[發(fā)明專利]一種大循環(huán)巷道掘進(jìn)臨時(shí)支護(hù)裝置及其方法

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201811282826.6
• 申請(qǐng)日: 2018-10-31
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN109113772A
• 公開(kāi)（公告）日: 2019-01-01
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張盛;李杰;張旭龍;趙文峰;卞金嶺;唐開(kāi)敏;唐振偉;吳自強(qiáng);王騰江
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 河南理工大學(xué)
• 主分類號(hào): E21D19/04
• 分類號(hào): E21D19/04
• 代理公司: 鄭州優(yōu)盾知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 41125
• 代理人: 鄭園;謝萍

1.一種大循環(huán)巷道掘進(jìn)臨時(shí)支護(hù)裝置，包括護(hù)頂框架和支柱(4)，其特征在于：所述護(hù)頂框架設(shè)有伸縮的支撐橫梁(2)。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的大循環(huán)巷道掘進(jìn)臨時(shí)支護(hù)裝置，其特征在于：所述支撐橫梁(2)，包括伸縮梁(201)和軌道梁(202)，在軌道梁(202)的一端內(nèi)設(shè)置有伸縮軌道(2020)，伸縮梁(201)的一端滑動(dòng)安裝在伸縮軌道(2020)內(nèi)并設(shè)置有防脫塊，防脫塊將伸縮梁(201)限位在伸縮軌道(2020)內(nèi)，伸縮梁(201)的另一端與護(hù)頂框架的豎梁(1)固定，軌道梁(202)的另一端與護(hù)頂框架的另一豎梁(1)固定。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的大循環(huán)巷道掘進(jìn)臨時(shí)支護(hù)裝置，其特征在于：在伸縮梁(201)和豎梁(1)之間設(shè)置有固定梁(203)，固定梁(203)的一端固定在豎梁(1)，固定梁(203)的另一端與伸縮梁(201)固定連接。

4.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的大循環(huán)巷道掘進(jìn)臨時(shí)支護(hù)裝置，其特征在于：在伸縮梁(201)上安裝有補(bǔ)位觸頂板(204)。

5.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的大循環(huán)巷道掘進(jìn)臨時(shí)支護(hù)裝置，其特征在于：在支撐橫梁(2)上安裝有限位補(bǔ)強(qiáng)控頂夾(3)。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的大循環(huán)巷道掘進(jìn)臨時(shí)支護(hù)裝置，其特征在于：所述限位補(bǔ)強(qiáng)控頂夾(3)，包括限位補(bǔ)強(qiáng)夾(301)和補(bǔ)強(qiáng)控頂夾(302)，限位補(bǔ)強(qiáng)夾(301)安裝在伸縮梁(201)和軌道梁(202)接觸處的限位補(bǔ)強(qiáng)孔(205)內(nèi)，在伸縮梁(201)的限位補(bǔ)強(qiáng)孔(205)內(nèi)、軌道梁(202)的限位補(bǔ)強(qiáng)孔(205)內(nèi)均安裝有一個(gè)補(bǔ)強(qiáng)控頂夾(302)。

7.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的大循環(huán)巷道掘進(jìn)臨時(shí)支護(hù)裝置，其特征在于：所述支撐橫梁(2)為至少兩個(gè)，各支撐橫梁(2)之間中心對(duì)稱分布。

8.如權(quán)利要求1-7中任一所述的大循環(huán)巷道掘進(jìn)臨時(shí)支護(hù)裝置的設(shè)計(jì)方法，其特征在于：步驟如下：

S1，確定單個(gè)臨時(shí)支護(hù)裝置的支護(hù)參數(shù)；

所述支護(hù)參數(shù)包括支護(hù)框架的寬度、長(zhǎng)度以及支護(hù)區(qū)域；

S1.1，將掘進(jìn)巷道錨索在護(hù)頂框架上循環(huán)排距確定護(hù)頂框架寬度；

S1.2，根據(jù)掘進(jìn)成巷寬度和掘進(jìn)機(jī)鏟板寬度，確定護(hù)頂框架的長(zhǎng)度及支撐區(qū)域；

S2，計(jì)算掘巷空頂區(qū)域冒落帶的參數(shù)；

所述冒落帶的參數(shù)包括冒落帶的高度H和冒落帶巖石重量R_max；

S3，根據(jù)護(hù)頂框架的斷面參數(shù)計(jì)算支撐橫梁的彎曲強(qiáng)度σ_f：

其中，p是外加載荷；l是支撐橫梁與支柱鉸接處的間距；b是支撐橫梁的厚度；h是支撐橫梁的寬度；

S4，計(jì)算支柱的工作阻力P_max并進(jìn)行選型：

其中，R_max是冒落帶巖石重量，a是臨時(shí)支護(hù)裝置的數(shù)量；d是單個(gè)支柱主體直徑。

9.如權(quán)利要求8中任一所述的大循環(huán)巷道掘進(jìn)臨時(shí)支護(hù)裝置的設(shè)計(jì)方法，其特征在于：在步驟S2中，具體步驟如下：S2.1，計(jì)算冒落帶的高度H：

其中，B是巷道掘進(jìn)寬度；f是巖石堅(jiān)固性系數(shù)；

S2.2，計(jì)算冒落帶巖石重量R_max：

R_max＝ρ×g×L×S×H；

其中，ρ是頂板冒落帶范圍內(nèi)的巖石密度；g是重力加速度，取9.8m/s；L是臨時(shí)支護(hù)裝置的排距；S是護(hù)頂框架長(zhǎng)度。

10.如權(quán)利要求1-7中任一所述的大循環(huán)巷道掘進(jìn)臨時(shí)支護(hù)裝置的使用方法，其特征在于，步驟如下：第一步，將已收縮的護(hù)頂框架放在掘進(jìn)機(jī)機(jī)載托架上，拉伸支撐橫梁使其完全伸展，隨后將三個(gè)限位補(bǔ)強(qiáng)控頂夾依次插入限位補(bǔ)強(qiáng)孔內(nèi)，并將后續(xù)永久支護(hù)用到的材料依次放在護(hù)頂框架上，按照支護(hù)作業(yè)規(guī)程要求，調(diào)整其排距；

第二步，利用掘進(jìn)機(jī)機(jī)載托架將護(hù)頂框架及其上表面放置的材料慢慢托起，直至離觸頂還有20～30mm時(shí)停止；這時(shí)工人慢慢調(diào)整護(hù)頂框架位置及其上表面放置的支護(hù)材料位置，必須保證已支護(hù)的錨索托盤與護(hù)頂框架邊緣成同一水平面；

第三步，升起機(jī)載托架使護(hù)頂框架及其上表面放置的支護(hù)材料觸頂；

用單體液壓支柱鉸接在支撐橫梁的鉸接處，調(diào)整單體液壓支柱的高度；

第四步，臨時(shí)支護(hù)裝置安裝完成后，工人退出掘進(jìn)頭，掘進(jìn)機(jī)繼續(xù)掘進(jìn)，再進(jìn)行臨時(shí)支護(hù)裝置安裝；

第五步，再次重復(fù)第一步至第三步，完成第三套臨時(shí)支護(hù)裝置安裝，此時(shí)掘進(jìn)機(jī)退出掘進(jìn)迎頭，給工人支護(hù)錨網(wǎng)索提供足夠的空間；

第六步，利用機(jī)載托架將護(hù)頂框架取下并收縮放置巷道一旁，單體液壓支柱立在巷道一旁；開(kāi)啟掘進(jìn)機(jī)對(duì)巷道兩幫進(jìn)行刷幫整形，再補(bǔ)打巷道兩幫錨桿，完成永久支護(hù)。