本發(fā)明涉及煤礦巷道超前支護領域，特別是涉及一種簡單可靠的帶壓移架裝置和使用方法。

背景技術：

我國《煤礦安全規(guī)程》明確規(guī)定:釆煤工作面順槽超前支護的范圍不能小于20m。傳統(tǒng)礦區(qū)綜釆工作面順槽一般釆用的是單體液壓支柱作超前支護，隨著綜采工作面機械化程度的不斷提高，這種支護方式很難與綜采工作面高產高效的生產模式相匹配，并且這種支護方式存在支護強度低、工人勞動強度大、支護速度慢等缺點。為了解決這些問題，煤科總院太原分院、鄭州煤礦機械集團股份有限公司等設備制造廠研發(fā)了不同型號的超前支護液壓支架。這些超前支護液壓支架在一定程度上滿足了礦井安全、高產高效的要求。但這些超前支護液壓支架均未能從根本上解決綜釆工作面順槽頂板反復支撐破碎的問題。

我國普遍采用的超前支護液壓支架根據結構特點的不同可以分為:大采高四連桿超前支護液壓支架、自移式超前支護液壓支架、跨騎式超前支護液壓支架以及履帶行走式超前支護液壓支架等。前三種超前支護液壓支架在移架時，都需要釆取降架、拉架(或推架)、升架、調整，再降架和升架等動作。即都存在反復支撐頂板的技術缺陷，這對頂板的穩(wěn)定性和完整性具有很大破壞性，會對后續(xù)移架，支護和安全開采帶來極大隱患。對于履帶行走式超前支護液壓支架這樣就會成功的避免頂板的反復支撐破碎。但這樣的移架方式所產生的滑動摩擦會嚴重的影響該支架的使用壽命，且會帶來前行阻力較大、行走極其不穩(wěn)定等缺陷，容易給巷道人員的安全造成危害。

目前還有一種設計(參考論文：《新型履帶行走式超前支護液壓支架開發(fā)及關鍵技術研究》)，是指超前液壓支架的頂梁和底座都是帶有履帶的，頂梁安裝有機、電、液有機結合的壓力反饋系統(tǒng)，動力履帶由撥齒液壓虹進行驅動。頂梁履帶的驅動裝置與底座履帶的驅動裝置之間由液壓伺服同步回路系統(tǒng)連接。這種連接方式使得上履帶與下履帶的速度達到一致，減少了上履帶與頂板的摩擦，但是履帶式設計存在的問題；上履帶與頂板是滾動摩擦，但是履帶與支架頂梁是滑動摩擦，會嚴重的影響該支架的使用壽命,且會帶來履帶轉動阻力大、轉動極其不穩(wěn)定等缺陷，如果前后驅動輪足夠大，履帶與支架頂梁不會接觸，從而沒有滑動摩擦，但是在重壓之下，兩個驅動輪軸承所承受的壓力將是全部頂板加在支架上的力，這是無法承受的。同時，這種支架工業(yè)應用可行性有待考究，至少到目前為止，并未見其工業(yè)推廣，所以不屬于本發(fā)明對傳統(tǒng)超前支架改進的討論范疇。

CN201310413286一種具有履帶頂梁的自移式超前支護支架，情況跟上方類似，履帶與支架頂梁是滑動摩擦，會嚴重的影響該支架的使用壽命,且會帶來履帶轉動阻力大、轉動極其不穩(wěn)定等缺陷。同時，這種支架工業(yè)應用可行性有待考究，至少到目前為止，并未見其工業(yè)推廣，所以不屬于對傳統(tǒng)超前支架改進的討論范疇。

技術實現要素：

本發(fā)明要解決的技術問題是提供一種結構簡單、成本低、操作簡便、可靠實用的簡單可靠的帶壓移架裝置。

本發(fā)明還提供了一種采用所述簡單可靠的帶壓移架裝置的使用方法。

一種簡單可靠的帶壓移架裝置，包括超前液壓支架和圓柱承壓排，所述圓柱承壓排由多個圓柱形滾輪依次串聯(lián)而成，所述圓柱承壓排設置在所述超前液壓支架的頂梁和巷道頂板之間，所述圓柱形滾輪的長度與超前支架寬度一致，直徑為65mm；

在所述圓柱形滾輪的表面上均勻設置有多個長條形凹槽，所述凹槽的深度為1-2mm，距離所述圓柱形滾輪兩端的距離為20-40mm，所述凹槽的寬度為10-20mm。

本發(fā)明所述的簡單可靠的帶壓移架裝置，其中，所述圓柱形滾輪的軸線方向與所述超前液壓支架的前進方向相垂直；在所述圓柱形滾輪的兩端的中心分別向外延伸有一根圓柱形的鐵桿，所述鐵桿的外端具有螺紋結構及與所述螺紋結構相配合的固定螺母；

在第一個和最后一個所述圓柱形滾輪的鐵桿上設置有第一連接件或第二連接件，在其他的所述圓柱形滾輪的鐵桿上均設置有第一連接件和第二連接件，

所述第一連接件包括一個第一連接桿和固定在所述第一連接桿兩端的第一套管，所述第一套管為兩端開口的中空圓柱形，所述第一套管的內徑大于所述鐵桿的直徑，其中一個所述第一套管套設在所述鐵桿上，另一個所述第一套管套設在前一個圓柱形滾輪的鐵桿上；

所述第二連接件包括一個第二連接桿和固定在所述第二連接桿兩端的第二套管，所述第二套管為兩端開口的中空圓柱形，所述第二套管的內徑大于所述鐵桿的直徑，其中一個所述第二套管套設在所述鐵桿上，另一個所述第二套管套設在后一個圓柱形滾輪的鐵桿上，依次連接排列形成所述圓柱承壓排。

本發(fā)明所述的簡單可靠的帶壓移架裝置，其中，所述鐵桿的直徑為4mm，長度為22mm，其中，所述螺紋結構的長度為4mm；所述第一套管和所述第二套管的外徑為7mm，內徑為6mm，長度為6mm；所述第一連接桿和所述第二連接桿的直徑為4mm，長度比所述圓柱形滾輪的直徑大10mm，所述固定螺母的外徑為10mm，內徑為4mm。

本發(fā)明所述的簡單可靠的帶壓移架裝置，其中，所述超前液壓支架的頂梁的前端設置有前頂梁護板，都端設置有后頂梁護板；所述前頂梁護板包括板式承壓擋板和條式盛放漏斗，所述板式承壓擋板的后端與所述超前液壓支架的頂梁的前端相連，所述板式承壓擋板的前端與所述調試盛放漏斗的后端相連。

本發(fā)明所述的簡單可靠的帶壓移架裝置，其中，所述條式盛放漏斗為長條形，其橫截面為勺狀結構，包括開口向上的盛放槽和開口向下的弧形連接部；

所述板式承壓擋板包括承壓板、承壓塊和第一固定板，所述承壓塊為實心方形鐵塊，承壓板包括水平板和連接在所述水平板前端的斜板，所述水平板和所述斜板為焊接或一體成型結構，所述承壓塊的頂部固定在所述水平板的底部的前側，所述水平板的后側固定在所述超前液壓支架頂部，所述承壓塊與所述超前液壓支架的前端相接觸；所述第一固定板長度方向的一側固定在所述斜板的中部，另一側固定在所述承壓塊上。

本發(fā)明所述的簡單可靠的帶壓移架裝置，其中，所述條式盛放漏斗包括多個平行設置的勺狀結構鋼筋，多個所述勺狀結構鋼筋由3個平行設置的長條形鋼筋焊接固定在一起。

本發(fā)明所述的簡單可靠的帶壓移架裝置，其中，所述條式盛放漏斗高度為430mm，寬度與超前支架寬度一致，長度為550mm；所述承壓塊的厚度為130mm，長度為300mm，高度為400mm；

所述水平板和所述斜板由彈簧鋼制成，尺寸相同，均為：厚度為7mm，長度為750mm，寬度與超前支架寬度一致；所述斜板與水平面之間的角度為3°；所述第一固定板的底端與所述承壓塊的頂部之間的距離為65mm。

本發(fā)明所述的簡單可靠的帶壓移架裝置，其中，所述后頂梁護板包括收集槽和固定裝置，所述固定裝置包括第二固定板，所述第二固定板的后端與所述收集槽相連，所述第二固定板的前部設置有固定條帶和固定鎖，將所述第二固定板固定在所述超前液壓支架的頂梁上；所述收集槽包括水平底板和分別設置在其前端和后端的前側板和后擋板，所述前側板的上端與所述第二固定板的后端相連。

本發(fā)明所述的簡單可靠的帶壓移架裝置，其中，所述水平底板的長度為360mm，寬度為480mm，前側板的高度為260mm，后擋板的高度為130mm，第二固定板的長度為260mm，所述水平底板、所述前側板、所述后擋板和所述第二固定板的厚度為10mm。

本發(fā)明所述的簡單可靠的帶壓移架裝置的使用方法，包括如下步驟：

(A)將圓柱承壓排的圓柱形滾輪、固定螺母、第一連接件、第二連接件、前頂梁護板和后頂梁護板運送到井下超前支護區(qū)域；

(B)每個圓柱形滾輪的鐵桿都安裝第一連接件和第二連接件，連接形成圓柱承壓排，剛開始圓柱承壓排安裝到4m，其中，第一個圓柱形滾輪兩側，每側只需要安裝一個第一連接件或第二連接件，用以連接后面的圓柱形滾輪，當第一個圓柱形滾輪滾出超前液壓支架后，可以旋開固定螺母，連接到超前液壓支架前面，接替使用；

(C)第一次安裝時，超前液壓支架前柱泄壓，使頂梁前端脫離頂板70-80mm，停止泄壓，將承壓板的水平板插入到超前液壓支架和頂板之間，將安裝好的圓柱承壓排塞進頂板和頂梁之間的空隙；

(D)支架旁邊3m之內不要站人，防止移架時頂板漏矸傷人，檢查超前液壓支架前方狀況，確保移架路徑平坦，開始推動千斤頂，帶壓移架；

(E)當圓柱承壓排剛剛滾動到超前支架頂梁中部的時候，對超前液壓支架后柱泄壓，使頂梁后端脫離巷道頂板70-80mm，停止泄壓，將固定裝置的第二固定板插入到超前液壓支架和頂板之間，將固定條帶綁在支架頂梁后端，利用固定鎖鎖緊，將所述第二固定板和收集槽固定在所述超前液壓支架的頂梁后；

(F)完成初次使用，調節(jié)前后柱壓力值，使前后柱壓力與原來的正常壓力值相當，保證支架頂梁與頂板平行，支護穩(wěn)定；

(G)以超前液壓支架每前進2m為一個循環(huán)，每前進2m，將水平底板內多余的圓柱形滾輪拆下，弄到前面安裝上，如此2m為一個循環(huán)。

本發(fā)明簡單可靠的帶壓移架裝置與現有技術不同之處在于：

傳統(tǒng)方法中，當工作面推進時，超前液壓支架也需要往前推進，在這推進的過程中，是先泄壓，等支架的頂梁與巷道頂板脫離一定距離時，往前推進，推進一定距離之后，再頂起支架，因為支架在推移的過程中，路線并不會按照直線走，所以還需要調整，再次泄壓，保證不會壓到頂板的支護錨桿和錨索。所以在這過程中頂板破碎嚴重，對后期的煤炭開采留下很大隱患，頂板破碎，會導致氣體，水瓦斯等的滲漏，特別是后面支架移動時，有大量的頂板碎石等垮落，對安全生產造成大量不必要的影響和一定的安全隱患。

本發(fā)明簡單可靠的帶壓移架裝置在頂板和支架頂梁之間鋪設圓柱承壓排，這樣可以以滾動摩擦的形式直接帶著壓力，通過千斤頂從后面推動支架，這樣支架就不需要泄壓再加壓，直接這樣往前推進，對頂板幾乎不會造成任何破壞。本發(fā)明所述裝置結構簡單、成本低、操作簡便、可靠實用。

下面結合附圖對本發(fā)明的簡單可靠的帶壓移架裝置作進一步說明。

附圖說明

圖1為本發(fā)明簡單可靠的帶壓移架裝置的結構示意圖；

圖2為本發(fā)明簡單可靠的帶壓移架裝置中圓柱形滾輪的結構示意圖；

圖3為本發(fā)明簡單可靠的帶壓移架裝置中的前頂梁護板的結構示意圖；

圖4為前頂梁護板中的條式盛放漏斗的俯視結構示意圖；

圖5為本發(fā)明簡單可靠的帶壓移架裝置中的后頂梁護板的結構示意圖。

具體實施方式

實施例1

如圖1～圖5所示，一種簡單可靠的帶壓移架裝置，包括超前液壓支架1和圓柱承壓排2，圓柱承壓排2由多個圓柱形滾輪201依次串聯(lián)而成，圓柱承壓排2設置在超前液壓支架1的頂梁和巷道頂板3之間，所述圓柱形滾輪201在超前液壓支架1前進時滾動；在巷道頂板3和超前液壓支架1的頂梁之間鋪設圓柱承壓排2，這樣可以以滾動摩擦的形式直接帶著壓力，通過千斤頂從后面推動超前液壓支架1，這樣就不需要泄壓再加壓，直接這樣往前推進，對巷道頂板3幾乎不會造成任何破壞。支架寬度以450mm計，圓柱形滾輪201的長度為450mm，直徑為65mm，太小，頂板可能會與頂梁直接接觸，無法發(fā)揮滾動摩擦的作用，太大承壓圓柱體之間的空隙也會加大，頂板碎石陷進去，可能會造成承壓圓柱體不會轉動，也無法發(fā)揮滑動摩擦的作用，因此這個尺寸是相對合理和科學的。

在圓柱形滾輪201的表面上均勻設置有多個長條形凹槽209，相當于螺紋，增加摩擦力，凹槽209的深度為1-2mm，距離圓柱形滾輪201兩端的距離為20-40mm，凹槽209的寬度為10-20mm。

以上方案就可以完成本發(fā)明的目的，在此基礎上，又提出了以下優(yōu)選方案：

圓柱形滾輪201的軸線方向與超前液壓支架1的前進方向相垂直；在圓柱形滾輪201的兩端的中心分別向外延伸有一根圓柱形的鐵桿202，鐵桿202走向與圓柱形滾輪201平行，鐵桿202的外端具有螺紋結構203及與螺紋結構203相配合的固定螺母204；

在第一個和最后一個圓柱形滾輪201的鐵桿202上設置有第一連接件或第二連接件，在其他的圓柱形滾輪201的鐵桿202上均設置有第一連接件和第二連接件；

第一連接件包括一個第一連接桿205和兩個分別固定在第一連接桿205兩端的第一套管206，第一套管206為兩端開口的中空圓柱形，第一套管206的內徑大于鐵桿202的直徑，其中一個第一套管206套設在鐵桿202上，另一個第一套管206套設在前一個圓柱形滾輪201的鐵桿上；

第二連接件包括一個第二連接桿207和兩個分別固定在第二連接桿207兩端的第二套管208，第二套管208為兩端開口的中空圓柱形，第二套管208的內徑大于鐵桿202的直徑，其中一個第二套管208套設在鐵桿202上，另一個第二套管208套設在后一個圓柱形滾輪201的鐵桿202上，依次連接排列形成圓柱承壓排2，在螺紋結構203上擰上固定螺母204，整個圓柱承壓排2就可以自由彎曲移動。

鐵桿202的直徑為4mm，長度為22mm，在同一根鐵桿202的第一套管206和第二套管208之間有6mm的空間，可以保證二者在鐵桿202上自由旋轉。螺紋結構203的長度為4mm，這樣的設計都是盡可能的使鐵桿短，不受圓柱體外巷道頂板凸起或者碎石的影響；第一套管206和第二套管208的外徑為7mm，內徑為6mm，長度為6mm；第一連接桿205和第二連接桿207的直徑為4mm，長度比圓柱形滾輪201的直徑大10mm，固定螺母204的外徑為10mm，內徑為4mm。直徑盡可能的小，也是為了巷道頂板凸起或者碎石盡可能不碰到鐵桿202，因為圓柱承壓排2設計的最大創(chuàng)新點就，將上部巨大的壓力全部轉化為圓柱形滾輪201來承擔，鐵桿202只承擔他們的旋轉作用，如果圓柱體中間是軸承設計的話，那么頂板巨大的壓力會使軸承失效，無法發(fā)揮作用。所以不承載壓力的鐵桿202應該盡可能短，以免圓柱形滾輪201外側的巷道頂板3凸起對鐵桿202造成破壞，同時太短也不能完全發(fā)揮它的作用，因此這個尺寸的設計是相對合理的，本發(fā)明的尺寸都是優(yōu)選設計，并不是必須的，不形成對保護范圍的限制，只是這樣效果更好。

超前液壓支架1的頂梁的前端設置有前頂梁護板，后端設置有后頂梁護板；前頂梁護板包括板式承壓擋板4和條式盛放漏斗5，板式承壓擋板4的后端與超前液壓支架1的頂梁的前端相連，板式承壓擋板4的前端與條式盛放漏斗5的后端相連。條式盛放漏斗5的作用主要是存放疊在一起的部分圓柱承壓排2，方便在移架時，圓柱承壓排2順著前頂梁護板滾進巷道頂板3和頂梁之間，而不需要人工在旁邊照看和作業(yè)。

條式盛放漏斗5為長條形，其橫截面為勺狀結構，包括開口向上的盛放槽501和開口向下的弧形連接部502；條式盛放漏斗5包括多個平行設置的勺狀結構鋼筋，多個勺狀結構鋼筋由3個平行設置的長條形鋼筋焊接固定在一起。

條式盛放漏斗5高度為430mm，寬度為450mm，長度為550mm；主要是為了保證漏斗有一定空間盛放圓柱承壓排，同時保證了力矩不會太大，條式盛放漏斗可以由一定強度承受圓柱承壓排帶來的壓力。

條式盛放漏斗5的“勺把”處，即弧形連接部502的最大傾角接近80°，而后平滑的與板式承壓擋板4連接，二者之間為焊接，這么設計的原因是巷道頂板3會經常性的散落一些碎石和煤矸等，這樣的角度和條帶狀可以讓碎石等滾到條式盛放漏斗5里，最終會掉到巷道底板上，鋼筋焊接也能保證強度需求，同時減小了通風風阻，保證了巷道斷面通風量。這不是必要的，是優(yōu)選設計，效果更好。

板式承壓擋板4包括承壓板、承壓塊403和第一固定板404，承壓塊403為實心方形鐵塊，它的作用主要是承載支架頂梁向前的推動力，然后帶動板式承壓板4和條式盛放漏斗5隨之移動。

承壓板包括水平板401和連接在水平板401的前端的斜板402，水平板401和斜板402為焊接或一體成型結構，承壓塊403的頂部固定在水平板401的底部的前側，水平板401的后側固定在超前液壓支架1的頂部，承壓塊403與超前液壓支架1的前端相接觸；第一固定板404長邊的一側固定在斜板402的中部，另一側固定在承壓塊403上。

水平板401和斜板402由彈簧鋼制成，尺寸相同，均為：厚度為7mm，長度為750mm，寬度為450mm；斜板402與水平面之間的角度為3°；第一固定板404的底端與承壓塊403的頂部之間的距離為65mm。承壓塊403的厚度為130mm，長度為300mm，高度為400mm；承壓塊403承載超前液壓支架1的頂梁向前的推動力，然后帶動承壓板和條式盛放漏斗5隨之移動。厚度可以保證鋼板具有一定強度和剛度，可以承受承壓塊403和部分圓柱承壓排2的重量以及受到的巷道頂板3的摩擦力。板式承壓擋板4的作用主要是提供一個空間，使后續(xù)的圓柱承壓排2得以平緩的進入巷道頂板3和頂梁之間的空間。

第一固定板404的作用主要是起支撐斜板402的作用，在斜板402自身彈性剛的作用下，會對上部的圓柱承壓排2有一定的壓力，并表現一部分的讓壓，以讓圓柱承壓排2平緩的進入巷道頂板3和頂梁之間的空間。第一固定板404可以對斜板402提供高強度支撐，保證圓柱承壓排2不會因為壓力太大壓壞斜板402部分，第一固定板404焊接的一段距離承壓塊403上端距離65mm，這個距離保證對承壓塊403的施力點在頂梁厚度范圍之內，通過與頂梁前端力抵消，不會對裝置造成旋轉失穩(wěn)的影響。

后頂梁護板包括收集槽6和固定裝置7，固定裝置7包括第二固定板701，第二固定板701的后端與收集槽6相連，第二固定板701的前部設置有固定條帶702和固定鎖703，將第二固定板701固定在超前液壓支架1的頂梁上；收集槽6主要作用是接住往下逐漸降落的圓柱形滾輪201，收集槽6包括水平底板601和分別設置在其前端和后端的前側板602和后擋板603，前側板602的上端與第二固定板701的后端相連。

水平底板601的長度為360mm，寬度為480mm，前側板602的高度為260mm，后擋板603的高度為130mm，第二固定板701的長度為260mm，水平底板601、前側板602、后擋板603和第二固定板701的厚度均為10mm。因為一個圓柱形滾輪201重量大概在35斤左右，所以260mm的距離保證他們不會因為懸掛的太多而拉壞了之間的連接裝置，360mm的寬度也能保證后頂梁護板能容下大概1-2m長的圓柱承壓排2；固定結構左右長260mm，上有固定條帶702和固定鎖703，將固定結構7插入到巷道頂板3和頂梁之間，將固定條帶702綁在支架頂梁上，利用固定鎖703鎖住。尺寸均為優(yōu)選方案。

本發(fā)明的簡單可靠的帶壓移架裝置的使用方法，包括如下步驟：

(A)將圓柱承壓排2的圓柱形滾輪201、固定螺母204、第一連接件、第二連接件、前頂梁護板和后頂梁護板運送到井下超前支護區(qū)域；

(B)每個圓柱形滾輪201的鐵桿202都安裝第一連接件和第二連接件，連接形成圓柱承壓排2，剛開始圓柱承壓排2安裝到4m，其中，第一個圓柱形滾輪201兩側，每側只需要安裝一個第一連接件或第二連接件，用以連接后面的圓柱形滾輪201，當第一個圓柱形滾輪201滾出超前液壓支架1后，可以旋開固定螺母204，連接到超前液壓支架1前面，接替使用；

(C)第一次安裝時，超前液壓支架1前柱泄壓，使頂梁前端脫離巷道頂板3的距離為70-80mm，停止泄壓，將承壓板4的水平板401插入到超前液壓支架1和巷道頂板3之間，將安裝好的圓柱承壓排2塞進巷道頂板3和頂梁之間的空隙；

(D)支架旁邊3m之內不要站人，防止移架時頂板漏矸傷人，檢查超前液壓支架1前方狀況，確保移架路徑平坦，開始推動千斤頂，帶壓移架；

(E)當圓柱承壓排2剛剛滾動到超前支架頂梁中部的時候，對超前液壓支架1后柱泄壓，使頂梁后端脫離巷道頂板3的距離為70-80mm，停止泄壓，將固定裝置7的第二固定板701插入到超前液壓支架1和巷道頂板3之間，將固定條帶702綁在支架頂梁后端，利用固定鎖703鎖緊，將所述第二固定板701和收集槽6固定在所述超前液壓支架1的頂梁后；

(F)完成初次使用，調節(jié)前后柱壓力值，使前后柱壓力與原來的正常壓力值相當，保證支架頂梁與頂板平行，支護穩(wěn)定；

(G)以超前液壓支架1每前進2m為一個循環(huán)，每前進2m，將水平底板601內多余的圓柱形滾輪201拆下，弄到前面安裝上，如此2m為一個循環(huán)。

以上所述的實施例僅僅是對本發(fā)明的優(yōu)選實施方式進行描述，并非對本發(fā)明的范圍進行限定，在不脫離本發(fā)明設計精神的前提下，本領域普通技術人員對本發(fā)明的技術方案作出的各種變形和改進，均應落入本發(fā)明權利要求書確定的保護范圍內。