CN111456768A - 一种矿山巷道用支护装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种矿山巷道用支护装置及方法，支护装置包括支撑拱、承压机构、上顶机构、侧顶机构、固定机构，支撑拱呈倒U形，固定机构横向贯穿设置于支撑拱的中部；承压机构设置于支撑拱的外侧上端，承压机构位于支撑拱的拱顶处；上顶机构设置于固定机构的上侧并且位于支撑拱的拱顶下方；侧顶机构为两个，两个侧顶机构对称设置于支撑拱的中部左端、中部右端；支护装置的支护方法通过多个步骤实现对矿山巷道的支护。本发明的矿山巷道用支护装置在矿山压力增大能通过上顶机构上顶支撑拱，通过支撑拱对巷道起到支撑防护作用，同时通过侧压机构不断插入巷道壁上，进一步起到很好的支撑与固定作用。

Description

一种矿山巷道用支护装置及方法

技术领域

本发明涉及一种支护装置及方法，尤其涉及一种矿山巷道用支护装置及方法。

背景技术

在煤炭开采时，需要工人深入地下开挖较深且极长的巷道，以便于工人与机械进入地表之下进行煤炭开采。

矿山煤炭的开采需要对巷道进行支撑防护，即在巷道内各处位置利用支护装置为壁顶进行支撑限位，以减轻地基自身给予巷道的重力挤压，从而减少巷道坍塌的事故发生。

近年来，随着煤矿开采深度的增加和机械水平的提高，回采巷道断面逐渐增大，矿山压力逐渐增大。目前现有的支护装置的抗弯和抗扭力弱，当压力增大到一定程度后，容易出现扭斜、压弯、变形等破坏现象，支护效果差，不能很好地维护巷道岩体的稳定，支护安全系数低，容易发生巷道坍塌等事故。

发明内容

为了解决上述技术所存在的不足之处，本发明提供了一种矿山巷道用支护装置及方法。

为了解决以上技术问题，本发明采用的技术方案是：一种矿山巷道用支护装置，包括支撑拱、承压机构、上顶机构、侧顶机构、固定机构，支撑拱呈倒U形，固定机构横向贯穿设置于支撑拱的中部；

承压机构设置于支撑拱的外侧上端，承压机构位于支撑拱的拱顶处；上顶机构设置于固定机构的上侧并且位于支撑拱的拱顶下方；侧顶机构为两个，两个侧顶机构对称设置于支撑拱的中部左端、中部右端；

固定机构为两端封闭中空的管状结构，固定机构上设置有压力机构；压力机构包括下压机构、侧压机构，下压机构设置于固定机构的中部；侧压机构为两个，两个侧压机构对称设置于下压机构的左侧、右侧且分别与位于支撑拱左端、右端的侧顶机构相连接；

下压机构包括套筒、下压活塞，套筒固定设置于固定机构中部，套筒的上端连接有传动装置；套筒的内部填充了液压油，套筒的左侧下端、右侧下端对称开设有流动孔；下压活塞设置于套筒的内部且其活塞顶部朝向下方，下压活塞的上端固定连接有沿竖向设置的下压杆；下压杆的上端通过下移环与承压装置的弧形片相连接，下移环活动套设于支撑拱的拱顶处并能沿竖向移动；

侧压机构包括侧压活塞、侧移环，侧压活塞设置于固定机构的管内且其活塞顶部朝向下压机构；侧压活塞与其活塞顶部相背的一端固定连接有沿横向设置的侧移杆，侧移杆的另一端通过侧移环与侧顶机构相连接，侧移环活动套设于支撑拱的中部处并能沿横向移动；

传动装置包括固定箱体、齿轮、连接杆，固定箱体固定设置于套筒的上端，齿轮可转动地固定于固定箱体的内部；齿轮为两个，两个齿轮对称设置于下压杆左侧、右侧；下压杆的左侧壁、右侧壁上均设置有与齿轮相配合的第一齿牙；连接杆为两个，两个连接杆对称设置于两个齿轮相远离的一侧，连接杆的内侧壁上设置有与齿轮相配合的第二齿牙，连接杆的上端与上顶机构的弧形顶板固定相连，连接杆的下端通过弹簧与固定箱体相连接

进一步地、侧顶机构包括锚杆、边锚、安装座，安装座设置于支撑拱的外侧且其内端与侧移环固定相连；锚杆沿横向固定设置于安装座的外端中部，锚杆的外端设置有锥头，锚杆的内端设置有防松锥头；边锚沿横向固定设置于安装座的外端上，边锚为两个，两个边锚对称设置于锚杆的上侧、下侧。

进一步地、下移环的上端与弧形片固定相连，下端与下压杆固定相连。

进一步地、两个连接杆之间通过连接块相连接。

进一步地、下压杆的上端向上依次贯穿连接块、弧形顶板后与下移环相连接。

进一步地、支撑拱的外侧套设有保护套。

进一步地、侧移环的外端穿出固定机构的管侧壁后与安装座固定相连；侧移环与固定机构的管侧壁之间设置有密封部件。

一种矿山巷道用支护装置的支护方法的步骤为：

当矿山压力增大时，支撑拱的上端会发生变形扭曲，使得承压机构的弧形片向下运动，带动下移环向下移动，进而带动下压杆下移；下压杆下移时其上的第一齿牙下移带动齿轮转动，齿轮转动通过与其相啮合的第二齿牙带动连接杆上移，进而通过连接杆上移带动上顶机构的弧形顶板上移，对支撑拱起到了支撑作用；

当矿山压力过大时，下压杆会一直向下移动，进而带动下压活塞下移将套筒内的液压油不断压入固定机构的管内，从而使得固定机构内的两个侧压活塞向相远离的方向运动，侧压活塞通过侧移杆、侧移环带动侧顶装置向外侧移动，使得侧顶装置的锚杆、边锚不断地插入巷道壁上，能够起到很好的支撑与固定作用。

本发明的矿山巷道用支护装置在矿山压力增大能通过上顶机构上顶支撑拱，通过支撑拱对巷道起到支撑防护作用，同时通过侧压机构不断插入巷道壁上，进一步起到很好的支撑与固定作用，安全系数更高。

附图说明

图1为矿山巷道用支护装置的结构示意图。

图2为图1中传动机构的局部放大图。

图3为图1中承压机构的局部放大图。

图4为图1中侧压机构的局部放大图。

图中：1、支撑拱；2、承压机构；21、弧形片；

3、上顶机构；31、弧形顶板；

4、侧顶机构；41、锚杆；42、边锚；43、安装座；44、锥头；45、防松锥头；

5、固定机构；6、保护套；

7、传动装置；71、固定箱体；72、齿轮；73、连接杆；74、连接块；75、弹簧；

8、下压机构；81、套筒；82、下压活塞；83、下压杆；84、下移环；

9、侧压机构；91、侧压活塞；92、侧移椭圆环；93、侧移杆。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

如图1所示，一种矿山巷道用支护装置，包括支撑拱1、承压机构2、上顶机构3、侧顶机构4、固定机构5，支撑拱1呈倒U形，固定机构5横向贯穿设置于支撑拱1的中部；支撑拱1的外侧套设有保护套6。

如图3所示，承压机构2设置于支撑拱1的外侧上端，承压机构2位于支撑拱1的拱顶处；上顶机构3设置于固定机构5的上侧并且位于支撑拱的拱顶下方；侧顶机构4为两个，两个侧顶机构对称设置于支撑拱1的中部左端、中部右端；

固定机构5为两端封闭中空的管状结构，固定机构5上设置有压力机构；压力机构包括下压机构8、侧压机构9，下压机构8设置于固定机构5的中部；侧压机构9为两个，两个侧压机构对称设置于下压机构8的左侧、右侧且分别与位于支撑拱左端、右端的侧顶机构相连接；

下压机构8包括套筒81、下压活塞82，套筒81固定设置于固定机构5中部，套筒81的上端连接有传动装置7；套筒81的内部填充了液压油，套筒的左侧下端、右侧下端对称开设有流动孔；下压活塞82设置于套筒81的内部且其活塞顶部朝向下方，下压活塞82的上端固定连接有沿竖向设置的下压杆83；下压杆83的上端通过下移环84与承压装置的弧形片21相连接，下移环84活动套设于支撑拱的拱顶处并能沿竖向移动；下移环84的上端与弧形片21固定相连，下端与下压杆83固定相连。

如图4所示，侧压机构9包括侧压活塞91、侧移环92，侧压活塞91设置于固定机构的管内且其活塞顶部朝向下压机构；侧压活塞91与其活塞顶部相背的一端固定连接有沿横向设置的侧移杆93，侧移杆93的另一端通过侧移环92与侧顶机构相连接，侧移环92活动套设于支撑拱的中部处并能沿横向移动；

如图2所示，传动装置7包括固定箱体71、齿轮72、连接杆73，固定箱体71固定设置于套筒81的上端，齿轮72可转动地固定于固定箱体71的内部；齿轮72为两个，两个齿轮对称设置于下压杆83左侧、右侧；下压杆83的左侧壁、右侧壁上均设置有与齿轮72相配合的第一齿牙；连接杆73为两个，两个连接杆对称设置于两个齿轮相远离的一侧，两个连接杆之间通过连接块74相连接。连接杆的内侧壁上设置有与齿轮相配合的第二齿牙，连接杆的上端与上顶机构的弧形顶板31固定相连，连接杆的下端通过弹簧75与固定箱体相连接。下压杆83的上端向上依次贯穿连接块74、弧形顶板31后与下移环84相连接。

侧顶机构4包括锚杆41、边锚42、安装座43，安装座43设置于支撑拱的外侧且其内端与侧移环固定相连；侧移环92的外端穿出固定机构的管侧壁后与安装座43固定相连；侧移环92与固定机构的管侧壁之间设置有密封部件。锚杆41沿横向固定设置于安装座的外端中部，锚杆41的外端设置有锥头44，锚杆的内端设置有防松锥头45；边锚42沿横向固定设置于安装座的外端上，边锚42为两个，两个边锚对称设置于锚杆的上侧、下侧。

一种矿山巷道用支护装置的支护方法的步骤为：

当矿山压力增大时，支撑拱的上端会发生变形扭曲，使得承压机构的弧形片向下运动，带动下移环向下移动，进而带动下压杆下移；下压杆下移时其上的第一齿牙下移带动齿轮转动，齿轮转动通过与其相啮合的第二齿牙带动连接杆上移，进而通过连接杆上移带动上顶机构的弧形顶板上移，对支撑拱起到了支撑作用；

当矿山压力过大时，下压杆会一直向下移动，进而带动下压活塞下移将套筒内的液压油不断压入固定机构的管内，从而使得固定机构内的两个侧压活塞向相远离的方向运动，侧压活塞通过侧移杆、侧移环带动侧顶装置向外侧移动，使得侧顶装置的锚杆、边锚不断地插入巷道壁上，能够起到很好的支撑与固定作用。

上述实施方式并非是对本发明的限制，本发明也并不仅限于上述举例，本技术领域的技术人员在本发明的技术方案范围内所做出的变化、改型、添加或替换，也均属于本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种矿山巷道用支护装置，其特征在于：包括支撑拱(1)、承压机构(2)、上顶机构(3)、侧顶机构(4)、固定机构(5)，支撑拱(1)呈倒U形，固定机构(5)横向贯穿设置于支撑拱(1)的中部；

所述承压机构(2)设置于支撑拱(1)的外侧上端，承压机构(2)位于支撑拱(1)的拱顶处；所述上顶机构(3)设置于固定机构(5)的上侧并且位于支撑拱的拱顶下方；所述侧顶机构(4)为两个，两个侧顶机构对称设置于支撑拱(1)的中部左端、中部右端；

所述固定机构(5)为两端封闭中空的管状结构，固定机构(5)上设置有压力机构；所述压力机构包括下压机构(8)、侧压机构(9)，下压机构(8)设置于固定机构(5)的中部；所述侧压机构(9)为两个，两个侧压机构对称设置于下压机构(8)的左侧、右侧且分别与位于支撑拱左端、右端的侧顶机构相连接；

所述下压机构(8)包括套筒(81)、下压活塞(82)，套筒(81)固定设置于固定机构(5)中部，套筒(81)的上端连接有传动装置(7)；所述套筒(81)的内部填充了液压油，套筒的左侧下端、右侧下端对称开设有流动孔；所述下压活塞(82)设置于套筒(81)的内部且其活塞顶部朝向下方，下压活塞(82)的上端固定连接有沿竖向设置的下压杆(83)；所述下压杆(83)的上端通过下移环(84)与承压装置的弧形片(21)相连接，下移环(84)活动套设于支撑拱的拱顶处并能沿竖向移动；

所述侧压机构(9)包括侧压活塞(91)、侧移环(92)，侧压活塞(91)设置于固定机构的管内且其活塞顶部朝向下压机构；所述侧压活塞(91)与其活塞顶部相背的一端固定连接有沿横向设置的侧移杆(93)，侧移杆(93)的另一端通过侧移环(92)与侧顶机构相连接，侧移环(92)活动套设于支撑拱的中部处并能沿横向移动；

所述传动装置(7)包括固定箱体(71)、齿轮(72)、连接杆(73)，固定箱体(71)固定设置于套筒(81)的上端，齿轮(72)可转动地固定于固定箱体(71)的内部；所述齿轮(72)为两个，两个齿轮对称设置于下压杆(83)左侧、右侧；所述下压杆(83)的左侧壁、右侧壁上均设置有与齿轮(72)相配合的第一齿牙；所述连接杆(73)为两个，两个连接杆对称设置于两个齿轮相远离的一侧，连接杆的内侧壁上设置有与齿轮相配合的第二齿牙，连接杆的上端与上顶机构的弧形顶板(31)固定相连，连接杆的下端通过弹簧(75)与固定箱体相连接。

2.根据权利要求1所述的矿山巷道用支护装置，其特征在于：所述侧顶机构(4)包括锚杆(41)、边锚(42)、安装座(43)，安装座(43)设置于支撑拱的外侧且其内端与侧移环固定相连；所述锚杆(41)沿横向固定设置于安装座的外端中部，锚杆(41)的外端设置有锥头(44)，锚杆的内端设置有防松锥头(45)；所述边锚(42)沿横向固定设置于安装座的外端上，边锚(42)为两个，两个边锚对称设置于锚杆的上侧、下侧。

3.根据权利要求2所述的矿山巷道用支护装置，其特征在于：所述下移环(84)的上端与弧形片(21)固定相连，下端与下压杆(83)固定相连。

4.根据权利要求3所述的矿山巷道用支护装置，其特征在于：两个连接杆之间通过连接块(74)相连接。

5.根据权利要求4所述的矿山巷道用支护装置，其特征在于：所述下压杆(83)的上端向上依次贯穿连接块(74)、弧形顶板(31)后与下移环(84)相连接。

6.根据权利要求5所述的矿山巷道用支护装置，其特征在于：所述支撑拱(1)的外侧套设有保护套(6)。

7.根据权利要求6所述的矿山巷道用支护装置，其特征在于：所述侧移环(92)的外端穿出固定机构的管侧壁后与安装座(43)固定相连；所述侧移环(92)与固定机构的管侧壁之间设置有密封部件。

8.一种如权利要求1所述的矿山巷道用支护装置的支护方法，其特征在于：所述方法的步骤为：

当矿山压力增大时，支撑拱的上端会发生变形扭曲，使得承压机构的弧形片向下运动，带动下移环向下移动，进而带动下压杆下移；下压杆下移时其上的第一齿牙下移带动齿轮转动，齿轮转动通过与其相啮合的第二齿牙带动连接杆上移，进而通过连接杆上移带动上顶机构的弧形顶板上移，对支撑拱起到了支撑作用；

当矿山压力过大时，下压杆会一直向下移动，进而带动下压活塞下移将套筒内的液压油不断压入固定机构的管内，从而使得固定机构内的两个侧压活塞向相远离的方向运动，侧压活塞通过侧移杆、侧移环带动侧顶装置向外侧移动，使得侧顶装置的锚杆、边锚不断地插入巷道壁上，能够起到很好的支撑与固定作用。

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