一种煤矿用柔性掩护式液压支架 【技术领域】
本发明涉及一种煤矿井下安全开采急倾斜煤层工作面使用的液压支护设备，尤其涉及一种适用于急倾斜水平分层和斜切分层开采，对采场围岩进行支护的煤矿用柔性掩护式液压支架。
背景技术
煤矿的支护设备是煤矿工人安全采煤的重要保障，煤矿井工采煤工作面选用液压支架支护是生产过程中可靠的安全支护设备。目前普遍选用的有适用于简单煤层条件的高产高效的自移式综采液压支架，也有适用于小块段煤层和中小煤矿使用的轻型滑移支架和悬移支架。无论是综采液压支架还是悬移液压支架，一般都只能在小于50度倾角的条件下正倾斜开采，而对于倾角大于50度的煤层正倾斜开采是世界各产煤国家都普遍面临的难题。
我国云南、贵州、四川、甘肃、北京等省市煤炭的赋存状态基本都是处于条件最复杂、开采难度最大的地区。四川的煤矿企业经过多年的探索与实践，率先发明了一种“柔性支架采煤法”，并推广到了其他煤层条件相似的煤矿。经过多年的改进，这种支架基本可以在急倾斜煤层采取俯伪斜巷道的布置方式开采，并取得了较好的经济效益和社会效益。这种支架结构形式是将工字钢加工成多边形，然后用钢丝绳将工字钢顶梁连接在一起，形成整个工作面的连体支护，支架行走方式为重力下落式。
实践证明，这种支架在一定程度上解决了工作面的支护问题，使工作面有了比较安全的生产环境，但是这种支架因其简单而有其不易解决的问题和致命的缺陷。比如，支架支护强度低；因支架本身强度不够容易变形、开裂；支架之间容易漏顶伤人；钢丝绳容易褶皱变形以至破断；由于没有液压操作和控制系统、支架频繁拆装，造成工人工作量大，劳动强度过大；支架易损坏不易更换；垮落矸石不易控制等等。因此，开发一种具备既能保持现有钢梁支架优点又能克服其缺陷特性的液压支架就成了一种迫切需要。
【发明内容】
本发明的目的在于提供一种适应急倾斜复杂难采煤层安全开采的柔性掩护式液压支架，尤其是针对急倾斜赋存煤层采用俯伪斜方式布置的回采工作面支护的轻型柔性掩护式液压支架，解决现有支架支护强度低，因支架本身强度不够容易变形、开裂，支架之间容易漏顶伤人，连接支架的钢丝绳容易褶皱变形以至破断，支架频繁拆装造成工人工作量大，劳动强度过大，支架易损坏不易更换，垮落矸石不易控制等问题。
本为实现上述目的，本发明所采用的技术方案为：一种柔性掩护式液压支架，包括顶梁和掩护梁，所述顶梁腹部装设有用于铰接相邻液压支架顶梁的铰接连接件。垂直于顶梁底面安装有液压双向柱，液压双向柱安装于顶梁底面中心略靠近掩护梁一侧，液压双向柱作用在于增大液压支架的工作阻力和支护强度，以确保工作面的支护安全和矿工的生命安全。在顶梁和掩护梁相连的位置安装有调向液压双向柱。
调向液压双向柱的柱顶呈圆头状，并置于呈内圆窝形的柱顶窝内，所述柱顶窝固定于顶梁底部，调向液压双向柱以柱顶为中心调整支柱的支撑方向，从而可以有效的调整液压支架的偏斜。调向液压双向柱的功能和作用有两个：一是可以增大液压支架的工作阻力和支护强度，二是根据工作面矿压变化和液压支架稳定性状况及时调整液压支架的受力形态，进一步增强工作面液压支架的稳定性和安全性，如果液压支架出现偏斜，即可使用调向液压双向柱进行调整。
所述顶梁前端铰接有端头支撑座，其作用在于：一是在顶板平整度发生变化的情况下，依靠顶梁上部的压力紧紧贴住顶板，保证液压支架的稳定性，实现对顶板的有效支护；二是能够保证液压支架顶梁在顶板变化时，如遇顶板不平整时，不会发生顶梁下移因受卡而移不动的现象，即端头支撑座对顶梁下移具有随机导向功能。基于煤层厚度会有不确定的变化，为了提高适应性能，顶梁前部结构可以设计为伸缩梁机构，伸缩梁机构的端部铰接端头支撑座，伸缩梁的行程根据煤层厚度调整，调整方式为液压千斤顶机构控制。
所述掩护梁下端安装有翻转掩护板，翻转掩护板倾斜角度的调整方式可以由液压千斤顶控制，也可以由非液压件控制。当采用液压千斤顶方式时，液压千斤顶一端安装于掩护梁底面，其另一端安装于翻转掩护板底面，液压千斤顶伸缩时带动翻转掩护板以掩护梁下端为支点倾斜不同的角度。
所述掩护梁上安装有钢丝绳座，钢丝绳座内置有连接相邻掩护梁的钢丝绳。通过在液压支架的后下部采用钢丝绳将相邻液压支架的侧下面柔性连接在一起，既可有效缓冲顶部侧向煤和矸石的跨落冲击，又可以有效阻止侧向煤、矸涌入工作面，防止发生矿工人身安全事故。
所述铰接连接件安装数量可根据需要选择为一个、两个或多个。
本发明的有益效果在于：
1.通过将工作面支架设计成液压操作的轻型柔性掩护式液压支架，再使用铰接连接件将工作面液压支架连接成为整体，从而实现对顶部地全封闭支护，从根本上防止冒落伤人事故。
2.液压支架后下部采用钢丝绳将相邻液压支架的侧下面柔性连接在一起，既可有效缓冲顶部侧向煤和矸石的跨落冲击，又可以有效阻止侧向煤、矸涌入工作面，防止发生矿工人身安全事故。
3.顶梁前端铰接的端头支撑座既能实现对顶板的有效支护，又对顶梁位置下移具有随机导向功能。
4.可调整角度的翻转掩护板可以根据工作面需要放煤、挡煤或阻止矸石进入，污染煤质，不仅保证了工作面通风和安全畅通，而且可以减少和防止煤尘或瓦斯爆炸事故的发生。
本发明所述液压支架连接方式既具有柔性又具有刚性，因而对顶板支护的有效性明显优于现有钢梁型支架。液压支架配置了先进的液压系统，能够极大的减轻矿工的劳动强度，有助于矿工的身心健康。本发明有效的克服了现有钢梁支架的缺陷，为工作面的安全生产和高产高效提供了有效的保障。
【附图说明】
图1是本发明所述煤矿用柔性掩护式液压支架结构示意图；
图2是本发明所述煤矿用柔性掩护式液压支架铰接连接件结构俯视图；
图3是本发明所述煤矿用柔性掩护式液压支架铰接连接件结构示意图。
【具体实施方式】
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
结合图1至图3所示，本发明所述煤矿用柔性掩护式液压支架，包括顶梁3和掩护梁6，所述顶梁3装设有用于铰接相邻液压支架顶梁的两个铰接连接件2，铰接连接件2上开设有铰接孔11。所述顶梁3底面中心略靠近掩护梁6一侧装设有液压双向柱4，在顶梁3和掩护梁6相连的位置安装有调向液压双向柱5。液压双向柱4作用在于增大液压支架的工作阻力和支护强度，以确保工作面的支护安全和矿工的生命安全。调向液压双向柱5作用在于根据工作面矿压变化和液压支架稳定性状况及时调整液压支架的受力形态，以进一步增强工作面液压支架的稳定性和安全性。
所述顶梁3前端铰接有端头支撑座1，其作用在于：一是可以在顶板平整度发生变化的条件下实现对顶板的有效支护；二是能够保证液压支架顶梁3在顶板变化时，依然能够顺利下移，即端头支撑座1对顶梁3下移具有随机导向功能。
所述掩护梁6下端安装有由液压千斤顶7控制倾斜角度的翻转掩护板9，液压千斤顶7一端安装于掩护梁6底面，其另一端安装于翻转掩护板9底面。
所述掩护梁6上安装有钢丝绳座10，钢丝绳座10内置有连接相邻掩护梁6的钢丝绳8。在液压支架的后下部采用钢丝绳8将相邻液压支架的后下部柔性连接在一起，既可有效缓冲顶部侧向煤和矸石的跨落冲击，又可以有效阻止侧向煤、矸涌入工作面，防止发生矿工人身安全事故。
在实际使用中，先安装首架液压支架，并以其为基本架。
安装首架液压支架的顺序和方法是：在工作面将端头支撑座1安装于顶梁3的前端，然后将翻转掩护板9安装于液压支架的掩护梁6的下端，完成后将液压支架立起，然后将液压双向柱4和调向液压双向柱5分别安装于顶梁3的下部并支撑好。
支撑首架液压支架时，必须将液压支架支撑牢固，端头支撑座1必须与顶板紧密结合，并升压液压双向柱4，达到顶梁3对顶部支护的初撑力。
第二架液压支架的安装顺序及方法与第一架相同，但第二架安装要在液压支架升起后，与首架液压支架用铰接连接件2连接好后再升高液压双向柱4和调向液压双向柱5，后续液压支架依次按照此方法安装。
待工作面液压支架全部安装好后，将钢丝绳8从上向下依次穿过每架液压支架的掩护梁6上的钢丝绳座10，并连接紧固。最后将翻转掩护板9和液压千斤7顶分别铰接于掩护梁6和翻转掩护板9的铰链座上。
以上安装工作完成后，即可开始安装液压操作和控制系统。
本发明不限于上述实施例，对于本领域技术人员来说，对本发明的上述实施例所做出的任何显而易见的改进或变更都不会超出仅以举例的方式示出的本发明的实施例和所附权利要求的保护范围。