[发明专利]一种大循环巷道掘进临时支护装置及其方法

权利要求书

1.一种大循环巷道掘进临时支护装置，包括护顶框架和支柱(4)，其特征在于：所述护顶框架设有伸缩的支撑横梁(2)。

2.根据权利要求1所述的大循环巷道掘进临时支护装置，其特征在于：所述支撑横梁(2)，包括伸缩梁(201)和轨道梁(202)，在轨道梁(202)的一端内设置有伸缩轨道(2020)，伸缩梁(201)的一端滑动安装在伸缩轨道(2020)内并设置有防脱块，防脱块将伸缩梁(201)限位在伸缩轨道(2020)内，伸缩梁(201)的另一端与护顶框架的竖梁(1)固定，轨道梁(202)的另一端与护顶框架的另一竖梁(1)固定。

3.根据权利要求2所述的大循环巷道掘进临时支护装置，其特征在于：在伸缩梁(201)和竖梁(1)之间设置有固定梁(203)，固定梁(203)的一端固定在竖梁(1)，固定梁(203)的另一端与伸缩梁(201)固定连接。

4.根据权利要求2或3所述的大循环巷道掘进临时支护装置，其特征在于：在伸缩梁(201)上安装有补位触顶板(204)。

5.根据权利要求2或3所述的大循环巷道掘进临时支护装置，其特征在于：在支撑横梁(2)上安装有限位补强控顶夹(3)。

6.根据权利要求5所述的大循环巷道掘进临时支护装置，其特征在于：所述限位补强控顶夹(3)，包括限位补强夹(301)和补强控顶夹(302)，限位补强夹(301)安装在伸缩梁(201)和轨道梁(202)接触处的限位补强孔(205)内，在伸缩梁(201)的限位补强孔(205)内、轨道梁(202)的限位补强孔(205)内均安装有一个补强控顶夹(302)。

7.根据权利要求2或3所述的大循环巷道掘进临时支护装置，其特征在于：所述支撑横梁(2)为至少两个，各支撑横梁(2)之间中心对称分布。

8.如权利要求1-7中任一所述的大循环巷道掘进临时支护装置的设计方法，其特征在于：步骤如下：

S1，确定单个临时支护装置的支护参数；

所述支护参数包括支护框架的宽度、长度以及支护区域；

S1.1，将掘进巷道锚索在护顶框架上循环排距确定护顶框架宽度；

S1.2，根据掘进成巷宽度和掘进机铲板宽度，确定护顶框架的长度及支撑区域；

S2，计算掘巷空顶区域冒落带的参数；

所述冒落带的参数包括冒落带的高度H和冒落带岩石重量R_max；

S3，根据护顶框架的断面参数计算支撑横梁的弯曲强度σ_f：

其中，p是外加载荷；l是支撑横梁与支柱铰接处的间距；b是支撑横梁的厚度；h是支撑横梁的宽度；

S4，计算支柱的工作阻力P_max并进行选型：

其中，R_max是冒落带岩石重量，a是临时支护装置的数量；d是单个支柱主体直径。

9.如权利要求8中任一所述的大循环巷道掘进临时支护装置的设计方法，其特征在于：在步骤S2中，具体步骤如下：S2.1，计算冒落带的高度H：

其中，B是巷道掘进宽度；f是岩石坚固性系数；

S2.2，计算冒落带岩石重量R_max：

R_max＝ρ×g×L×S×H；

其中，ρ是顶板冒落带范围内的岩石密度；g是重力加速度，取9.8m/s；L是临时支护装置的排距；S是护顶框架长度。

10.如权利要求1-7中任一所述的大循环巷道掘进临时支护装置的使用方法，其特征在于，步骤如下：第一步，将已收缩的护顶框架放在掘进机机载托架上，拉伸支撑横梁使其完全伸展，随后将三个限位补强控顶夹依次插入限位补强孔内，并将后续永久支护用到的材料依次放在护顶框架上，按照支护作业规程要求，调整其排距；

第二步，利用掘进机机载托架将护顶框架及其上表面放置的材料慢慢托起，直至离触顶还有20～30mm时停止；这时工人慢慢调整护顶框架位置及其上表面放置的支护材料位置，必须保证已支护的锚索托盘与护顶框架边缘成同一水平面；

第三步，升起机载托架使护顶框架及其上表面放置的支护材料触顶；

用单体液压支柱铰接在支撑横梁的铰接处，调整单体液压支柱的高度；

第四步，临时支护装置安装完成后，工人退出掘进头，掘进机继续掘进，再进行临时支护装置安装；

第五步，再次重复第一步至第三步，完成第三套临时支护装置安装，此时掘进机退出掘进迎头，给工人支护锚网索提供足够的空间；

第六步，利用机载托架将护顶框架取下并收缩放置巷道一旁，单体液压支柱立在巷道一旁；开启掘进机对巷道两帮进行刷帮整形，再补打巷道两帮锚杆，完成永久支护。