一种用于煤矿开采的机械支撑装置的制作方法

本发明属于煤矿井下支护，涉及了一种用于煤矿开采的机械支撑装置。

背景技术：

1、在煤矿开采过程中，矿洞的稳定性和安全性对于矿工的生命安全和整个采矿作业的高效进行至关重要；然而，由于煤矿环境的特殊性，如地下空间狭小、地质条件复杂多变等，使得矿洞支护成为了一个技术难题；传统的矿洞支护方法，如使用木材、砖石等材料进行支撑，不仅效率低下，而且难以适应复杂多变的地质条件，存在着安全隐患。

2、近年来，随着机械化和自动化技术的发展，煤矿开采行业也迎来了技术革新的浪潮；其中，机械支撑结构作为一种新型的矿洞支护技术，凭借其高效、稳定、适应性强等优点，逐渐受到业界的关注；然而，现有的机械支撑结构大多存在结构复杂、操作繁琐、维护困难等问题，难以满足煤矿开采的实际需求。

3、因此，有必要提供一种新的用于煤矿开采的机械支撑装置解决上述技术问题。

技术实现思路

1、本发明克服了现有技术的不足，提出一种用于煤矿开采的机械支撑装置。

2、为了达到上述目的，本发明是通过如下技术方案实现的。

3、一种用于煤矿开采的机械支撑装置，包括车体、支撑机构、输送螺杆和传动机构；车体包括车头和连接在车头后部的放置槽，放置槽为上下及后部敞口的通槽结构，输送螺杆沿着放置槽的长度方向设置在放置槽内，支撑机构设置在放置槽内，且支撑机构与输送螺杆螺纹连接；车体的车头底部连接有驱动设备，驱动设备与输送螺杆之间安装有传动机构，传动机构在驱动设备的作用下带动输送螺杆旋转，进而使支撑机构沿车体运行的反方向运动至设定的支护位置；

4、支撑机构包括主体杆、折叠气囊、伸缩限位机构和展开机构；主体杆竖直放置在放置槽内，主体杆的两侧内壁分别滑动设置有一个支撑杆，其中一个支撑杆的底端固定连接有配重块，主体杆的内部安装有折叠气囊，折叠气囊位于连接有配重块的支撑杆的顶端；另一个支撑杆的顶部连接有展开机构，折叠气囊的顶部与展开机构的底部接触连接，通过对折叠气囊充气，使展开机构向上移动；两个支撑杆之间连接有伸缩限位机构，通过伸缩伸缩限位机构使两个支撑杆从主体杆中伸展开，并且对支撑杆进行限位；

5、所述展开机构包括中空连接块，中空连接块转动连接有连接轴，连接轴的两端均固定连接有蜗杆，中空连接块的两侧对称转动连接有蜗轮，蜗轮与蜗杆啮合连接，连接轴中部固定连接有展开齿轮，连接有配重块的支撑杆的顶端固定连接有展开齿条，蜗轮啮合连接有折叠杆，通过折叠气囊膨胀的推力使得两个支撑杆相对滑动，与此同时，展开齿条带动展开齿轮旋转，使连接轴配合蜗杆带动折叠杆展开；折叠杆上表面与中空连接块上表面齐平，共同对矿洞顶部进行支撑。

6、进一步的，放置槽内部安装有可伸缩移动的注气嘴，注气嘴与外界的气泵连接，主体杆靠近注气嘴的一侧侧壁安装有注气头，注气头与折叠气囊连通，注气头内部设置有单向阀。

7、进一步的，注气嘴与注气头之间安装有分离机构，分离机构用于注气嘴与注气头之间的对接与分离。

8、进一步的，所述分离机构包括电动推杆，电动推杆固定连接在放置槽内壁上，电动推杆的输出端固定连接有一条状的连接框，连接框内壁通过滑槽卡块的结构滑动连接有移动块，使移动块可以沿着连接框的长度方向在滑槽内滑动；且移动块与连接框之间安装有复位弹簧，移动块的一侧安装有移动头，移动头顶端与注气嘴固定连接，移动头与移动块之间对称安装有压缩弹簧；在放置槽设置分离机构的一侧沿放置槽长度方向还设置有z型滑轨，z型滑轨与移动头配合安装，即移动头沿着z型滑轨行走；放置槽内部安装有位置传感器，通过位置传感器控制电动推杆运行，电动推杆带动连接框和移动块，使移动块端部的移动头移动，进而使移动头上部的注气嘴与注气头对接，对折叠气囊进行注气。

9、更进一步的，所述传动机构包括传动轴，车体的车头底端安装有驱动轮，两个驱动轮之间安装有传动轴，传动轴的中部固定连接有扇形锥齿轮，车体的底端安装有主链轮，主链轮的轴心处固定连接有从动锥齿轮，扇形锥齿轮与从动锥齿轮间隙式传动，输送螺杆的一端固定连接有从动链轮，主链轮与从动链轮之间通过链条传动连接，车体移动的同时带动扇形锥齿轮旋转，扇形锥齿轮与从动锥齿轮间隙式传动，从而使得输送螺杆间歇式旋转；支撑机构被送至需要支撑的位置时，输送螺杆由于间隙式传动的作用停止转动，此时控制注气嘴与注气头对接，对折叠气囊进行注气。

10、进一步的，所述伸缩限位机构包括主齿轮，主体杆中部转动连接有主齿轮，主齿轮内开设有涡旋槽，涡旋槽最外圈内部开设有卡槽，两个支撑杆上相互靠近的一侧均固定连接有主齿条，两个主齿条均与主齿轮啮合连接，主体杆内壁位于涡旋槽的一侧滑动连接有顶杆，顶杆内部安装限位弹簧，限位弹簧的一端固定连接有卡杆，卡杆与卡槽卡接时防止主齿轮回旋。

11、进一步的，所述主体杆的外表面涂覆有耐磨防腐蚀的涂层。

12、进一步的，所述主体杆和支撑杆采用高强轻质合金材料制成。

13、进一步的，所述配重块内部设有可更换的配重块芯。

14、本发明相对于现有技术所产生的有益效果为：

15、1、提高施工效率：通过设计自动化的机械支撑结构，使得煤矿开采过程中的支护工作能够更快速、更准确地完成；这不仅减少了人工操作的时间，还降低了人为错误的可能性，从而提高了整体施工效率。

16、2、增强支护稳定性：采用高强度、轻质的合金材料制成主体杆和支撑杆，以及配合伸缩限位机构和展开机构，确保了支护结构的稳定性和可靠性；这种设计能够有效抵抗煤矿开采过程中产生的各种压力和冲击，保证矿洞的安全稳定。

17、3、提高使用寿命：主体杆外表面涂覆的耐磨和防腐蚀涂层，能够显著提高支护结构在恶劣环境下的使用寿命；这种涂层采用高分子复合材料制成，具有良好的耐磨性和抗腐蚀性，能够有效抵抗煤矿开采过程中产生的摩擦和腐蚀。

18、4、实现等距安装：通过传动机构和链轮、链条的配合，实现了支撑结构的等距安装；这不仅可以提高安装的准确性，还可以降低安装的复杂性，使得整个安装过程更加简单、高效。

19、5、增强安全性：本发明的机械支撑结构在矿洞中进行支护时，能够迅速、准确地完成对接和注气工作，确保了支护结构支撑的及时性和有效性；同时，通过自动化操作减少了人工操作的风险，进一步提高了矿洞施工的安全性。

20、6、灵活性和适应性：折叠杆和展开机构的设计使得支护结构能够根据需要调整支撑面积和形状，以适应不同矿洞环境和施工需求；这种灵活性和适应性使得本发明的机械支撑结构具有更广泛的应用前景。

21、综上所述，本发明的机械支撑结构在煤矿开采中具有显著的有益效果，能够提高施工效率、增强支护稳定性、提高使用寿命、实现等距安装、增强安全性和灵活适应性等。

技术特征：

1.一种用于煤矿开采的机械支撑装置，其特征在于，包括车体（5）、支撑机构、输送螺杆（4）和传动机构（12）；车体（5）包括车头和连接在车头后部的放置槽（6），放置槽（6）为上下及后部敞口的通槽结构，输送螺杆（4）沿着放置槽（6）的长度方向设置在放置槽（6）内，支撑机构设置在放置槽（6）内，且支撑机构与输送螺杆（4）螺纹连接；车体（5）的车头底部连接有驱动设备，驱动设备与输送螺杆（4）之间安装有传动机构（12），传动机构（12）在驱动设备的作用下带动输送螺杆（4）旋转，进而使支撑机构沿车体（5）运行的反方向运动至设定的支护位置；

2.根据权利要求1所述的一种用于煤矿开采的机械支撑装置，其特征在于，放置槽（6）内部安装有可伸缩移动的注气嘴（7），注气嘴（7）与外界的气泵连接，主体杆（1）靠近注气嘴（7）的一侧侧壁安装有注气头（9），注气头（9）与折叠气囊（8）连通，注气头（9）内部设置有单向阀。

3.根据权利要求2所述的一种用于煤矿开采的机械支撑装置，其特征在于，注气嘴（7）与注气头（9）之间安装有分离机构（13），分离机构（13）用于注气嘴（7）与注气头（9）之间的对接与分离。

4.根据权利要求3所述的一种用于煤矿开采的机械支撑装置，其特征在于，所述分离机构（13）包括电动推杆（131），电动推杆（131）固定连接在放置槽（6）内壁上，电动推杆（131）的输出端固定连接有一个条状的连接框（132），连接框（132）内壁滑动连接有移动块（133），使移动块（133）能够沿着连接框（132）的长度方向在滑槽内滑动；且移动块（133）与连接框（132）之间安装有复位弹簧（134），移动块（133）的一侧安装有移动头（135），移动头（135）顶端与注气嘴（7）固定连接，移动头（135）与移动块（133）之间对称安装有压缩弹簧；在放置槽（6）设置分离机构（13）的一侧沿放置槽（6）长度方向还设置有z型滑轨（136），z型滑轨（136）与移动头（135）配合安装，即移动头（135）沿着z型滑轨（136）行走；放置槽（6）内部安装有位置传感器，通过位置传感器控制电动推杆（131）运行，电动推杆（131）带动连接框（132）和移动块（133），使移动块（133）端部的移动头（135）移动，进而使移动头（135）上部的注气嘴（7）与注气头（9）对接，对折叠气囊（8）进行注气。

5.根据权利要求4所述的一种用于煤矿开采的机械支撑装置，其特征在于，所述传动机构（12）包括传动轴（121），车体（5）的车头底端安装有驱动轮，两个驱动轮之间安装有传动轴（121），传动轴（121）的中部固定连接有扇形锥齿轮（122），车体（5）的底端安装有主链轮（123），主链轮（123）的轴心处固定连接有从动锥齿轮（124），扇形锥齿轮（122）与从动锥齿轮（124）间隙式传动，输送螺杆（4）的一端固定连接有从动链轮（125），主链轮（123）与从动链轮（125）之间通过链条传动连接，车体（5）移动的同时带动扇形锥齿轮（122）旋转，扇形锥齿轮（122）与从动锥齿轮（124）间隙式传动，从而使得输送螺杆（4）间歇式旋转；支撑机构被送至需要支撑的位置时，输送螺杆（4）由于间隙式传动的作用停止转动，此时控制注气嘴（7）与注气头（9）对接，对折叠气囊（8）进行注气。

6.根据权利要求1所述的一种用于煤矿开采的机械支撑装置，其特征在于，所述伸缩限位机构（10）包括主齿轮（101），主体杆（1）中部转动连接有主齿轮（101），主齿轮（101）内开设有涡旋槽（102），涡旋槽（102）最外圈内部开设有卡槽（103），两个支撑杆（2）上相互靠近的一侧均固定连接有主齿条（104），两个主齿条（104）均与主齿轮（101）啮合连接，主体杆（1）内壁位于涡旋槽（102）的一侧滑动连接有顶杆（105），顶杆（105）内部安装限位弹簧（106），限位弹簧（106）的一端固定连接有卡杆（107），卡杆（107）与卡槽（103）卡接时防止主齿轮（101）回旋。

7.根据权利要求1所述的一种用于煤矿开采的机械支撑装置，其特征在于，所述主体杆（1）的外表面涂覆有耐磨防腐蚀的涂层。

8.根据权利要求1所述的一种用于煤矿开采的机械支撑装置，其特征在于，所述主体杆（1）和支撑杆（2）采用高强轻质合金材料制成。

9.根据权利要求1所述的一种用于煤矿开采的机械支撑装置，其特征在于，所述配重块内部设有可更换的配重块芯。

技术总结本发明公开了一种用于煤矿开采的机械支撑装置，属于煤矿井下支护技术领域；包括车体、支撑机构、输送螺杆和传动机构；支撑机构包括主体杆、折叠气囊、伸缩限位机构和展开机构；通过对折叠气囊充气，使展开机构向上移动；通过伸缩伸缩限位机构使位于主体杆内的两个支撑杆从主体杆中伸展开，并且对支撑杆进行限位；展开机构在支撑杆的移动过程伸展对矿洞顶部进行支撑；本发明所述的机械支撑装置能够提高施工效率、增强支护稳定性；解决了现有的机械支撑结构存在的结构复杂、操作繁琐的问题。技术研发人员：王峰,张肖峰,安保山,王磊,赵福兴,光立鑫,任壮,高炎光受保护的技术使用者：山西新元煤炭有限责任公司技术研发日：技术公布日：2024/6/26