一种用于松软煤岩巷道掘锚机前支护装置
技术领域
本实用新型涉及矿山机械技术领域，尤其涉及一种用于松软煤岩巷道掘锚机前支护装置。
背景技术
目前，井工煤矿进行巷道掘进作业所使用的掘锚机，在采掘松软煤岩时，因其煤岩结构松散、空顶区初撑力较弱，常规的掘进机仅有掘进功能，难以保证掘进空顶区的安全支撑，则空顶区就会出现掉顶片帮的问题，即使采用现有的掘锚机进行掘锚作业，所形成的矩形断面巷道顶板为平面，在空顶区因煤层节理过于发育，或因锚固振动产生掉顶片帮，也会带来一定的安全风险。
并且在掘进工作所形成的空顶区，由于顶板压力传导，也存有掉顶片帮问题，给掘锚作业人员带来安全隐患，造成掘进速度有所减缓，也会使锚固强度不足、巷道成型不规范，未来巷道的稳定性不高。另外，现有的掘锚机对掘进时的巷道顶部，以及掘进形成的空顶区防护均有所不足，给巷道掘锚作业人员带来较大安全隐患。
因此，针对以上不足，需要提供一种用于松软煤岩巷道掘锚机前支护装置。
实用新型内容
(一)要解决的技术问题
本实用新型要解决的技术问题是解决现有的掘锚机对掘锚空顶区出现的掉顶片帮现象无法有效控制和掘锚作业人员安全防护的问题。
(二)技术方案
为了解决上述技术问题，本实用新型提供了一种用于松软煤岩巷道掘锚机前支护装置，包括固定座、主箱体、一级液压缸、二级液压缸、锚固支护部件，固定座紧固在主机梁过桥上，主箱体后端与固定座铰接，主箱体前端滑动连接有一级箱体，一级箱体滑动连接有二级箱体，一级液压缸固定端铰接在主箱体内，一级液压缸输出端铰接在一级箱体内，二级液压缸固定端铰接在一级箱体内，二级液压缸输出端铰接在二级箱体内，锚固支护部件铰接在主箱体后端。
通过采用上述技术方案，利用主箱体、一级箱体和二级箱体支撑掘进区的巷道顶部，利用锚固支护部件支撑巷道的空顶锚固区，实现对松软煤岩巷道的前后交替双支护，并且采用多个二级箱体的方式，不仅能起到稳定支撑的作用，同时降低主箱体和一级箱体所受的悬臂梁弯矩，且在多个二级液压缸的配合下，保证二级箱体能稳定抵接在煤岩壁上的同时，主箱体和一级箱体不会产生较大弹性形变，提高二者的使用寿命。
作为对本实用新型的进一步说明，优选地，锚固支护部件包括抬升千斤顶和栅板，抬升千斤顶固定端与主箱体后端下部铰接，抬升千斤顶输出端与栅板下面中部铰接，栅板一端与主箱体后端顶板铰接，抬升千斤顶伸出以使栅板顶端面与巷道顶板平行贴紧。
通过采用上述技术方案，可在需要进行锚固的空顶区，抬升千斤顶伸出使栅板与空顶区的顶板抵接，对掘锚机前移后所形成的空顶区进行接替支护，为锚固人员作业形成安全支护条件；并且在移机时，通过抬升千斤顶的收缩，使栅板下摆离开已完成锚固的顶板，避免移机过程中栅板与煤岩顶板接触产生刮蹭干涉。
作为对本实用新型的进一步说明，优选地，栅板平面上开设有若干个方孔，所述方孔与锚固机位分布相对应，栅板上还开设有若干网片调整孔。
通过采用上述技术方案，在保证栅板具有合格结构强度的同时降低栅板重量，还能对锚固衔接进行查看调整，一举两得。
作为对本实用新型的进一步说明，优选地，栅板铰接安装在主箱体后端，栅板平面后端设有若干挡块。
通过采用上述技术方案，可避免置放在栅板上的支护网片滑落，扎伤或砸伤锚固作业人员，同时合理的挡块高度还能避免挡块与顶板的过度干涉。
作为对本实用新型的进一步说明，优选地，二级箱体远离一级箱体的一端间隔固连有若干个插牙，插牙为直角三棱锥且直角平面朝上，插牙尖角端朝向二级箱体伸出方向。
通过采用上述技术方案，插牙可以铲除顶板凸出的浮煤，并伸展嵌入迎头煤壁中，使整个箱体支护面由悬臂支撑转化为桥式支撑，增强一级箱体和二级箱体支护的稳定性和可靠性。
作为对本实用新型的进一步说明，优选地，锚固支护部件下方为锚固机，两个锚固机左右对称分置于过桥两侧，固定座底部固连有底板，底板通过螺栓紧固在主机梁过桥上，底板的后端设有定位止退挡板。
通过采用上述技术方案，设置的固定座可以满足主箱体的稳固效果，以保证锚固机与锚固支护部件的对应位置准确稳定。
作为对本实用新型的进一步说明，优选地，两个支撑千斤顶上端铰接在主机梁过桥的前端，掘锚机机架上固连有托板，支撑千斤顶的下端铰接在托板上，主箱体底面前端左右对称铰接有两个支撑液压缸，支撑液压缸底端铰接在托板上，托板底平面与巷道地面抵接，两个支撑千斤顶与两个支撑液压缸之间呈梯形分布且均位于所述梯形的四角处。
通过采用上述技术方案，利用四个呈梯形分布的支撑液压缸和支撑千斤顶，可大大增强整个箱体支护面和锚固支护部件的稳定可靠性，保证主箱体、一级箱体、二级箱体和锚固支护部件对煤岩巷道顶部能够稳定支撑。
作为对本实用新型的进一步说明，优选地，主箱体左右两侧分别设有两组若干个导向轮，导向轮通过销轴固定在主箱体上下面板上。
通过采用上述技术方案，设置的两组导向轮可以为一级箱体在伸缩运行中导行，避免运行卡阻。
(三)有益效果
本实用新型的上述技术方案具有如下优点：
1、本实用新型通过随着掘进步距分两次截割完成的工步，通过两次同步伸展跟进支护，配合多个二级箱体间隔伸出的时机，实现对掘进空顶区支护的全面覆盖，保证掘进空顶区不会出现掉顶片帮的问题；
2、设置栅板实现对掘锚机前移后所形成的空顶区进行接替支护，并在栅板上预先铺设支护网片，配合锚固件将网片钉在空顶区顶板煤岩壁上，进一步避免空顶区掉顶片帮的风险，为锚固作业人员形成安全支护条件；
3、通过主机梁过桥前端的两个支撑千斤顶和主箱体下面铰接的两个支撑液压缸，并以梯形分布，大大增强支护的稳定可靠性，避免在掘进过程中出现顶板冒落的风险。
附图说明
图1是本实用新型的侧视图；
图2是图1中A的放大图；
图3是本实用新型的前视图；
图4是本实用新型的仰视图。
图中：1、固定座；11、锚固机；12、过桥；13、底板；14、支撑千斤顶；15、截割滚筒；2、主箱体；21、一级箱体；22、二级箱体； 23、插牙；24、导向轮；25、筋板；3、一级液压缸；4、二级液压缸； 5、锚固支撑部件；51、抬升千斤顶；52、栅板；53、挡块；6、托板； 61、支撑液压缸。
具体实施方式
为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
一种用于松软煤岩巷道掘锚机前支护装置，结合图1、图2，包括固定座1、主箱体2、一级液压缸3、二级液压缸4和锚固支护部件5，主箱体2后端铰接固定座1，主箱体2内含滑动连接一级箱体21，一级箱体21内含滑动连接二级箱体22，一级液压缸3固定端铰接在主箱体2内，一级液压缸3输出端铰接在一级箱体21内，二级液压缸4固定端铰接在一级箱体21内，二级液压缸4输出端铰接在二级箱体22 内，锚固支护部件5铰接在主箱体2后端。
结合图1、图3，主机梁过桥12两侧对称放置有四台锚固机11，过桥12为板状铸钢件，具有优良的承载能力，固定座1底部固连有底板13，主机梁过桥12上用螺栓紧固底板13，并在过桥12上的底板13 的后端设有固连定位止退挡板，增设定位止退挡板，可满足主箱体2 的定位稳固效果，以及固定座1受力止退能力，以保证掘锚支护的稳定可靠。
结合图1、图3，主机梁过桥12的前端铰接两个支撑千斤顶14的上端，掘锚机机架上固连有托板6，支撑千斤顶14的下端铰接在托板 6上，主箱体2底面铰接两个支撑液压缸61的上端，支撑液压缸61 下端铰接在托板6上，托板6与巷道地面抵接，释放支护压力到巷道底板上；按此工步，使两个支撑千斤顶14为一组，两个支撑液压缸61 为一组，各自配有液压蓄能器，同步操控设有支护和移机两个功能的控制阀，利用液压蓄能器的压力补偿功能使整个支护箱体的上表面始终抵接巷道空顶区顶板。
结合图1、图3，完成一次掘进截割循环移机时，通过同时小幅度降低支撑液压缸61和支撑千斤顶14的支撑高度，卸去支护压力，通过原机配置的两个铲板液压缸提升托板6后开始移机，此时，一级液压缸3同步配合回缩，至移机工步完成；然后回缩二级液压缸4至原位，开始下一次截割循环。
此外，两个支撑千斤顶14与两个支撑液压缸61，所形成的上下各四个支撑点之间呈梯形分布，且均位于所述梯形的四角处，利用呈梯形分布的支撑布局，可有效增强支护主箱体2、一级箱体21、二级箱体22和锚固支护部件5的稳定可靠性，保证整个支护组件，能够对煤岩巷道顶板稳定可靠支撑。
结合图1、图4，主箱体2为方形钢制焊接壳体，主箱体2内分格内置筋板25，并满足筋板25与一级箱体21不发生移动干涉；主箱体 2两侧分别设有两组若干个导向轮24，为一级箱体21移动时导行，避免运行卡阻；一级箱体21为方形钢制焊接壳体，并设有与主箱体2内分格内置筋板25对应的沟槽、且前端相连的整体方箱，一级箱体21 插接在主箱体2内，两个一级液压缸3对称分布在一级箱体21内，一级箱体21上下板面对称设有若干减少摩擦的导行板，配合液压缸3保持一级箱体21平稳运行；四个二级箱体22等分间隔插接在一级箱体21上，二级箱体22为方形钢制焊接壳体，四个二级箱体上下面板各自左右对称设有减少摩擦的导行板，同时也作为加强筋板用，四个二级液压缸4后端分别铰接安装在一级箱体21上，前端分别铰接安装在四个二级箱体22上，左右两个二级液压缸4为一组，中间两个二级液压缸4为另一组。
结合图1、图4，掘锚机的截割液筒15位于主箱体2前端下方，其一次掘进步距是分为两次截割完成，一级箱体21和二级箱体22通过两次同步伸展跟进支护，实现对掘进空顶区支护的全面覆盖；二级箱体22远离一级箱体21一端对称间隔固连三个插牙23，插牙23为直角三棱锥且直角平面朝上，插牙23尖角端朝向二级箱体22伸出方向，插牙23配合二级液压缸4可以铲除顶板凸出的浮煤，并伸展嵌入到掘进迎头煤壁中，使一级箱体21和二级箱体22的支护由悬臂支撑转化为桥式支撑，增强整体支护的稳定性和可靠性。
结合图1、图2，锚固支护部件5包括抬升千斤顶51和栅板52，栅板52为钢制平板加立筋的结构，在栅板52平面上开设有若干个方孔，所述方孔与锚固机位分布对应，并在保证栅板52具有合格结构强度的同时开设降低栅板52重量的工艺孔和调整孔，兼顾对锚固衔接进行查看调整，一举两得；栅板52远离主箱体2一端固连有若干个挡块 53，用于稳固支护网片，避免置放在栅板52上的网片滑落而扎伤、砸伤作业人员，同时合理的挡块53高度还能避免挡块53与顶板的过度干涉；四个抬升千斤顶51固定端与主箱体2后端下部铰接，四个抬升千斤顶51输出端与栅板52底面中部铰接，栅板52前端与主箱体2后端上部铰接，抬升千斤顶51伸出时，使栅板52与空顶锚固区煤岩顶板保持抵接。
结合图1、图2，在锚固作业时，抬升千斤顶51伸出，使栅板52 带着提前置放的网片与空顶锚固区煤岩顶板保持抵接，对掘锚机向前工位移动后所形成的空顶区进行接替支护，为锚固作业人员形成安全防护条件；并且在移机时，通过抬升千斤顶51的收缩，使栅板52远离空顶区，避免移机过程中栅板52与顶板煤岩接触产生摩擦。
综上所述，本实用新型利用主箱体2、一级箱体21和二级箱体22 支护掘锚机前端巷道空顶区顶板，利用锚固支护部件5接替支护巷道需要锚固的空顶区，实现对松软煤岩巷道顶板的前后双支护，并且采用多个二级箱体22非同时伸出的方式，分组护住巷道左右两侧肩窝和铲去顶板凸起的浮煤，不仅能起到稳定支撑的作用，同时降低主箱体2 和一级箱体21所受的悬臂梁弯矩，且在多个二级液压缸4的配合下，保证二级箱体22前端固连的插牙23能稳定抵接嵌入在掘进迎头煤岩壁上的同时，使主箱体2和一级箱体21不会产生较大弹性形变，提高二者的使用寿命。
本实用新型还提供一种用于松软煤岩巷道掘锚机前支护装置的交替支护方法，包括以下步骤，
Ⅰ.由支撑液压缸61与支撑千斤顶14相配合将主箱体2撑起，以支撑掘锚机的截割滚筒15与锚固机11之间的机器占位所形成的固有空顶区；
Ⅱ.截割滚筒15每个掘进工位，均分成两步向前截割完成，一级液压缸3和二级液压缸4也同时分成两步伸出护顶，使二级箱体22上的插牙23嵌入前端的煤岩中；其中四个二级液压缸4伸出时，先使左右两侧的二级液压缸4伸出，待左右两侧的二级箱体22完成移动后，再操控中间两个二级液压缸4伸出，以使中间两个二级箱体22晚于左右两侧的二级箱22伸出；左右两侧的二级箱体22先行，可先护住巷道的左右肩窝，而后中间的二级箱体22再伸出，用于铲平中间凸起的浮煤，使后续的栅板52支撑以及网片锚固更为稳定，进一步降低空顶区掉顶片帮的风险；
Ⅲ.当截割滚筒15完成一个工位掘进截割工作后，掘锚机向前移动至下个工位，此时一级液压缸3同步收缩，移机完成后，二级液压缸4收缩至原位，之后重复上述步骤进行掘进；
Ⅳ.掘锚机移动后所形成的空顶区即为锚固区，移机完成后，在栅板52上面铺设支护网片，之后启动抬升千斤顶51，使栅板52与锚固区顶板的煤岩抵接支护，为锚固作业人员形成安全防护条件；
Ⅴ.启动锚固机11上的定锚装置，使锚固头穿过栅板52上的预留方孔抵接顶板煤岩，将锚固件通过网片嵌入锚固区顶板煤岩中；
Ⅵ.完成铺网锚固支护和作业人员的安全防护工作后，重复上述的步骤进行下一次交替支护工作。
通过采用上述方法，利用主箱体2、一级箱体21和二级箱体22 以及锚固支护部件5在掘进移机前后的交替支护，确保在掘锚过程中形成的巷道顶部结构稳定，能有效降低在掘进过程中，以及掘进形成的空顶区出现的掉顶片帮现象，消除掘锚作业中存在的安全隐患，为机械化掘锚作业创造条件，使掘锚一体机发挥出正常工作功效。并且利用原机液压动力源作为支护动力,经核对能够满足支护工作需求。因该交替支护方法全程依靠操控液压缸来实现，大大降低了作业人员的劳动强度，进一步降低空顶区对作业人员的伤害风险；同时用于支撑巷道顶部的设备结构设计合理，不仅重量较轻，减少支撑设备所需的动能，还能起到优良的支护效果，为保证巷道掘锚一体化作业，提升巷道支护质量提供了必要的机械化施工条件。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的精神和范围。
