本发明属于煤矿井下顶板控制与维护的技术领域，具体是一种集自动铺网、除尘装置、前探功能一体的临时支护系统。解决了现有煤矿井下临时支护因无法实现自动铺网和除尘、掘锚不能同步作业、无法实现零空顶距等问题，包括临时支护机构，临时支护机构上设置有用于锚网储存、输送、挂掉的自动铺网机构，临时支护系统前端有自适应调节顶板结构，临时支护机构内部布置有封闭式导风通道。本发明设有自动铺网装置，实现锚网的储存、输送和自动挂网。代替了传统人工送网、联网的作法，减轻了工人的劳动强度，提高了系统的自动化程度，符合煤矿装备“机械化换人、自动化减人”的发展趋势。
1.一种集自动铺网、除尘装置、前探功能一体的临时支护系统，其特征在于：包括临时支护机构（1），临时支护机构（1）上设置有用于锚网储存、输送、挂掉的自动铺网机构（2），临时支护系统前端有自适应调节顶板结构（3），临时支护机构（1）内部布置有封闭式导风通道（4）；所述的临时支护机构（1）包括步趋式前探顶棚（5）、主架体（6）、叉形架（7）、撑杆机构（8）、螺杆调节机构（9）、支护油缸（10）和前探油缸（11），步趋式前探顶棚（5）位于最前端，步趋式前探顶棚（5）与主架体（6）通过轨道实现相对滑动的连接；主架体（6）后端与叉形架（7）连接；叉形架（7）后端设置螺杆调节机构（9）；支护油缸（10）上连接耳与步趋式前探顶棚（5）的下连接耳连接；撑杆机构（8）上端与步趋式前探顶棚（5）下端另一连接耳连接；前探油缸（11）缸筒端与主架体（6）连接，前探油缸（11）活塞杆端与步趋式前探顶棚（5）连接。
2.根据权利要求1所述的集自动铺网、除尘装置、前探功能一体的临时支护系统，其特征在于：所述的撑杆机构（8）包括套筒（34）、支撑杆（35）和插销（36），支撑杆（35）设置在套筒（34）内，套筒（34）上设置了若干个均布限位孔（37），每相邻限位孔（37）孔距相等，插销（36）可插入到不同的限位孔（37）中。
3.根据权利要求1或2所述的集自动铺网、除尘装置、前探功能一体的临时支护系统，其特征在于：所述的自动铺网机构（2）包括锚网储存器（12）、锚网输送机构（13）和挂网装置（14），锚网储存器（12）固定在叉形架（7）上，锚网储存器（12）通过锚网输送机构（13）与挂网装置（14）连接。
4.根据权利要求3所述的集自动铺网、除尘装置、前探功能一体的临时支护系统，其特征在于：所述的锚网输送机构(13)包括驱动马达(15)、右侧驱动轴(16)、连接轴(17)、左侧驱动轴(18)、链轮(19)、滚子链条(20)、链条附件(21)、链条张紧机构(22)和从动轴(23)，驱动马达(15)与右侧驱动轴(16)通过键I（24）连接；右侧驱动轴(16)通过键II（25）与连接轴(17) 的一端连接，连接轴(17) 的另一端与左侧驱动轴(18)连接，左侧驱动轴(18)和右侧驱动轴(16)上分别设置有链轮(19)，两端的链轮(19)之间设置滚子链条（20）；滚子链条（20）共2组，对称布置于主架体（6）两侧，每组滚子链条（20）上安装由一个链条附件（21），同相位安装，链条附件（21）上的凸起插入锚网的孔隙中。
5.根据权利要求4所述的集自动铺网、除尘装置、前探功能一体的临时支护系统，其特征在于：所述的封闭式导风通道（4）包括大口径进风口（26）、风筒底板（27）、过渡架（28）和箱式风筒（29），大口径进风口（26）的两侧为可阻燃橡胶板（30），风筒底板（27）由大口径进风口（26）进入封闭式导风通道（4）内，风筒底板（27）一端与过渡架（28）通过销轴（31）连接，风筒底板（27）另一端通过两条导链（32）与主架体（6）软连接，风筒底板（27）上设置若干组风门（33），过渡架（28）后端连接箱式风筒（29）。
6.根据权利要求5所述的集自动铺网、除尘装置、前探功能一体的临时支护系统，其特征在于：所述的链条张紧机构（22）包括导向轮安装座（38），导向轮安装座（38）安装在主架体（6）预制的滑道内，导向轮安装座（38）外侧端与从动轴（23）固定，导向轮安装座（38）内侧端安装有螺杆，螺杆上设置有螺母（39）有两个，一个起限位作用，一个起锁紧作用；螺杆端部设置有螺栓（40），主架体（6）螺栓（40）头部对应位置处开有沉槽（41），螺栓（40）头部一部分沉埋于沉槽（41）内。
集自动铺网、除尘装置、前探功能一体的临时支护系统
技术领域
[0001] 本发明属于煤矿井下顶板控制与维护的技术领域，具体是一种集自动铺网、除尘装置、前探功能一体的临时支护系统。
背景技术
[0002] 临时支护技术一直是煤矿巷道支护理论与技术的研究内容之一，目前我国煤矿井下掘进工作面普遍采用的临时超前支护有三种:一是吊挂环穿管式前探梁临时支护；二是掘进机机载临时支护装置；三是多排单体液压支柱加高强度工字钢棚梁支护法等。这些方式在一定程度上缓解了掘进工作面迎头支护的压力，改善了工作面的支护状况。
[0003] 但在实际使用时，上述临时支护装置存在以下不足：
[0004] 1）铺网采用人工铺设，自动化程度低。上述三种临时支护在进行锚网铺设时，需要工人脚踩扶梯、手托锚网、人工传递完成整个作业，无法实现自动化铺网，这种方式工人劳动强度大，安全隐患多，工作效率低。
[0005] 2）没有集尘装置，系统功能集成度低。
[0006] 3）掘进与锚护作业分离，掘进效率低。传统的临时支护系统掘进、临时支护及锚护无法实现同步作业，影响了工作面的掘进速度。
[0007] 无法实现零空顶距，系统对顶板的适应性差。空顶距是描述顶板稳定性的一个重要指标，也是衡量临时支护系统适应性的一个重要标准。对于稳定、中等稳定条件下的煤矿可具备一定的空顶距，而对于不稳定、极不稳定条件下的煤矿对空顶距的要求比较苛刻，甚至是零空顶距。上述临时支护均无法实现小的空顶距，从而限制了装置的适用范围。
发明内容
[0008] 本发明为了解决现有煤矿井下临时支护因无法实现自动铺网和除尘、掘锚不能同步作业、无法实现零空顶距等问题，导致掘进效率低、工作面粉尘浓度大、系统安全系数小的问题，提供一种集自动铺网、除尘装置、前探功能一体的临时支护系统。
[0009] 本发明采取以下技术方案：一种集自动铺网、除尘装置、前探功能一体的临时支护系统，包括临时支护机构，临时支护机构上设置有用于锚网储存、输送、挂掉的自动铺网机构，临时支护系统前端有自适应调节顶板结构，临时支护机构内部布置有封闭式导风通道。
[0010] 进一步的，临时支护机构包括步趋式前探顶棚、主架体、叉形架、撑杆机构、螺杆调节机构、支护油缸和前探油缸，步趋式前探顶棚位于最前端，步趋式前探顶棚与主架体通过轨道实现相对滑动的连接；主架体后端与叉形架连接；叉形架后端设置螺杆调节机构；支护油缸上连接耳与步趋式前探顶棚的下连接耳连接；撑杆机构上端与步趋式前探顶棚下端另一连接耳连接；前探油缸缸筒端与主架体连接，前探油缸活塞杆端与步趋式前探顶棚连接。
[0011] 进一步的，撑杆机构包括套筒、支撑杆和插销，支撑杆设置在套筒内，套筒上设置了若干个均布限位孔，每相邻限位孔孔距相等，插销可插入到不同的限位孔中。
[0012] 进一步的，自动铺网机构包括锚网储存器、锚网输送机构和挂网装置，锚网储存器固定在叉形架上，锚网储存器通过锚网输送机构与挂网装置连接。
[0013] 进一步的，锚网输送机构包括驱动马达、右侧驱动轴、连接轴、左侧驱动轴、链轮、滚子链条、链条附件、链条张紧机构和从动轴，驱动马达与右侧驱动轴通过键I连接；右侧驱动轴通过键II与连接轴的一端连接，连接轴的另一端与左侧驱动轴连接，左侧驱动轴和右侧驱动轴上分别设置有链轮，两端的链轮之间设置滚子链条；滚子链条共2组，对称布置于主架体两侧，每组滚子链条上安装由一个链条附件，同相位安装，链条附件上的凸起插入锚网的孔隙中。
[0014] 进一步的，封闭式导风通道包括大口径进风口、风筒底板、过渡架和箱式风筒，大口径进风口的两侧为可阻燃橡胶板，风筒底板由大口径进风口进入封闭式导风通道内，风筒底板一端与过渡架通过销轴连接，风筒底板另一端通过两条导链与主架体软连接，风筒底板上设置若干组风门，过渡架后端连接箱式风筒。
[0015] 进一步的，链条张紧机构包括导向轮安装座，导向轮安装座安装在主架体预制的滑道内，导向轮安装座外侧端与从动轴固定，导向轮安装座内侧端安装有螺杆，螺杆上设置有螺母有两个，一个起限位作用，一个起锁紧作用；螺杆端部设置有螺栓，主架体螺栓头部对应位置处开有沉槽，螺栓头部一部分沉埋于沉槽内。
[0016] 本发明的集自动铺网、除尘装置、前探功能一体的临时支护系统一般集成于掘锚一体机的整机系统中。临时支护前端的支撑杆下端设计有安装孔，可以与掘锚一体机的机架连接，支护油缸下端与掘锚一体机的支撑底板连接；临时支护的后端通过螺杆与掘锚一体机的机架连接。当掘锚一体机进行掏槽作业时，在临时支护油缸的作用下，临时支护自适应顶板与巷道顶板接触并施加一定的作用力，截割滚筒升起、掏槽、下切，拉低，完成整个截割工序后，支护油缸缩回一段距离（大约50-100mm），前探油缸伸出，将前探顶棚推出一定距离，这个距离可以根据空顶距需要进行预先设定，然后支护油缸升起，自适应顶板接顶，从而使得空顶距减小直至为零，巷道顶板控制的效果得到了提高和改善。由于螺杆的有效长度与巷道采高存在一定的匹配关系，当采高发生变化时，需要对螺杆进行调节。而采高大小又决定了支撑杆上限位插销的安装位置。
[0017] 与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：
[0018] 1、本发明运用于掘锚一体机，临时支护后端2个螺杆分别与掘锚一体机的2个尾架连接，临时支护前端2个支护油缸分别与掘锚一体机前端的左右支撑底座连接，2组支撑杆分别与掘锚一体机左右履带架前端的翘起连接。在掘锚一体机进行截割作业和锚护作业时，整个支护系统实现对顶板的有效控制，缩短了空顶距，并提高了整机的稳定性和可靠性。
[0019] 2、本发明中的螺杆可以进行调节，使得螺杆的有效连接长度与掘进工作面的采高相匹配，从而扩大了系统的使用范围，提高了系统的适应性。
[0020] 3、本发明中的支护油缸和前探油缸内均设有位移传感器，实现前探深度与采高的联动，当采高一定时，前探深度电子限位。前探深度可通过程序调整与采高参数的对应关系，并且通过调整前探深度，可以实现零空顶距。提高了系统对顶板的适应性。
[0021] 4、本发明设有自动铺网装置，实现锚网的储存、输送和自动挂网。代替了传统人工送网、联网的作法，减轻了工人的劳动强度，提高了系统的自动化程度，符合煤矿装备“机械化换人、自动化减人”的发展趋势。
[0022] 5、将高效集尘装置集成于临时支护系统中，除尘效率高，配合其他喷雾机构，可大大降低工作面的粉尘浓度。
[0023] 综上，集自动铺网、除尘装置、前探功能一体的临时支护系统能够实现锚网的自动输送，自动化程度高；负载的除尘装置可有效降低工作面的粉尘；可滑移式前探顶板实现了与截割高度合掏槽深度的联动、互锁，使零空顶距成为可能；根据采高确定螺杆调整长度的设计提高了系统的适应性。
附图说明
[0024] 图1为本发明的主视图；
[0025] 图2为本发明的俯视图；
[0026] 图3为本发明的侧视图（局部）；
[0027] 图4为锚网输送机构剖视图；
[0028] 图5为链条张紧机构图；
[0029] 图6为链条附件示意图；
[0030] 图7为支撑杆机构图；
[0031] 图中1-临时支护机构，2-自动铺网机构，3-自适应调节顶板结构，4-封闭式导风通道，5-步趋式前探顶棚，6-主架体，7-叉形架，8-撑杆机构，9-螺杆调节机构，10-支护油缸，11-前探油缸，12-锚网储存器，13-锚网输送机构，14-挂网装置，15-驱动马达，16-右侧驱动轴，17-连接轴，18-左侧驱动轴，19-链轮，20-滚子链条，21-链条附件，22-链条张紧机构，
23-从动轴，24-键I，25-键II，26-大口径进风口，27-风筒底板，28-过渡架，29-箱式风筒，
30-可阻燃橡胶板，31-销轴，32-导链，33-风门，34-套筒，35-支撑杆，36-插销，37-限位孔，
38-导向轮安装座，39-螺母，40-螺栓，41-沉槽。
具体实施方式
[0032] 结合附图对本发明的具体实施方式作进一步说明，实施例是用来说明本发明的，而不是对本发明作任何限制。
[0033] 如图1、2所示，本发明集自动铺网、除尘装置、前探功能一体的临时支护系统，由临时支护机构1、用于锚网储存、输送、挂掉的自动铺网机构2、布置于临时支护前端的自适应调节顶板结构3和用于工作面尘流通过的封闭式导风通道4组成。该临时支护系统一般集成于掘锚一体机的整机系统中，临时支护机构1前端的撑杆机构8下端设计有安装孔，可以与掘锚一体机的机架连接，支护油缸10下端与掘锚一体机的支撑底板连接；临时支护机构1的后端通过螺杆调节机构9与掘锚一体机的机架连接。
[0034] 所述的临时支护机构1主要由步趋式前探顶棚5、主架体6、叉形架7、撑杆机构8、螺杆调节机构9、支护油缸10、前探油缸11组成。步趋式前探顶棚5位于临时支护系统最前端，与主架体6通过轨道连接，可以实现相对滑动；主架体6后端与叉形架7为销轴连接；叉形架7后端是螺杆调节机构9，可以通过调节螺杆有效螺纹长度实现与掘锚一体机采高的匹配；支护油缸10上连接耳与步趋式前探顶棚5下连接耳连接；撑杆机构8上端与步趋式前探顶棚5下端另一连接耳连接；前探油缸11缸筒端与主架体6连接，活塞杆端与步趋式前探顶棚5连接，在前探油缸5的作用下，前探顶棚5实现相对位移。
[0035] 如图2、4、6所示，所述的自动铺网机构2由锚网储存器12、锚网输送机构13、挂网装置14等组成。锚网储存器12固定在叉形架7上，用于锚网的临时储存与放置；锚网输送机构13包括驱动马达15、右侧驱动轴16、连接轴17、左侧驱动轴18、链轮19、滚子链条20、链条附件21、链条张紧机构22、从动轴23等。驱动马达15与右侧驱动轴16通过键I24连接；右侧驱动轴16通过键 25与连接轴17、左侧驱动轴18连接，同时，又与链轮19连接；滚子链条20共2组，对称布置于主架体6两侧，每组滚子链条20上安装1个链条附件21，同相位安装，链条附件21上的凸起插入锚网的孔隙中，用于定位并驱动锚网，实现锚网的传送。
[0036] 如图3所示，所述的封闭式导风通道4由大口径进风口26、风筒底板27、过渡架28、箱式风筒29组成。大口径进风口26处的两侧可阻燃橡胶板30采用弧线形优化设计，与风流路径相一致，不但增大了进风量，还改善了风流顺畅性；风筒底板27一端与过渡架28通过销轴31连接，另一端通过两条导链32与主架体6软连接；风筒底板27上设置了若干组风门33，当需要清理风筒通道内的集尘时，将风门打开，正常工作状态将风门关闭；过渡架28后端是箱式风筒29，采用板焊结构，可与钢丝骨架可伸缩软风筒或硬质风筒进行外接，实现风流的抽出。
[0037] 如图7所示，所述的撑杆机构8包括套筒34、支撑杆35、插销36，套筒34上设置了若干个均布限位孔37，每相邻限位孔37孔距相等，根据实际需要，将插销36插入到不同的限位孔37中，实现对支撑杆35的限位。
[0038] 如图5所示，所述的链条张紧机构22包括导向轮安装座38、螺母39、螺栓40，导向轮安装座38安装在主架体6预制的滑道内；螺母39有两个，一个起限位作用，一个起锁紧作用；在主架体6螺栓头部对应位置处开有沉槽41，将螺栓头部一部分沉埋于沉槽41内，起到对螺栓40的限位作用。链条张紧机构22实现了对链条的张紧功能和维护。
