煤矿井下巷道支护作业工法.pdf

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1、(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 202310585527.4(22)申请日 2023.05.23(71)申请人 郑州煤矿机械集团股份有限公司地址 450000 河南省郑州市河南自贸试验区郑州片区(经开)第九大街167号(72)发明人 付祖冈张定堂王建军孙红发李吉堂李帅李晓杰张继业赵福贵黄圣英(74)专利代理机构 郑州浩翔专利代理事务所(特殊普通合伙)41149专利代理师 王冬冬(51)Int.Cl.E21D 9/087(2006.01)E21D 11/00(2006.01)E21D 15/44(2006.01)E21D 23/0。

2、4(2006.01)(54)发明名称一种煤矿井下巷道支护作业工法(57)摘要本发明涉及一种煤矿井下巷道支护作业工法,巷道掘进阶段,掘进用转载机用于跟随掘进作业出料的同时转运、安装单体支架,回采阶段机巷内,回采机巷用转载机组用于在实现工作面运煤的同时拆卸、转运单体支架,回采阶段风巷内,掘进用转载机用于跟随回采工作面推进拆卸、转运单体支架。使用单体支架代替锚杆、锚索进行支护作业,单体支架可反复拆卸利用,能够解决现有支护方式存在的安全风险大、经济性差、支护效率低的技术问题。权利要求书1页 说明书5页 附图3页CN 116607955 A2023.08.18CN 116607955 A1.一种煤矿井下。

3、巷道支护作业工法,其特征是,包括如下步骤:S1:巷道掘进作业巷道内设备包括可分体式自移护盾掘进机、掘进用转载机、单体支架、单轨吊装置、桥式转载机、迈步自移机尾,掘进设备开始截割掘进时,由掘进用转载机向前运送单体支架并驱动单体支架伸展开、安装到位支护巷道;S2:当巷道掘进至设定距离时,将单轨吊装置安装至单体支架内侧的顶置吊轨上,单轨吊装置移动对收缩状态的单体支架进行转运、通过掘进用转载机转送至可分体式自移护盾掘进机机尾后端的空顶区,再由掘进用转载机上的装卸组件将单体支架伸展开至伸出状态,单体支架安装完成对空顶区进行及时支护,循环以上单体支架安装过程,完成掘进巷道支护作业;掘进过程中掘进用转载机前。

4、端的料斗与掘进设备运输机尾搭接对煤岩进行收集并依次通过运输机构、桥式转载机、迈步自移机尾向地面运送;S3:巷道掘进结束时,掘进设备与自移式护盾分离,掘进设备移动至下一工作面或撤出工作面,自移式护盾留在巷道迎头处进行支护;S4:回采工作面设备包括采煤机、刮板运输机和液压支架,回采作业风巷靠近采煤工作区一端的设备包括自移式护盾、掘进用转载机、单体支架、单轨吊装置,回采作业机巷靠近采煤工作区一端的设备包括自移式护盾、回采机巷用转载机组、单体支架和单轨吊装置,回采工作推进时,风巷和机巷内分别通过掘进用转载机、回采机巷用转载机组将单体支架从巷道内拆卸、缩回至收缩状态,再通过单轨吊装置运送出巷道,在单体支。

5、架被拆卸离开支护位置时,自移式护盾移动至支护位置进行支护、并在前端留出采煤空间供采煤机进行采煤作业,循环以上单体支架拆卸过程,完成巷道回采工作;回采过程中,工作面煤岩通过刮板运输机、回采机巷用转载机组向外输送。2.如权利要求1所述的一种煤矿井下巷道支护作业工法,其特征是,步骤S1和S2中掘进用转载机使用装卸组件安装单体支架的过程具体如下:控制升降油缸使升降平台上升至合适位置、伸出横移油缸,将单体支架横梁放置在支架托座上并使横移油缸外端钩挂单体支架支腿,驱动夹紧油缸使夹持组件夹紧单体支架横梁,驱动行走机构将单体支架运输至待支护位置,解锁单体支架支腿,控制升降油缸使单体支架升起至支护位置,单体支架。

6、横梁与巷道顶板相接并提供35Mpa的初撑力,解锁单体支架横梁,控制横移油缸向外顶推单体支架支腿向两侧帮移动,直至单体支架支腿与巷道两侧帮相接并向两支腿施加35Mpa的初撑力,将单体支架锁定,操作夹持机构松开单体支架,控制升降平台下降后控制横移油缸缩回,完成单体支架安装。3.如权利要求1所述的一种煤矿井下巷道支护作业工法,其特征是,步骤S4中掘进用转载机和回采机巷用转载机组使用装卸组件拆卸单体支架的过程具体如下:控制横移油缸伸出,操控升降油缸使升降平台升起,使支架托座托住单体支架横梁的同时横移油缸外端钩挂单体支架支腿,控制夹紧油缸使夹持机构夹紧单体支架横梁,解锁单体支架支腿,控制升降平台下降直至。

7、单体支架支腿降低至最低高度,解锁单体支架横梁、将单体支架横梁拉回至最小宽度尺寸,锁定单体支架横梁与支腿,完成单体支架的拆卸。权利要求书1/1 页2CN 116607955 A2一种煤矿井下巷道支护作业工法技术领域0001本发明涉及煤矿井下支护方法技术领域,更具体地说,它涉及一种煤矿井下巷道支护作业工法。背景技术0002目前制约煤矿生产最大的问题就是掘进效率低、采掘不平衡带来的回采效率低下,而掘支不平衡是影响巷道掘进效率的主要因素。为应对巷道应力变化和冲击地压,现有巷道采用锚、网、索、喷联合支护,该种支护方式属于隐形支护,对支护质量和可靠性的监测与检测不易,有时会出现无明显先兆的冒顶事故,在变形。

8、量较大的软岩巷道支护效果较差,巷道易变形甚至冒顶,威胁作业人员的生命安全。现有支护方式使用的锚杆、锚索、锚网等均为一次性耗材,不能反复使用,经济性较差;作业时也存在耗时长、人工劳动强度大、支护效率低下的问题,严重制约巷道掘进效率的提升。发明内容0003本发明的目的在于提出一种煤矿井下巷道支护作业工法,能够解决现有支护方式存在的安全风险大、经济性差、支护效率低的技术问题。0004本发明提供了如下技术方案:一种煤矿井下巷道支护作业工法,包括如下步骤:S1:巷道掘进作业巷道内设备包括可分体式自移护盾掘进机、掘进用转载机、单体支架、单轨吊装置、桥式转载机、迈步自移机尾,掘进设备开始截割掘进时,由掘进用。

9、转载机向前运送单体支架并驱动单体支架伸展开、安装到位支护巷道;S2:当巷道掘进至设定距离时,将单轨吊装置安装至单体支架内侧的顶置吊轨上,单轨吊装置移动对收缩状态的单体支架进行转运、通过掘进用转载机转送至可分体式自移护盾掘进机机尾后端的空顶区,再由掘进用转载机上的装卸组件将单体支架伸展开至伸出状态,单体支架安装完成对空顶区进行及时支护,循环以上单体支架安装过程,完成掘进巷道支护作业;掘进过程中掘进用转载机前端的料斗与掘进设备运输机尾搭接对煤岩进行收集并依次通过运输机构、桥式转载机、迈步自移机尾向地面运送;S3:巷道掘进结束时,掘进设备与自移式护盾分离,掘进设备移动至下一工作面或撤出工作面,自移式。

10、护盾留在巷道迎头处进行支护;S4:回采工作面设备包括采煤机、刮板运输机和液压支架,回采作业风巷靠近采煤工作区一端的设备包括自移式护盾、掘进用转载机、单体支架、单轨吊装置,回采作业机巷靠近采煤工作区一端的设备包括自移式护盾、回采机巷用转载机组、单体支架和单轨吊装置,回采工作推进时,风巷和机巷内分别通过掘进用转载机、回采机巷用转载机组将单体支架从巷道内拆卸、缩回至收缩状态,再通过单轨吊装置运送出巷道,在单体支架被拆卸离开支护位置时,自移式护盾移动至支护位置进行支护、并在前端留出采煤空间供采煤机进行采煤作业,循环以上单体支架拆卸过程,完成巷道回采工作;回采过程中,工作面煤岩通过刮板运输机、回采机巷用。

11、转载机组向外输送。说明书1/5 页3CN 116607955 A30005进一步的,步骤S1和S2中掘进用转载机使用装卸组件安装单体支架的过程具体如下:控制升降油缸使升降平台上升至合适位置、伸出横移油缸,将单体支架横梁放置在支架托座上并使横移油缸外端钩挂单体支架支腿,驱动夹紧油缸使夹持组件夹紧单体支架横梁,驱动行走机构将单体支架运输至待支护位置,解锁单体支架支腿,控制升降油缸使单体支架升起至支护位置,单体支架横梁与巷道顶板相接并提供35Mpa的初撑力,解锁单体支架横梁,控制横移油缸向外顶推单体支架支腿向两侧帮移动,直至单体支架支腿与巷道两侧帮相接并向两支腿施加35Mpa的初撑力,将单体支架锁定。

12、,操作夹持机构松开单体支架,控制升降平台下降后控制横移油缸缩回,完成单体支架安装。0006进一步的,步骤S4中掘进用转载机和回采机巷用转载机组使用装卸组件拆卸单体支架的过程具体如下:控制横移油缸伸出,操控升降油缸使升降平台升起,使支架托座托住单体支架横梁的同时横移油缸外端钩挂单体支架支腿,控制夹紧油缸使夹持机构夹紧单体支架横梁,解锁单体支架支腿,控制升降平台下降直至单体支架支腿降低至最低高度,解锁单体支架横梁、将单体支架横梁拉回至最小宽度尺寸,锁定单体支架横梁与支腿,完成单体支架的拆卸。0007综上所述,本发明具有以下有益效果:使用单体支架代替锚杆、锚索进行支护作业并提供一定的支护初撑力,实现。

13、全断面盾式支护方式,单体支架自身结构可伸缩,配合掘进用转载机、回采机巷用转载机组、单轨吊装置在巷道掘进回采全周期实现单体支架的搬运、安装和拆卸;掘进作业时使用掘进用转载机在不停歇运煤的同时进行空顶区及时支护,保证安全作业,回采作业时合理布局掘进用转载机与回采机巷用转载机组,完成单体支架的拆卸运送,从而实现巷道支护材料的反复利用,从而具有较好的经济性;单体支架为巷道提供了安全、可靠性较高的支护方式,有效保障井下作业人员生命安全,单体支架在掘进用转载机、回采机巷用转载机组上设置的装卸组件上具有上下升降、左右伸缩、前后移动以及旋转多个方向的运动自由度,可实现多自由度灵活安装拆卸,可降低作业难度、提升。

14、支护效率,通过装卸组件使安装、运输、拆卸机械化实施,也降低人工劳动强度、降低人工操作风险,从而大大提升支护与掘进效率。附图说明0008图1是用于实施本发明的一种煤矿井下巷道支护作业工法的煤矿井下巷道支护系统于掘进巷道时的侧面视角示意图;图2是用于实施本发明的一种煤矿井下巷道支护作业工法的煤矿井下巷道支护系统于回采作业时的俯视视角示意图;图3是用于实施本发明的一种煤矿井下巷道支护作业工法的煤矿井下巷道支护系统的单体支架与单轨吊装置的结构示意图;图4是用于实施本发明的一种煤矿井下巷道支护作业工法的煤矿井下巷道支护系统的掘进用转载机的结构示意图;图5是用于实施本发明的一种煤矿井下巷道支护作业工法的煤。

15、矿井下巷道支护系统的回采机巷用转载机组的结构示意图;附图标记:附图标记:1可分体式自移护盾掘进机;11自移式护盾;2掘进用转载机;21机架;22料斗;23料斗升降油缸;24行走机构;25输送机构;3单体支架;31主横说明书2/5 页4CN 116607955 A4梁;32伸缩横梁;33上支腿;34下支腿;35L型支架挂钩;36电缆挂钩;37顶置吊轨;4单轨吊装置;5桥式转载机;6迈步自移机尾;7回采机巷用转载机组;8装卸组件;81底板;82升降平台;83连杆机构;84支架托座;85固定夹持部;86夹紧件;87夹紧油缸;88旋转油缸;89横移油缸;810L型油缸挂钩;811升降油缸;100采煤工。

16、作面;200风巷;300机巷。实施方式0009下面结合附图对本发明进行详细描述。0010首先对本煤矿井下巷道支护作业工法的设备应用基础进行介绍:一种煤矿井下巷道支护系统,如图1图2所示,包括可分体式自移护盾掘进机1、掘进用转载机2、单体支架3、单轨吊装置4、桥式转载机5、迈步自移机尾6、回采巷用转载机组7。0011可分体式自移护盾掘进机1包括可分体使用的掘进设备和自移式护盾11,掘进设备截割作业并对掘进产生的煤岩进行运输、经掘进设备运输机尾向后输送,巷道掘进结束后,自移式护盾11与掘进设备分离,起到支护巷道迎头处的作用。0012单体支架3结构如图3所示,包括横梁和支撑在横梁下侧两端的两支腿,横。

17、梁与支腿均为伸缩式结构,横梁包括中间的主横梁31以及滑动伸缩设置在主横梁31两端的伸缩横梁32。支腿位于伸缩横梁32外端,支腿包括滑动伸缩配合的上支腿33与下支腿34,主横梁31与伸缩横梁32、上支腿33与下支腿34可通过定位孔与销轴锁定。主横梁31中间位置的下侧设置有顶置吊轨37,下支腿34的内侧设置多个用于收纳缆线的电缆挂钩36。单体支架3具有伸出状态和收缩状态,单体支架3伸出状态时,单体支架3顶部与巷道顶板相接、底部与巷道底板相接、两侧与巷道侧帮相接,起到支护作用,多个单体支架3以相互间距50mm的位置连续排列,横梁下侧的顶置吊轨37供单轨吊装置4安装、移动。单体支架收缩状态时,单体支架。

18、的支腿与横梁缩小至最小尺寸,单轨吊装置4夹紧并吊运收缩状态的单体支架沿顶置吊轨37移动。0013掘进用转载机2和回采机巷用转载机组7具体结构如图4、图5所示,均设置有装卸组件8。首先对装卸组件8结构进行介绍,装卸组件8主要由升降机构、旋转油缸88、支架托座84、夹持组件和横移油缸89构成,升降机构包括升降平台82、底板81以及位于底板81与升降平台82之间的连杆机构83和升降油缸811,连杆机构83包括两个倾斜交叉设置的连杆,两连杆中间交叉铰接,两连杆的水平一端分别与升降平台82、底板81铰接,两连杆的水平另一端分别与上铰接耳座、下铰接耳座铰接,其中上铰接耳座与升降平台82下侧前后滑动连接,下。

19、铰接耳座与底板81上侧前后滑动连接。连杆机构83设置有两个,两连杆机构83平行间隔设置在升降平台82的横向两侧,两连杆机构83中间交叉铰接处连接有横向连接杆,升降油缸811通过驱动横向连接杆带动升降平台82升降,升降油缸811的两端分别与横向连接杆、底板81上侧铰接。旋转油缸88设置在升降平台中间位置,旋转油缸88的输出轴竖直朝上设置,支架托座84设置在旋转油缸88输出轴上、用于受到旋转油缸88转动。夹持组件位于支架托座84上、用于夹紧单体支架的横梁,夹持组件包括相对设置的固定夹持部85和活动夹持部,其中活动夹持部主要由夹紧件86和夹紧油缸87构成,夹紧油缸87两端分别与夹紧件86与支架托座8。

20、4铰接,在夹紧油缸87作用下,固定夹持部85和活动夹持部之间构成夹紧单体支架横梁的夹持空间,支架托座84则用于承托单体支架横梁。升降平台82上还设置有向横向两说明书3/5 页5CN 116607955 A5侧伸出的横移油缸89,横移油缸89的外端设置朝上的L型油缸挂钩810,对应的,单体支架上支腿33内侧设置有朝下的L型支架挂钩35,使用时,L型油缸挂钩810构成钩挂结构,L型油缸挂钩810与L型支架挂钩35形成钩挂关系,通过伸缩横移油缸89推拉单体支架支腿实现单体支架横梁的伸缩。通过装卸组件8可实现单体支架的上下升降、旋转运动、横向伸缩。0014如图4所示,掘进用转载机2包括机架21、料斗2。

21、2、行走机构24和输送机构25,料斗22铰接在机架21的前端,掘进作业时料斗22与掘进设备运输机尾保持一定搭接量,用于持续收集掘进产生的煤岩。通过连接在机架21和料斗22之间的料斗升降油缸23操作料斗22升降,灵活调整料斗22相对掘进设备运输机尾的上下位置。输送机构25位于机架和料斗内部,用于将自前向后输送煤岩,料斗内部于输送机构25处设置张紧机构,机架21的底部设置有行走机构24,行走机构24包括四个聚氨酯填充轮胎和驱动聚氨酯填充轮胎转动的液压马达,聚氨酯填充轮胎具有抗缓冲能力强、抗压性好的优点,应用于井下复杂环境中大大减少行走机构维护频次与修理成本。装卸组件8固定安装在机架21上,使用时掘。

22、进用转载机2前端料斗与掘进设备运输机尾搭接,收集煤岩并将煤岩经输送机构向后输送,之后煤岩依次经桥式转载机5、迈步自移机尾6向外输送,配合行走机构与装卸组件一同使用,可进行单体支架的安装、卸载、转运。0015如图5所示,回采机巷用转载机组7的顶部设置皮带盖板,装卸组件8的底板81与皮带盖板滑动连接,在回采机巷用转载机组7上设置用于带动装卸组件8前后移动的驱动机构(图5中未示出),驱动机构包括两台绞车和设置在升降平台前后两端的驱动耳座,两台绞车分别用于分布在转载机组的机头、机尾位置,两绞车分别通过铰链与两驱动耳座连接,使用时两台绞车配合收放铰链实现升降平台的前后移动。回采机巷用转载机组7在回采状态。

23、时设置在机巷300内部,用于输送来自综采工作面采煤机产出的煤岩,使驱动机构和装卸组件配合动作可进行单体支架的卸载、转运。0016基于以上煤矿井下巷道支护系统,本煤矿井下巷道支护作业工法的具体实施例1包含如下步骤:S1:巷道掘进作业巷道(包括机巷300和风巷200)内设备包括可分体式自移护盾掘进机、掘进用转载机、单体支架、单轨吊装置、桥式转载机、迈步自移机尾,掘进设备开始截割掘进时,由掘进用转载机向前运送单体支架并驱动单体支架伸展开、安装到位支护巷道;掘进用转载机使用装卸组件安装单体支架的具体步骤如下:控制升降油缸使升降平台上升至合适位置、伸出横移油缸,将单体支架横梁放置在支架托座上并使横移油缸。

24、外端钩挂单体支架支腿,驱动夹紧油缸使夹持组件夹紧单体支架横梁,驱动行走机构将单体支架运输至待支护位置,解锁单体支架支腿,控制升降油缸使单体支架升起至支护位置,单体支架横梁与巷道顶板相接并提供35Mpa的初撑力,解锁单体支架横梁,控制横移油缸向外顶推单体支架支腿向两侧帮移动,直至单体支架支腿与巷道两侧帮相接并向两支腿施加35Mpa的初撑力,将单体支架锁定,操作夹持机构松开单体支架,控制升降平台下降后控制横移油缸缩回,完成单体支架安装。0017S2:当巷道掘进至20m时,将单轨吊装置安装至单体支架内侧的顶置吊轨上,单轨吊装置移动对收缩状态的单体支架进行转运、通过掘进用转载机转送至可分体式自移护盾掘。

25、进机机尾后端的空顶区,再由掘进用转载机上的装卸组件将单体支架伸展开至伸出状态,单体支架安装完成对空顶区进行及时支护,循环以上单体支架安装过程,完成掘进巷道说明书4/5 页6CN 116607955 A6支护作业;掘进过程中掘进用转载机前端的料斗与掘进设备运输机尾搭接对煤岩进行收集并依次通过运输机构、桥式转载机、迈步自移机尾向地面运送。0018S3:巷道掘进结束时,掘进设备与自移式护盾分离,掘进设备移动至下一工作面或撤出工作面,自移式护盾留在巷道迎头处进行支护。0019S4:回采工作面100设备包括采煤机、刮板运输机和液压支架,回采作业风巷200靠近采煤工作区一端的设备包括自移式护盾、掘进用转载。

26、机、单体支架、单轨吊装置,回采作业机巷300靠近采煤工作区一端的设备包括自移式护盾、回采机巷用转载机组、单体支架和单轨吊装置,回采工作推进时,风巷和机巷内分别通过掘进用转载机、回采机巷用转载机组将单体支架从巷道内拆卸、缩回至收缩状态,再通过单轨吊装置运送出巷道;使用装卸组件拆卸单体支架过程具体如下:控制横移油缸伸出,操控升降油缸使升降平台升起,使支架托座托住单体支架横梁的同时横移油缸外端钩挂单体支架支腿,控制夹紧油缸使夹持机构夹紧单体支架横梁,解锁单体支架支腿,控制升降平台下降直至单体支架支腿降低至最低高度,解锁单体支架横梁、将单体支架横梁拉回至最小宽度尺寸,锁定单体支架横梁与支腿,完成单体支。

27、架的拆卸。在单体支架被拆卸离开支护位置时,自移式护盾移动至支护位置进行支护、并在前端留出采煤空间供采煤机进行采煤作业,循环以上单体支架拆卸过程,完成巷道回采工作;回采过程中,工作面煤岩通过刮板运输机、回采机巷用转载机组向外输送。0020综合以上结构介绍与作业工法,提供了一种免锚杆、免锚索的支护作业方式,通过可灵活伸缩的单体支架实现全断面盾式支护方式,使用单轨吊装置、安装有装卸组件的掘进用转载机、回采机巷用转载机组实现巷道掘进回采全周期性的单体支架安装、拆卸、运输作业。设备分布合理,掘进作业中通过掘进用转载机实现支护、运煤平行作业;回采作业时机巷和风巷内分别通过回采机巷用转载机组、掘进用转载机分。

28、别拆卸运送单体支架,提升回采效率、实现效益最大化。本发明中,单体支架反复拆卸利用,有效降低巷道掘进支护成本,经济性较好,并且自身结构可靠、稳定,降低井下安全风险、有力保证作业人员人身安全。除此之外,操作装卸支架能够使单体支架以上下升降、横向伸缩、旋转、前后移动等多种形式运动,便于进行拆卸转运,作业难度低、人工劳动强度小,机械化作业提升了支护效率与掘进效率。0021以上仅是本发明的优选实施方式,本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例,凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出,对于本技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰,这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。说明书5/5 页7CN 116607955 A7图 1图 2说明书附图1/3 页8CN 116607955 A8图 3图 4说明书附图2/3 页9CN 116607955 A9图 5说明书附图3/3 页10CN 116607955 A10。

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