专利摘要

本实用新型公开了一种大循环组合梁式临时支护控顶装置，包括掘进巷道顶部纵横并排设置的永久支护锚杆，永久支护锚杆的底端连接有吊环，吊环内穿插有沿掘进巷道轴向方向布置的前探梁，前探梁的下方设置有护顶支撑横梁，护顶支撑横梁上设置有与前探梁相配合的可调托架器 ，护顶支撑横梁的两端设置有单体液压支柱，通过单体液压支柱，既能托举护顶支撑横梁，又能够调节护顶支撑横梁、前探梁及掘进巷道顶部之间的预紧程度。本实用新型不仅实现一次性长距离掘进，解决掘进与支护工序频繁交替作业带来的掘进巷道效率低的问题。同时，根据本实用新型设计的临时支护装置，既能满足安全作业支护要求，又能最大程度降低工人劳动强度，利于工人安全作业。

权利要求

1.一种大循环组合梁式临时支护控顶装置，包括掘进巷道顶部纵横并排设置的永久支护锚杆（1），其特征在于：所述永久支护锚杆（1）的底端连接有吊环（2），吊环（2）内穿插有沿掘进巷道轴向方向布置的前探梁（3），前探梁（3）的下方设置有护顶支撑横梁（4），护顶支撑横梁（4）上设置有与前探梁（3）相配合的可调托架器（5），护顶支撑横梁（4）的两端设置有单体液压支柱（6）。

2.根据权利要求1所述的大循环组合梁式临时支护控顶装置，其特征在于：所述支撑横梁（4）包括水平段（4-3）和弯头段（4-2），所述弯头段（4-2）与前探梁（3）上下对应，可调托架器（5）设置在弯头段（4-2）内，所述水平段（4-3）连接在弯头段（4-2）之间。

3.根据权利要求1或2所述的大循环组合梁式临时支护控顶装置，其特征在于：所述可调托架器（5）包括顶面为弧形凹面的梁托（5-1），梁托（5-1）的下方连接有旋转手柄（5-2），旋转手柄（5-2）包括穿过护顶支撑横梁（4）且与护顶支撑横梁（4）螺纹连接的螺柱，螺柱的顶端与梁托（5-1）回转配合，螺柱的下端固定连接有旋转端盖（5-3）。

4.根据权利要求3所述的大循环组合梁式临时支护控顶装置，其特征在于：所述梁托（5-1）的弧形凹面表面光滑且弧形凹面的半径大于前探梁（3）的半径。

5.根据权利要求4所述的大循环组合梁式临时支护控顶装置，其特征在于：所述梁托（5-1）的底端开设有开口朝下的圆形凹槽（5-11），圆形凹槽（5-11）的内壁面和顶面均为光滑面，圆形凹槽（5-11）的半径大于所述螺柱的半径。

6.根据权利要求1、2、4或5任一项所述的大循环组合梁式临时支护控顶装置，其特征在于：所述前探梁（3）上设置有楔块（7），楔块（7）较长的平面朝上布置，楔块（7）的斜面朝下布置，斜面上开设有壁面光滑的弧形槽（7-1），弧形槽（7-1）与前探梁（3）滑动配合。

7.根据权利要求6所述的大循环组合梁式临时支护控顶装置，其特征在于：所述护顶支撑横梁（4）的两端设置有固定板（4-1），单体液压支柱（6）的顶端设置有与固定板（4-1）卡接的固定夹（6-1）。

8.根据权利要求7所述的大循环组合梁式临时支护控顶装置，其特征在于：所述固定板（4-1）包括托在护顶支撑横梁（4）下方的水平托板（4-11），水平托板（4-11）的两侧并排设置有若干个卡接护顶支撑横梁（4）的柱体（4-12），相邻两个柱体（4-12）之间为固定槽，所述固定夹（6-1）包括单体液压支柱（6）顶端设置的水平支撑板（6-11），水平支撑板（6-11）的四角设置有与固定槽卡接的锁柱（6-12）。

说明书

技术领域

本实用新型涉及煤矿挖掘顶部支护技术领域，特别是指一种大循环组合梁式临时支护控顶装置。

背景技术

临时支护是指隧道开挖或地下开采固体矿产资源作业时，为了防止顶板围岩的掉落，采取措施支护顶板，使施工得以继续进行的一种暂时的支护方式。安全、稳定、有效的临时支护方式是实现掘进巷道巷道安全快速掘进的重要保证，对于固体矿产稳定、持续高效开采具有重要意义。

目前，我国煤矿掘进巷道掘进迎头的临时支护方式主要有以下几种：机载临时支护、掘锚机组掘锚一体机、“戴帽点柱”支护、“单体+π梁”支护及前探梁支护。然而，现有的临时支护方式在一定的程度上存在很大的局限性，支护效果并不理想。对于机载临时支护和掘锚机组掘锚一体机来说，这两类临时支护方式适用于大断面掘进巷道，且机载辅助设备要求较高，前期投入资金较大，同时对操作人员也有较高要求；“戴帽点柱”支护对于顶板完整性要求较高，同时单体支护阻力扩散范围有限，不利于顶板维护，存在安全隐患；“单体+π梁”支护虽能有效护顶，但在安装时工人劳动强度较大，π梁在单体支柱受扰动时易掉落砸伤工人，存在安全隐患；前探梁支护不受掘进巷道断面限制，极大提高了使用范围，但该方式不能主动提供支撑力，导致控顶范围小，不利于掘进巷道快速掘进。

实用新型内容

针对上述背景技术中的不足，本实用新型提出一种大循环组合梁式临时支护控顶装置，解决了现有前探梁支护方式不能提供主动支撑力的技术问题。

本实用新型的技术方案是这样实现的：一种大循环组合梁式临时支护控顶装置，包括掘进巷道顶部纵横并排设置的永久支护锚杆，所述永久支护锚杆的底端连接有吊环，各个吊环构成沿掘进巷道轴向方向并列布置的多个吊挂通道。吊环内穿插有沿掘进巷道轴向方向布置的前探梁，前探梁可以在吊环内沿着掘进巷道前后伸缩调整。前探梁的下方设置有护顶支撑横梁，护顶支撑横梁上设置有与前探梁相配合的可调托架器，通过可调托架器，可以精确调节护顶支撑横梁、前探梁及掘进巷道顶部之间的预紧程度。护顶支撑横梁的两端设置有单体液压支柱，通过单体液压柱，既能托举护顶支撑横梁，又能够粗调节护顶支撑横梁、前探梁及掘进巷道顶部之间的预紧程度。

进一步地，所述支撑横梁包括水平段和弯头段，所述弯头段与前探梁上下对应，能够保证前探梁定位的可靠性。可调托架器设置在弯头段内，水平段连接在弯头段之间。

进一步地，所述可调托架器包括顶面为弧形凹面的梁托，梁托下方连接有旋转手柄，旋转手柄包括穿过护顶支撑横梁且与护顶支撑横梁螺纹连接的螺柱。螺柱的顶端与梁托回转配合，螺柱的下端固定连接有旋转端盖，通过转动旋转端盖可以便捷地调节前探梁的高度。

进一步地，所述梁托的弧形凹面表面光滑且弧形凹面的半径大于前探梁的半径，能够充分保证前探梁在梁托内前后滑动的便捷性。

进一步地，所述梁托的底端开设有开口朝下的圆形凹槽，圆形凹槽的内壁面和顶面均为光滑面，圆形凹槽的半径大于所述螺柱的半径，螺柱可以相对圆形凹槽便捷地转动，进而对梁托进行上下调节支撑。

进一步地，所述前探梁上设置有楔块，楔块较长的平面朝上布置，楔块的斜面朝下布置，斜面上开设有壁面光滑的弧形槽，弧形槽与前探梁滑动配合。

进一步地，所述护顶支撑横梁的两端设置有固定板，单体液压支柱的顶端设置有与固定板卡接的固定夹，保证了单体液压柱与护顶支撑横梁连接的可靠性。

进一步地，所述固定板包括托在护顶支撑横梁下方的水平托板，水平托板的两侧并排设置有若干个卡接护顶支撑横梁的柱体，相邻两个柱体之间为固定槽，所述固定夹包括单体液压支柱顶端设置的水平支撑板，水平支撑板的四角设置有与固定槽卡接的锁柱。锁柱可以与任意的固定槽进行卡接，进而能够根据掘进巷道的宽度调节单体液压支柱的支撑位置。

本实用新型在现有前探梁支护的基础上进行优化，克服了原支护方式不能提供主动支撑力的缺点，形成了“点网式”组合梁控顶结构。本实用新型不仅实现一次性长距离掘进，解决掘进与支护工序频繁交替作业带来的掘进巷道效率低的问题。同时，根据本实用新型设计的临时支护装置，既能满足安全作业支护要求，又能最大程度降低工人劳动强度，利于工人安全作业。本实用新型可扩展应用于隧道、地下空间工程等领域。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。

图1为本实用新型的结构示意图；

图2为图1中护顶支撑横梁的结构示意图；

图3为图2中固定板与弧顶支撑横梁的装配图；

图4为图2中可调托架器与护顶支撑横梁的装配图；

图5为图4中梁托的结构示意图；

图6为图1中液压单体支柱的结构示意图；

图7为图6中A处的放大图；

图8为图1中楔块的结构示意图。

具体实施方式

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，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，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付出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本实用新型保护的范围。

实施例1，一种大循环组合梁式临时支护控顶装置，如图1所示，包括掘进巷道顶部纵横并排设置的永久支护锚杆1，所述永久支护锚杆1的底端连接有吊环2，各个吊环2构成沿掘进巷道轴向方向并列布置的多个吊挂通道。吊环2构成的吊挂通道内穿插有沿掘进巷道轴向方向布置的前探梁3，所述前探梁3为合金材质的管材。前探梁3可以在吊环2内沿着掘进巷道前后伸缩调整，能够实现便捷的换步支撑操作。

所述前探梁3的下方设置有护顶支撑横梁4，护顶支撑横梁4上设置有与前探梁3顶接配合的可调托架器5，通过可调托架器5，可以精确调节护顶支撑横梁4、前探梁3及掘进巷道顶部之间的预紧程度。进而能够实现前探梁3的撑紧和放松，在需要临时支护时撑紧，在换步时放松前移。

所述护顶支撑横梁4的两端设置有玻璃钢材质的单体液压支柱6，通过单体液压柱6，既能托举护顶支撑横梁4，又能够粗调节护顶支撑横梁4、前探梁3及掘进巷道顶部之间的预紧程度。单体液压柱6为整个装置提供支护力，可以根据不同的掘进巷道需求调整各个单体液压支柱6的伸缩长度。

实施例2，一种大循环组合梁式临时支护控顶装置，如图2所示，所述支撑横4包括水平段4-3和弯头段4-2，所述弯头段4-2与前探梁3上下对应，能够保证前探梁3定位的可靠性。水平段4-3连接在弯头段4-2之间，可调托架器5设置在弯头段4-2内，进一步保证了对前探梁3定位的可靠性。

本实施例的其它结构与实施例1相同。

实施例3，一种大循环组合梁式临时支护控顶装置，如图2、图4所示，所述可调托架器5包括顶面为弧形凹面的梁托5-1，梁托5-1下方连接有旋转手柄，旋转手柄5-2包括穿过护顶支撑横梁4且与护顶支撑横梁4螺纹连接的螺柱。螺柱的顶端与梁托5-1回转配合，螺柱的下端固定连接有旋转端盖5-3，通过转动旋转端盖5-3可以便捷地调节前探梁3的高度。

本实施例的其它结构与实施例1或2相同。

实施例4，一种大循环组合梁式临时支护控顶装置，所述梁托5-1的弧形凹面表面光滑且弧形凹面的半径大于前探梁3的半径，能够充分保证前探梁3在梁托5-1内前后滑动的便捷性。

本实施例的其它结构与实施例3相同。

实施例5，一种大循环组合梁式临时支护控顶装置，如图5所示，所述梁托5-1的底端开设有开口朝下的圆形凹槽5-11，圆形凹槽5-11的内壁面和顶面均为光滑面，圆形凹槽5-11的半径大于所述螺柱的半径。螺柱可以相对圆形凹槽5-11便捷地转动，进而对梁托5-1进行上下调节支撑，同时避免带动梁托5-1转动，保证不影响对前探梁3的支撑。

本实施例的其它结构与实施例4相同。

实施例6，一种大循环组合梁式临时支护控顶装置，如图1、图8所示，所述前探梁3上设置有楔块7，楔块7较长的平面朝上布置，楔块7的斜面朝下布置，斜面上开设有壁面光滑的弧形槽7-1，弧形槽7-1与前探梁3滑动配合。楔块7能够保证在永久支护锚1和前探梁3之间撑紧。

本实施例的其它结构可以与实施例1-5任一项相同。

实施例7，一种大循环组合梁式临时支护控顶装置，如图2、图3、图6和图7所示，所述护顶支撑横梁4的两端设置有固定板4-1，单体液压支柱6的顶端设置有与固定板4-1卡接的固定夹6-1。固定板4-1与固定夹6-1相互配合，保证了单体液压柱6与护顶支撑横梁4连接的可靠性。

本实施例的其它结构可以与实施例1-6任一项相同。

实施例8，一种大循环组合梁式临时支护控顶装置，所述固定板4-1包括托在护顶支撑横梁4下方的水平托板4-11，水平托板4-11的两侧并排设置有若干个卡接护顶支撑横梁4的柱体4-12，相邻两个柱体4-12之间为固定槽。所述固定夹6-1包括单体液压支柱6顶端设置的水平支撑板6-11，水平支撑板6-11的四角设置有与固定槽卡接的锁柱6-12。锁柱6-12可以与任意的固定槽进行卡接，进而能够根据掘进巷道的宽度调节单体液压支柱6的支撑位置。

本实施例的其它结构可以与实施例1-7任一项相同。

本实用新型的施工方法包括以下步骤：

步骤一：掘进巷道开掘一定排距后，向前推移穿过吊环2放置的前探梁3，将后续永久支护用到的金属网等支护材料放置在前探梁3的上方，实现向前推移前探梁3与铺网工序同步进行。

步骤二：利用掘进机机载托架将护顶支撑横梁4缓慢托起直至触顶，同时使用单体液压支柱6支撑起护顶支撑横梁4，使固定夹6-1上的锁柱6-12与固定板4-1上的固定槽卡接配合，调整单体液压支柱6上升至合适高度，进行横向强力护顶。

步骤三：调整步骤一中的前探梁3的位置，使前探梁3放置在可调托梁器5的上方，转动旋转端盖5-3使前探梁3逐渐接近掘进巷道顶板，直至前探梁3距离10mm触顶时，在永久支护锚杆1与步骤二中的前探梁3之间锲入锲块7，继续转动旋转端盖5-3，使步骤二中的前探梁3触顶，完成纵向辅助控顶，形成“点网式”联合控顶体系。

步骤四：步骤三中的“点网式”联合控顶体系完成后，掘进机继续掘进一定排距后，退出掘进机的掘进头，轻微反向转动旋转端盖5-3，将可调托梁器5上放置的前探梁3向前推移至新掘掘进巷道空顶区，重复步骤一至步骤三，完成对新掘进巷道空顶区顶板的临时支护。

第五步，根据掘进巷道掘进情况，重复3～5个步骤四中所述对新掘进巷道空顶区顶板的临时支护循环，掘进机退出掘进迎头，给工人进行锚网索支护提供足够的空间，进行永久支护。

第六步，步骤五中所述永久支护完成后，利用机载托架将护顶支撑横梁4取下并放置在掘进巷道一旁，将单体液压支柱6立在掘进巷道一旁，开启掘进机对掘进巷道两帮进行刷帮整形，补打掘进巷道两帮锚杆，完成永久支护。

进一步地，在进行所述步骤一操作前进行空顶区顶板的总荷载、支护装置的屈服强度和单体液压支柱的工作阻力的验算：

S1，根据掘进巷道宽度及覆盖岩参数确定掘进巷道空顶区顶板的总荷载P：

P＝(k/f)×l²×γ；

其中，k是顶压系数；f是冒落拱范围内顶板岩石硬度系数；l是掘进巷道宽度之半，单位为m；γ是冒落拱范围内顶板岩石密度，单位为kg/m³。

S2，根据掘进巷道空顶区顶板的总荷载P计算临时支护装置屈服强度：

所述临时支护装置强度包括前探梁3的屈服强度σ₁和护顶支撑横梁4的屈服强度σ₂：

其中，M₁是前探梁3的最大弯矩，单位为kN·m；W₁是前探梁3的弯曲截面系数；M₂是护顶支撑横梁4的最大弯矩，kN·m；W₂是护顶支撑横梁4的弯曲截面系数。

S3，计算单体液压支柱6的工作阻力P_max：

R_max＝P×L+G_h+G_z；

其中，R_max是单体液压支柱6需要支撑的总重量，单位为kN；P是掘进巷道空顶区顶板的总荷载，单位为kN/m；L是掘进巷道长度，单位为m；G_h是护顶支撑横梁4在重力作用下产生的力，单位为kN；G_z是前探梁3在重力作用下产生的力，单位为kN；a是支撑整个组合梁的单体数量；d是液压单体支柱6的直径，单位为m。

本实用新型未详尽之处均为本领域技术人员所公知的常规技术手段。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

一种大循环组合梁式临时支护控顶装置专利购买费用说明

Q：办理专利转让的流程及所需资料

A：专利权人变更需要办理著录项目变更手续，有代理机构的，变更手续应当由代理机构办理。

1：专利变更应当使用专利局统一制作的“著录项目变更申报书”提出。

2：按规定缴纳著录项目变更手续费。

3：同时提交相关证明文件原件。

4：专利权转移的，变更后的专利权人委托新专利代理机构的，应当提交变更后的全体专利申请人签字或者盖章的委托书。

Q:专利著录项目变更费用如何缴交

A：（1）直接到国家知识产权局受理大厅收费窗口缴纳,（2）通过代办处缴纳，（3）通过邮局或者银行汇款,更多缴纳方式

Q：专利转让变更，多久能出结果

A：著录项目变更请求书递交后，一般1-2个月左右就会收到通知，国家知识产权局会下达《转让手续合格通知书》。