑块嵌入限位滑槽585内，连接杆586底部通过活动口一593延伸至装配座51底部下方并固定连接有固定锥587，固定锥587用于插入指定位置进行固定；
如图4所示：可调支撑柱6包括固定在装配座51顶部的空心柱61，空心柱61顶部活动插接有活动柱62，活动柱62顶部与活动支撑板9底部固定连接，活动柱62底部开设有盲孔，且盲孔内固定设置有螺纹套筒63，活动柱62左右侧外壁底部均固定设置有滑块，且空心柱61左右侧内壁均竖向开设有与滑块匹配的滑槽，滑块和滑槽的设置一方面避免活动柱62脱离空心柱61，另一方面避免活动柱62被丝杆64带动旋转，空心螺纹套筒63内螺纹旋合设置有相匹配的丝杆64，丝杆64与螺纹套筒63螺纹配合，带动活动柱62升降调整，丝杆64的底部通过轴承与空心柱61底部内壁活动连接，丝杆64外壁底部固定套设有与可调支撑柱驱动机构8配合的从动锥齿轮65；
如图1和图4所示：可调支撑柱驱动机构8包括镶板81，镶板81起到支撑和安装结构的作用，镶板81个数为四组，且四组镶板81分别固定设置在空心座1顶部四周，前后端左右侧镶板81之间活动设置有套杆86，套杆86左右端均为开口设置，套杆86左右端可采用轴承分别与左右侧镶板81活动连接，前后侧套杆86外壁中部均活动套设有外壳85，套杆86左右贯穿外壳85上靠顶部的位置，外壳85底部与空心座1顶部固定，前后侧套杆86位于外壳85内的外壁均匀设置有蜗齿82，空心座1顶部中央且位于前后侧外壳85之间的位置固定设置有双轴伺服电机83，双轴伺服电机83在本领域应用广泛，其结构和原理已为本领域技术人员熟知，在此不另作详述，双轴伺服电机83前后侧输出端分别贯穿前后侧外壳85并固定套设有与蜗齿82啮合的蜗轮84，蜗轮84与与蜗齿82的配合使套杆86进行转动，蜗轮84位于套杆86下方，前后侧套杆86的左右端均活动插接有活动杆87，套杆86内壁左右侧均环形阵列设置有多组支撑滑块(图中未示出)，且活动杆87外壁环形阵列开设有多组与支撑滑块匹配的支撑滑槽88，支撑滑块和支撑滑槽88的配合方便配合左右长度调整的同时使活动杆87不会脱离套杆86，同时使套杆86在转动时能带动活动杆87转动，四组活动杆87远离套杆86的一端分别贯穿四组空心柱61外壁底部并固定套设有与从动锥齿轮65啮合的主动锥齿轮89，活动杆87与空心柱61一一对应，主动锥齿轮89位于从动锥齿轮65顶部，套杆86带动活动杆87转动，活动杆87带动主动锥齿轮89，通过主动锥齿轮89和从动锥齿轮65的配合使丝杆64转动；
如图5所示：(此处是以活动支撑板9顶部的滚辊支撑结构13进行为主阐述的，而固定支撑板12和垫板7上的滚辊支撑结构13与其结构相同，但是位置相对应的改变)活动支撑板9顶部的滚辊支撑结构13包括套筒131，套筒131个数为两组，且两组套筒131分别固定设置在活动支撑板9顶部前后侧，两组套筒131内均滑动设置有相匹配的连接块132，连接块132可采用左右侧的滑块与套筒131左右侧内壁的竖向滑槽配合滑动连接，且连接块132底部通过缓冲弹簧133与套筒131底部内壁固定连接，由于矿洞顶部为凹凸不均匀的面，从而通过挤压缓冲弹簧133通过传动杆134带动支护滚辊136对不同位置的点进行支撑，连接块132顶部通过传动杆134固定连接有安装架135，且安装架135位于套筒131上方，前后侧安装架135之间通过转轴转动设置有支护滚辊136，支护滚辊136用于进行支护，支护滚辊136外壁环形阵列均匀纵向设置有多组竖截面呈半圆形的空心凸条137，空心凸条137可采用橡胶材料制成，且空心凸条137内填充有填充层139，填充层139可采用发泡聚氨酯填充材料，使空心凸条137具有较高的吸能和反力，同时具备成本低、使用寿命长，使该支护滚辊136起到一定的抗震能力，从而提高了整个装置的抗震能力，从而使整个装置的支撑效果更好，多组空心凸条137外壁套设有橡胶套筒138，橡胶套筒138可采用耐磨橡胶材料制成。
一种用于非金属矿山采矿用防塌支持设备的使用方法：
S1：使用时，手动转动驱动杆52，驱动杆52带动主动链轮55，通过链条57使两组螺杆53同步同方向转动，进而使活动板54向下移动，在两组螺杆53转动时通过主动链轮55带动从动齿轮582进而使螺纹筒581转动，从而使螺纹块583在螺纹筒581内向上移动，螺纹块583向上移动带动连接杆586和固定锥587从活动口一593进入装配座51，再进入螺纹筒581内，当移动轮591从活动口二向下接触地面后，停止转动驱动杆52，通过移动轮591将该防塌支持设备移动至矿洞内指定位置；
S2：根据矿洞侧壁的位置，通过驱动双向气缸3，双向气缸3通过推杆4使两组活动座2相互远离移动，直至垫板7上的滚辊支撑结构13接触矿洞侧壁，此时关闭双向气缸3，在双向气缸3带动两组活动座2移动时，活动杆87伸出或伸入套杆86来进行长度调整配合，移动至指定位置后，反向转动驱动杆52，进而使活动板54带动移动轮591从活动口二处进入装配座51，使螺纹块583、连接杆586和固定锥587向下，直至固定锥587插入地面实现固定即可停止转动驱动杆52；
S3：根据矿洞顶部位置，通过启动双轴伺服电机83，双轴伺服电机83带动前后侧蜗轮84转动，进而通过与蜗齿82的配合使前后侧套杆86同步同方向转动，套杆86转动通过支撑滑块和支撑滑槽88的配合使活动杆87转动，活动杆87转动带动主动锥齿轮89转动，主动锥齿轮89带动从动锥齿轮65使丝杆64转动，通过丝杆64和螺纹套筒63的螺纹配合使活动柱62向上移动，直至活动支撑板9和固定支撑板12顶部的滚辊支撑结构13与矿洞顶部接触后关闭双轴伺服电机83；
S4：由于矿洞顶部和矿洞侧壁为凹凸不均匀的面，滚辊支撑结构13通过挤压缓冲弹簧133通过传动杆134带动支护滚辊136对不同位置的点进行支撑，通过空心凸条137、橡胶套筒138和填充层139可在支护时提供一定的抗震能力，从而使整个装置的支撑效果更好。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
