一种超前液压支架移架过程随变导向装置

1.本发明涉及煤矿综采（综放）工作面超前支护技术领域，尤其涉及一种超前液压支架移架过程随变导向装置。


背景技术：

2.目前大部分煤矿综采（综放）工作面两顺槽巷道超前段的顶板支护采用超前液压支架，与传统的单体+铰接钢梁支护相比较，超前液压支架的介入，提升了煤炭的开采效率与安全性。但煤矿井下地质条件恶劣，受底板第不平整、顺槽巷道侧帮的波动、超前液压支架自身推移机构等因素的影响，超前液压支架在沿着顺槽巷道进行移架的过程中，始终会存在不同程度的偏离顺槽巷道实际走向，多次移架的偏离状态积累甚至会导致超前液压支架与顺槽巷道侧帮的碰撞事故或者是超前液压支架左右两侧架间的碰撞事故。严重影响着煤炭的开采效率与安全性。因此在超前液压支架移架过程中时刻保证随着顺槽巷道实际走向变化向前移架对保证移架效率与安全性具有重要的意义。
3.发明专利201610778252.6公开了一种准确定位超前液压支架移架路径的装置和方法，主要包括承重块、防钻底挡板和导向板。在需要移架前，对导向板，承重块和防钻底挡板进行安装。当需要转向或者调整方向时，停止移架，人工用铁锤敲打承压块一侧，使承压块与超前液压支架的底座前端形成小的裂缝，塞入适当数量的小号标准铁块，以此对超前液压支架进行换向。该发明专利在移架过程中导向板是插入到巷道的底板内部的，依靠导向板与底板间的相互作用对超前液压支架移动过程的方向进行保持。而当需要转向或者调整方向时，利用标准铁块塞入承压块与超前液压支架底座前端的缝隙间，使导向板相对于初始状态改变一定的角度，进而实现超前液压支架移架过程中的方向调整或者转向。该发明专利在一定程度上能够实现超前液压支架的换向，但存在调整效率低、安装操作过程繁琐、费时费力、调整效果不佳等问题。不能实现超前液压支架移架的精确导向，同时用于导向的部分无法自主移动，严重影响着超前液压支架的移架效率。
4.发明专利201911141210.1提供了一种超前液压支架可自动直线行走的方法，该超前液压支架底座的底部设有容纳导轨的u型槽；导轨的两侧边至u型槽的两个内侧壁上分别对称的设有若干组通电后保持互相悬浮的第一磁极和第二磁极；第一磁极与第一控制器电连接，第二磁极与第二控制器电连接。通过第一控制器和第二控制器对第一磁极和第二磁极通电，使底座相对导轨悬浮，并通过第一控制器和第二控制器控制导轨和底座间的相对滑动运动，有效解决了人工拖拽的难度，同时，采用机械结构的直线运动取代人工拖拽保持直线的方式，高效的保证了底座和支撑顶梁的运动始终为直线。该发明专利解决了关于超前液压支架自动直线行走的问题，降低了工人的劳动强度，但并不能在巷道走向改变或者超前液压支架走向偏离巷道走向时，对超前液压支架的移架方向进行快速调整，不能保证超前液压支架与顺槽巷道的相对安全空间位置。
5.实用新型专利201120026998.4公开了一种综采液压支架底座前移导向装置，主要包括固定板、导向板、连接销。在刮板运输机中部槽上固接固定板，固定板上连接导向板，导
向板加工具有一定角度，导向板通过连接销固接在固定板的中间，并将液压支架底座前端上下两个角的角度加工成与导向板的角度相同，液压支架在向前拉架前移时，受导向板的约束作用，液压支架底座会自动跟随导向板的斜面向前移动，使液压支架始终保持与刮板运输机成垂直状态，解决了液压支架产生下滑偏移后复位困难的技术难题。该实用新型专利主要依靠具有一定角度的导向板及与导向板角度相同的液压支架底座前端上下两个角实现液压支架前移过程的导向，仅能保证液压支架与刮板输送机成垂直状态。该装置并不能实现超前液压支架的移架方向的左右调整。


技术实现要素：

6.针对上述技术问题，本发明的目的在于提供一种超前液压支架移架过程随变导向装置。该导向装置能够适应煤矿综采（综放）工作面顺槽巷道恶劣的地质环境条件，引导超前液压支架沿预期顺槽巷道实际走向来运动而限制沿其余方向的运动，促使超前液压支架时刻沿顺槽巷道的实际走向前移架，保证超前液压支架与顺槽巷道空间环境间的相对安全距离，防止碰撞事故发生，提高移架效率与安全性。
7.为实现上述目的，本发明采用下述技术方案：
8.一种超前液压支架移架过程随变导向装置包括滑动导向轨道、u型槽钢外框、双向导向滚轮、自主移动驱动轮、横向位置调整机构。
9.超前液压支架的底座是移架过程中的主要作用部位，是用于改变超前液压支架移架方向的关键结构部位，一种超前液压支架移架过程随变导向装置主要作用对象即是超前液压支架的底座，通过引导改变超前液压支架底座的方向来改变超前液压支架整体沿顺槽巷道的走向。
10.所述滑动导向轨道分为安装部位与轨道部位，其中安装部位采用跨骑式的安装方式安装于超前液压支架的底座上方，形成与超前液压支架底座固接的状态，并在安装时将滑动导向轨道的轨道部位置于超前液压支架底座的外侧；优选的，所述滑动导向轨道的轨道部位为t型，滑动导向轨道长度与超前液压支架底座的纵向长度相同。
11.所述u型槽钢外框u型开口朝向t型的滑动导向轨道方向并水平放置于顺槽巷道的底板之上，u型槽钢外框是双向导向滚轮、自主移动驱动轮、横向位置调整机构的安装与固定基础。
12.所述双向导向滚轮为用轮轴进行固定的滚轮，通过轮轴垂直安装于u型槽钢外框的两u型侧边内侧；优选的，每侧沿u型侧边内侧并列安装两个双向导向滚轮，且所述双向导向滚轮表面与t型的滑动导向轨道紧贴布置，随着超前液压之前向前移架，t型的滑动导向轨道紧贴双向导向滚轮表面前移，实现按照预置的导向装置方向向前移架；进一步的，在整个u型槽钢外框的长度方向可根据实际需求安装适当组数的双向导向滚轮以实现对超前液压支架整个长度方向上t型的滑动导向轨道的方向进行引导。
13.所述自主移动驱动轮有驱动源，安装在u型槽钢外框u型底边内侧，驱动源采用内置电机驱动，自主移动驱动轮表面主要紧贴于t型的滑动导向轨道表面的中间位置，可实现自主转动，实现自主移动驱动轮与t型的滑动导向轨道间的相对移动；
进一步的，在整个u型槽钢外框的长度方向可根据实际需求安装适当数量的自主移动驱动轮以实现导向装置中u型槽钢外框整体沿着t型的滑动导向轨道方向自主向前移动。
14.所述横向位置调整机构一端铰接安装于u型槽钢外框外侧中间位置，另一端在进行导向时与顺槽巷道侧帮固定连接，在整个u型槽钢外框的长度方向共安装两个横向位置调整机构，通过调节两个位置调整机构的长度来改变导向装置的在顺槽巷道内位置与方向，调整至与顺槽巷道实际走向的方向一致；优选的，横向位置调整机构采用双作用液压缸，可实现伸出和缩回动作，可根据需要调整导向装置靠近顺槽巷道中心方向或远离中心线的方向。
15.本发明的工作原理如下：超前液压支架在煤矿综采（综放）工作面顺槽巷道内向前移架的过程中，超前液压支架因易偏离顺槽巷道的实际走向需要及时进行推移方向调整，顺槽巷道走向变化时超前液压支架的移架方向也需要随着进行改变。利用一种超前液压支架移架过程随变导向装置对超前液压支架的移架方向进行调整，对超前液压支架在移架过程中进行导向。首先将其移动到超前液压支架移架后的预到达位置，将横向位置调整机构的巷道端与顺槽巷道进行固定，横向位置调整机构的另一端与u型槽钢外框进行铰接连接，根据预到达位置处顺槽巷道的实际走向分别利用每侧布置的两个横向位置调整机构对导向装置的位置和方向进行调整与预设置，保证引导的方向与该位置处顺槽巷道的实际走向相同。其次将滑动导向轨道跨骑安装于超前液压支架的底座之上，对超前液压支架进行移架操作，在移架过程中，首先将超前液压支架推移到滑动导向轨道前端与导向装置u型槽钢外框尾端内的双向导向滚轮和自主移动驱动轮临界接触的位置，此时降低支架推移速度，缓慢将超前液压支架向前推移，使超前液压支架上的滑动导向轨道正式进入到u型槽钢外框内的双向导向滚轮和自主移动驱动轮的约束空间内，继续推移超前液压支架，使超前液压支架底座连同滑动导向轨道在导向装置u型槽钢外框内的双向导向滚轮和自主移动驱动轮的共同约束下一起向前移动，将超前液压支架推移至滑动导向轨道前端与u型槽钢外框前端对齐的时刻停止移架，完成超前液压支架的一个周期导向过程。在完成一个周期导向过程之后，启动自主移动驱动轮，使u型槽钢外框内的自主移动驱动轮开始运动，依靠u型槽钢外框内的自主移动驱动轮与滑动导向轨道间的接触，随着u型槽钢外框内所有自主移动驱动轮的运动带动u型槽钢外框整体向超前液压支架下一个预到达位置进行移动，进一步完成下一个周期导向过程。按照上述过程进行周期循环，实现超前液压支架在煤矿综采（综放）工作面顺槽巷道内移架过程的导向。
16.本发明具有下述优点：（1）能够适应煤矿顺槽巷道的恶劣地质条件，结合超前液压支架在顺槽巷道内不同位置的方向引导需求，可对导向装置在顺槽巷道内的位置和方向进行预先设置，实现对超前液压支架在移架过程中的方向精确引导，有效提升超前液压支架的移架效率和安全性；（2）导向装置能够在完成一个周期导向工作过程循环后，通过自主移动驱动轮实现自主前移，大大降低了人员的劳动强度，节省了导向装置的移动时间，提升了超前液压支架的导向自动化程度和效率；
（3）整套导向装置结构简单，可以根据实际情况进行安设，实施和操作性强。能够有效保证超前液压支架移架方向的正确性，可避免超前液压支架移架时与顺槽巷道碰撞的状况发生。
附图说明
17.图1为本发明的一种超前液压支架移架过程随变导向装置的结构局部放大示意图；图2为本发明的一种超前液压支架移架过程随变导向装置在超前液压支架上的布置位置示意图；图3为本发明的一种超前液压支架移架过程随变导向装置的初始位置及与超前液压支架临界接触阶段状态示意图；图4为本发明的一种超前液压支架移架过程随变导向装置完成一个导向工作循环状态示意图。
18.图中，1、超前液压支架；2、顺槽巷道；3、顺槽巷道实际走向；4、滑动导向轨道；5、u型槽钢外框；6、双向导向滚轮；7、自主移动驱动轮；8、横向位置调整机构。
具体实施方式
19.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明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发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
20.参见图1至图4对本发明的一种超前液压支架移架过程随变导向装置进行详细说明，本发明的一种超前液压支架移架过程随变导向装置主要应用于引导超前液压支架沿预期顺槽巷道实际走向来运动而限制沿其余方向的运动，促使超前液压支架时刻沿顺槽巷道的实际走向前移架，保证超前液压支架与顺槽巷道空间环境间的相对安全距离，防止碰撞事故发生。
21.如图1至图4所示，本发明的一种超前液压支架移架过程随变导向装置主要作用对象为超前液压支架（1），引导超前液压支架（1）在顺槽巷道（2）内沿着顺槽巷道实际走向（3）向前移架，其中导向装置主要包括滑动导向轨道（4）、u型槽钢外框（5）、双向导向滚轮（6）、自主移动驱动轮（7）、横向位置调整机构（8）五个部分。
22.所述超前液压支架（1）的底座是移架过程中的主要作用部位，是用于改变超前液压支架（1）移架方向的关键结构部位，如图3至图4所示，一种超前液压支架移架过程随变导向装置主要作用部位即是超前液压支架（1）的底座，通过引导改变超前液压支架（1）的底座方向来改变超前液压支架（1）整体沿顺槽巷道（2）的走向，使超前液压支架（1）的方向朝向顺槽巷道实际走向（3）。
23.滑动导向轨道（4）如图1所示分为安装部位与轨道部位，其中安装部位采用跨骑式的安装方式安装于超前液压支架（1）的底座上方，形成与超前液压支架（1）底座固接的状态，并在安装时将滑动导向轨道（4）的轨道部位置于超前液压支架（1）底座的外侧，滑动导向轨道（4）的轨道部位为t型，滑动导向轨道（4）长度与超前液压支架（1）底座的纵向长度相
同。
24.u型槽钢外框（5）如图2所示u型开口朝向t型的滑动导向轨道（4）方向并水平放置于顺槽巷道（2）的底板之上，u型槽钢外框（5）是双向导向滚轮（6）、自主移动驱动轮（7）、横向位置调整机构（8）的安装与固定基础。
25.双向导向滚轮（6）如图1所示为用轮轴进行固定的滚轮，通过轮轴垂直安装于u型槽钢外框（5）的两u型侧边内侧，其中每侧沿u型侧边内侧并列安装两个双向导向滚轮（6），且所述双向导向滚轮（6）表面与t型的滑动导向轨道（4）紧贴布置，随着超前液压支架（1）向前移架，t型的滑动导向轨道（4）紧贴双向导向滚轮（6）表面前移，实现按照预置的导向方向向前移架。在整个u型槽钢外框（5）的纵向长度方向上根据实际需求安装适当组数的双向导向滚轮（6）以实现对超前液压支架（1）整个长度方向上t型的滑动导向轨道（4）的方向进行引导。
26.自主移动驱动轮（7）有驱动源，如图1所示安装在u型槽钢外框（5）u型底边内侧，驱动源采用内置电机驱动，自主移动驱动轮（7）表面主要紧贴于t型的滑动导向轨道（4）表面的中间位置，可实现自主转动，实现自主移动驱动轮（7）与t型的滑动导向轨道（4）间的相对移动，在整个u型槽钢外框（5）的长度方向根据实际需求安装适当数量的自主移动驱动轮（7）以实现导向装置中u型槽钢外框（5）整体沿着t型的滑动导向轨道（4）方向自主向前移动。
27.所述横向位置调整机构（8）如图1所示一端铰接安装于u型槽钢外框（5）外侧中间位置，另一端在进行导向时与顺槽巷道（2）的侧面固定连接，在整个u型槽钢外框（5）的长度方向共安装两个横向位置调整机构（8），通过调节两个位置调整机构（8）的长度来改变导向装置在顺槽巷道（2）内位置与方向，调整至与巷道实际走向（3）的方向一致。横向位置调整机构（8）采用双作用液压缸，可实现伸出和缩回动作，可根据需要调整导向装置靠近顺槽巷道（2）中心方向或远离中心的方向。
28.本发明的一种超前液压支架移架过程随变导向装置的整个工作过程为：超前液压支架（1）在煤矿综采（综放）工作面顺槽巷道（2）内向前移架的过程中，超前液压支架（1）因易偏离顺槽巷道实际走向（3）需要及时进行推移方向调整，顺槽巷道（2）的走向变化时超前液压支架（1）的移架方向也需要随着进行改变。利用一种超前液压支架移架过程随变导向装置对超前液压支架（1）的移架方向进行调整，对超前液压支架（1）在移架过程中进行导向。一种超前液压支架移架过程随变导向装置工作过程中，首先将其移动到超前液压支架（1）移架后的预到达位置，将横向位置调整机构（8）的巷道端与顺槽巷道（2）进行固定，横向位置调整机构（8）的另一端与u型槽钢外框（5）进行铰接连接，根据预到达位置处顺槽巷道实际走向（3）分别利用每侧布置的两个横向位置调整机构（8）对导向装置的位置和方向进行调整与预设置，保证引导的方向与该位置处顺槽巷道的实际走向相同。其次将滑动导向轨道（4）跨骑安装于超前液压支架（1）的底座之上，对超前液压支架（1）进行移架操作，在移架过程中，首先将超前液压支架（1）推移到滑动导向轨道（4）前端与导向装置的u型槽钢外框（5）尾端内的双向导向滚轮（6）和自主移动驱动轮（7）临界接触的位置，此时降低超前液压支架（1）的推移速度，缓慢将超前液压支架（1）向前推移，使超前液压支架（1）上的滑动导向轨道（4）正式进入到u型槽钢外框（5）内的双向导向滚轮（6）和自主移动驱动轮（7）的约束空间内，继续推移超前液压支架（1），使超前液压支架（1）底座连同滑动导向轨道（4）在导向
装置u型槽钢外框（5）内的双向导向滚轮（6）和自主移动驱动轮（7）的共同约束下一起向前移动，将超前液压支架（1）推移至滑动导向轨道（4）前端与u型槽钢外框（5）前端对齐的时刻停止移架，完成超前液压支架（1）的一个周期导向过程。在完成一个周期导向过程之后，启动自主移动驱动轮（7），使u型槽钢外框（5）内的自主移动驱动轮（7）开始运动，依靠u型槽钢外框（5）内的自主移动驱动轮（7）与滑动导向轨道（4）间的接触，随着u型槽钢外框（5）内所有自主移动驱动轮（7）的运动带动u型槽钢外框（5）整体向超前液压支架（1）下一个预到达位置进行移动，进一步完成下一个周期导向过程。按照上述过程进行周期循环，实现超前液压支架（1）在煤矿综采（综放）工作面顺槽内移架的导向。
29.以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

技术特征：
1.一种超前液压支架移架过程随变导向装置，包括滑动导向轨道（4）、u型槽钢外框(5)、双向导向滚轮(6)、自主移动驱动轮(7)、横向位置调整机构（8）五个部分，其特征在于：所述滑动导向轨道（4）分为安装部位与轨道部位，其中滑动导向轨道（4）的轨道部位为t型，滑动导向轨道（4）长度与超前液压支架（1）底座的纵向长度相同；所述u型槽钢外框（5）u型开口朝向t型的滑动导向轨道(4)方向并水平放置于顺槽巷道（2）的底板之上，u型槽钢外框（5）是双向导向滚轮（6）、自主移动驱动轮（7）、横向位置调整机构（8）的安装与固定基础；所述双向导向滚轮（6）为用轮轴进行固定的滚轮，通过轮轴垂直安装于u型槽钢外框（5）的两u型侧边内侧，其中每侧沿u型侧边内侧并列安装两个双向导向滚轮（6），且所述双向导向滚轮（6）表面与t型的滑动导向轨道（4）紧贴布置，随着超前液压支架（1）向前移架，t型的滑动导向轨道（4）紧贴双向导向滚轮（6）表面前移，实现按照预置的导向方向向前移架；所述自主移动驱动轮（7）有驱动源，安装在u型槽钢外框（5）u型底边内侧，驱动源采用内置电机驱动，自主移动驱动轮（7）表面主要紧贴于t型的滑动导向轨道（4）表面的中间位置，可实现自主转动，实现自主移动驱动轮（7）与t型的滑动导向轨道（4）间的相对移动；所述横向位置调整机构（8）一端铰接安装于u型槽钢外框（5）外侧中间位置，另一端在进行导向时与顺槽巷道（2）的侧面固定连接，在整个u型槽钢外框（5）的长度方向共安装两个横向位置调整机构（8），通过调节两个位置调整机构（8）的长度来改变导向装置在顺槽巷道（2）内位置与方向，调整至与巷道实际走向（3）的方向一致。。2.根据权利要求1所述的一种超前液压支架移架过程随变导向装置，其特征在于，所述滑动导向轨道（4）的安装部位采用跨骑式的安装方式安装于超前液压支架（1）的底座上方，形成与超前液压支架（1）底座固接的状态，并在安装时将滑动导向轨道（4）的轨道部位置于超前液压支架（1）底座的外侧。3.根据权利要求1中所述的一种超前液压支架移架过程随变导向装置，其特征在于，所述双向导向滚轮（6）可在整个u型槽钢外框（5）的纵向长度方向上根据实际需求安装适当组数以实现对超前液压支架（1）整个长度方向上t型的滑动导向轨道（4）的方向进行引导。4.根据权利要求1中所述的一种超前液压支架移架过程随变导向装置，其特征在于，所述自主移动驱动轮（7）可在整个u型槽钢外框（5）的长度方向根据实际需求安装适当数量以实现导向装置中u型槽钢外框（5）整体沿着t型的滑动导向轨道（4）方向自主向前移动。5.根据权利要求1中所述的一种超前液压支架移架过程随变导向装置，其特征在于，所述横向位置调整机构（8）采用双作用液压缸，可实现伸出和缩回动作，可根据需要调整导向装置靠近顺槽巷道（2）中心方向或远离中心的方向。

技术总结
本发明提供了一种超前液压支架移架过程随变导向装置，主要包括滑动导向轨道、U型槽钢外框、双向导向滚轮、自主移动驱动轮、横向位置调整机构。在超前液压支架需要移架时，预先根据顺槽巷道实际走向，通过横向位置调整机构调整设置好导向装置的位置，确定好对超前液压支架整体移架的引导方向。在超前液压支架移架的过程中该导向装置引导超前液压支架沿顺槽巷道实际走向运动而限制沿其余方向的运动，促使超前液压支架时刻沿顺槽巷道实际走向前移架，保证超前液压支架与顺槽巷道空间环境间的相对安全距离，防止碰撞事故发生。导向装置整体在完成一个导向工作循环后，可自主向前移动，能够有效提升超前液压支架的移架效率与导向效率。效率。效率。


技术研发人员：陈洪岩 马英 徐亚军 任怀伟 张德生 陈洪月 王鑫 杜尚宇 时洪宇 张坤
受保护的技术使用者：辽宁工程技术大学
技术研发日：2023.05.18
技术公布日：2023/8/1