顶板筛网安装设备的制作方法

本发明涉及一种用于采矿机的顶板(roof)筛网安装设备，特别地s但非排它地是，涉及一种被构造用于自动展开和预张紧支撑筛网以抵靠顶板结构进行固定的系统。

背景技术：

已经研制出许多不同类型的挖掘和切割机器，以产生巷道、坑道、地下车道等。例如，移动式连续采矿机设有：履带轨道，该履带轨道用以使机器前进；枢转吊臂，该枢转吊臂安装可旋转的切割头，以磨蚀到岩石中；以及输送机系统，该输送机系统将从岩面切下的材料向后排出，以进行随后的向后运输。

应当理解，出于安全和向前切割效率的原因，重要的是随着机器的前进而持续地稳定并支撑坑道顶板。这通常是通过安装在机器的侧向侧处的顶板锚杆单元来实现的，所述顶板锚杆单元与多个临时顶板支撑件(trs)协作，所述临时顶板支撑件可以被竖直升高，以接合处于切割头后面的顶板。特别地是，随着机器被向前推进并且trs系统被接合以支撑顶板，通常将在机器处携载的筛网升高并且将其锚固到顶板。在us4,358,159；us5,816,750；us2012/0213598和us8,137,033中描述了示例性的顶板支撑分配设备。

然而，现有的筛网安装系统在安装期间和安装之后都可能容易受到筛网下垂的影响。因此，筛网和顶板之间的任何自由空间都不可避免地被岩石和细屑填充，这减小了所产生的坑道的截面积。另外，现有的布置结构通常限于单个或预定义的锚杆间距设定，这又限制了机器的向前前进速率并且因此限制了采矿能力。因此，需要的是一种设有顶板筛网安装系统的采矿机，该顶板筛网安装系统提供提高的筛网布局柔性和提高的所产生的顶板支撑效果。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种用于采矿机的顶板筛网安装设备，其能够产生有效的岩石支撑安装，以适合特定的岩石类型和情况。另一个目的是提供支撑筛网安装设备，其提供可变的机器向前前进速率和提高的采矿能力。

另一个具体目的是提供可以方便地集成在采矿机处的筛网安装设备，以提供顶板支撑安装的自动或半自动化系统，该系统使坑道截面积最大化，同时使安装期间和安装之后的局部顶板塌陷或下垂的风险最小化。具体目的是提供一种自动化支撑安装设备，该设备提供(在机器的纵长方向上的)锚杆间距的柔性和高能力的前进速率，以按期望适应各种不同的岩石类型和情况。

上述目的通过提供一种顶板支撑安装系统来实现，该系统被构造成紧接在锚固就位之前在将筛网片抵靠顶板进行放置时向筛网片施加预张紧力。当筛网在顶板处自动展开时对筛网施加预张紧力有利于确保：在将筛网锚固就位时，迫使筛网处于预张紧状态且紧靠在位于顶板表面处的岩石上。预张紧力大小和锚杆间距的变化作用是使顶板处的岩石支撑的强度最大化并且根据需要实现较高的机器前进速率。特别地是，本发明的系统提供了在采矿机前进的同时对筛网进行展开、预张紧和锚固的全自动或半自动布置结构。

根据本发明的第一方面，提供了一种用于采矿机的顶板筛网安装设备，该设备包括：分配器，该分配器用以安装筛网卷，该筛网卷准备用于展开并且通过锚固而抵靠顶板进行固定；其特征在于：包括张紧装置，该张紧装置具有筛网接合部，该筛网接合部被构造成被移动，以穿入或穿过筛网，从而将张紧装置锁定到筛网上，并且允许在锚固之前通过张紧装置的向前和/或向上的移动而使筛网的前方未被锚固的部段抵靠筛网的后方已被锚固的部段张紧。

张紧装置的向前和/或向上的移动优选地是由安装在机器并且特别是安装在分配器处的至少一个机械致动器所提供的。这样的致动器可以被认为是张紧装置的组成部分。可选地是，张紧装置的向前移动可以由采矿机的向前前进来提供，该向前前进提供了张紧装置的对应的向前平移前进。因此，张紧装置的这种向前和/或向上的移动可以是相对于将筛网安装到顶板的最后一组锚杆、安装在分配器处的筛网卷、分配器的其它组件、采矿机主框架、主临时顶板支撑构件或辅助临时顶板支撑构件(trs)或坑道顶板的移动。

分配器和张紧装置被构造成根据自动或半自动机构协同工作，使得通过作用在筛网的已有的被锚固部段上的张紧装置来实现筛网的张紧。也就是说，张紧装置能够在向前方向上(在采矿机的纵向长度上)升高或移动，使得在张紧装置和最后一组锚杆之间在纵向方向上产生张紧力。优选地是，张紧装置在横向方向上横跨采矿机延伸或者具有在横向方向上横跨采矿机以一定间隔定位的组件，从而主要在纵长方向上、其次在横向方向上施加大致均匀的张紧力。

优选地是，张紧装置包括被构造成穿入或穿过筛网的开放结构的尖头、叉状件或指状件。可选地是，张紧装置可以包括具有径向延伸的突起、突肋、倒钩或齿(例如，具有榫状构造)的轮、滚筒或辊，使得张紧装置的至少一些部分能够插入到筛网的开放间距(由筛网织带限定)中，以有效地咬合筛网。因此，张紧装置的任何向前移动都会向筛网提供对应的张紧力，因为筛网被有效地联接或定位成被锁定抵靠于张紧装置，并且不能通过独立移动而在张紧装置上经过或滑动。

优选地是，分配器包括：支撑框架，该支撑框架用以支撑卷；和至少一个机械致动器，所述至少一个机械致动器用以提供支撑框架的升高和降低。可选地是，机械致动器包括线性致动器，诸如液压缸等。优选地是，通过多个机械致动器将分配器安装在采矿机处。可选地是，机械致动器以可枢转的方式被安装在机器处，以除了允许升高和降低移动之外还允许分配器的向前和向后移动。

优选地是，该设备还包括至少一个主顶板支撑构件，所述至少一个主顶板支撑构件能够升高，以作为临时顶板支撑件而压靠在顶板上。优选地是，主trs包括一系列垫子，这些垫子被分布成紧挨在采矿机的向前端(例如横向延伸的可旋转切割头)后面横跨该设备和采矿机横向延伸。优选地是，主trs构件包括板状结构，其具有用于接触抵靠于坑道的顶板的大体平面的上面。优选地是，本发明的安装设备紧挨着采矿机的向前端后面定位，这有利于使不受支撑的顶板的表面面积最小化。

优选地是，该设备还包括至少一个辅助顶板支撑构件，所述至少一个辅助顶板支撑构件被定位成在采矿机的纵长方向上处在主顶板支撑构件的后方，该辅助顶板支撑构件能够升高，以大体在与主顶板支撑件相同的平面内作为临时顶板支撑件而压靠在顶板上。可选地是，主顶板支撑构件的面向上的表面的表面面积大于辅助顶板支撑构件的对应表面。另外，主顶板支撑构件可以相对于辅助顶板支撑构件在横向方向上延伸更大的距离。可选地是，主顶板支撑构件和辅助顶板支撑构件之间的在纵向方向上的分隔距离可以约等于主顶板支撑构件的宽度(在采矿机的纵长方向上的宽度)。也就是说，相对于采矿机的整个长度，辅助顶板支撑件被定位在主顶板支撑构件后面的紧密分隔距离处。这种构造有利于在紧挨在切割头后面的采矿机的前方区域处提供合适的顶板支撑。

优选地是，卷被安装在主顶板支撑构件下方，从而通过主顶板支撑构件将卷与顶板至少部分地隔离。这样的布置结构是有利于将卷与从顶板掉落下来的岩石和细屑隔离，从而确保筛网的平滑展开，并且允许张紧装置无障碍地接合到筛网中，以便紧接在锚固之前施加预张紧力。另外，将筛网卷定位成紧挨在主支撑构件的下方提供了紧凑的构造，从而使本发明能够被安装在采矿机的最前端处，以使顶板支撑最大化并且使任何不受支撑的表面面积最小化。

优选地是，卷能够安装在采矿机的纵长方向上且处在主顶板支撑构件下方，从而能够在采矿机的纵长方向上在主顶板支撑构件和辅助顶板支撑构件之间展开并且朝着顶板向上延伸。这样的布置结构有利于使由trs系统提供的顶板支撑最大化，同时实现了紧凑的构造，该紧凑的构造可以以与打锚杆单元和额外的组件协作的方式被方便地安装在移动式采矿机处并在移动式采矿机处操作。

可选地是，主顶板支撑构件被连接到支撑框架，并且被构造成通过机械致动器而升高和降低。利用共用的组件来提供分配器的主支撑构件和支撑框架的安装和致动使设备的组成部分最小化，这有利于减轻重量并且实现紧凑的设计。然而，优选地是，该设备包括被构造用于线性延伸和缩回的多个线性机械致动器。需要这样的致动器来在采矿机的整个宽度上支撑并稳定设备，使得起作用的trs被完全支撑，并且能够在筛网的整个宽度上施加张紧力。

可选地是，辅助顶板支撑构件经由至少一个机械致动器而被安装在分配器处，以便被构造成相对于主顶板支撑构件独立地升高和降低。可选地是，辅助顶板支撑构件被安装在分配器处，以被构造成相对于主支撑构件协同地升高和降低。可选地是，第一顶板支撑构件和第二顶板支撑构件可以联接在一起，以提供能够作为整体组件被操纵(即，升高和降低)的整体结构。优选地是，筛网卷被安装在该设备处，从而能够与主顶板支撑构件和/或辅助顶板构件协同地升高和降低。

优选地是，张紧装置通过至少一个机械致动器而被安装在分配器处，从而能够相对于支撑框架、主顶板支撑构件和/或辅助顶板支撑构件独立地移动。因此，张紧装置可以独立于主顶板支撑构件和/或辅助顶板支撑构件向前和向后(在机器的纵长方向上)移动和/或升高和降低。这是有利的，即：使得当主顶板支撑构件和辅助顶板支撑构件起作用而与顶板接合时，张紧装置可以独立地移动(即，升高和/或向前移动)，以将张紧力施加到筛网，而不会影响顶板支撑。可选地是，机械致动器包括能够线性延伸和缩回的线性机械致动器。

根据本发明的第二方面，提供了一种移动式采矿机，该移动式采矿机包括：底盘、无端履带和马达，该马达用以将机器在坑底或地面上推进；至少一个打锚杆单元，所述至少一个打锚杆单元以可移动的方式被安装在机器处，以将锚杆插入穿过位于顶板处的展开的筛网；以及本文中所要求保护的顶板筛网安装设备。

可选地是，移动式采矿机是具有安装在向前端处的切割头的切割机。可选地是，采矿机可以包括连续采矿机、掘锚机、锚杆机或作为专用的顶板支撑安装装置的其它机器。

可选地是，采矿机还包括至少一个坑壁筛网安装设备，该坑壁筛网安装设备包括：分配器，该分配器用以安装准备用于展开并且通过锚固抵靠坑壁进行固定的筛网卷；以及张紧装置，该张紧装置具有筛网接合部，该筛网接合部被构造成被移动，以穿入或穿过筛网，从而将张紧装置锁定到筛网上并且允许在锚固之前通过张紧装置的向前和/或侧向向内或向外的移动而将筛网的前方未被锚固的部段抵靠筛网的后方已被锚固的部段张紧。优选地是，采矿机包括定位在机器的任一个侧向侧处的一对坑壁筛网安装设备。优选地是，坑壁筛网安装设备被构造成以与顶板筛网安装设备协作的方式独立地工作，以提供自动化或半自动化的顶板和坑壁筛网安装系统和设备。

附图说明

现在将参考附图仅以示例的方式来描述本发明的具体实施方式，在附图中：

图1是具有根据本发明的具体实施方式的顶板筛网安装设备的移动式采矿机的侧视立视图；

图2是图1的采矿机的透视图；

图3是图2的采矿机的向前端的另一个透视图；

图4是图3的采矿机的向前端的平面视图；

图5是根据本发明的具体实施方式的图4的采矿机的向前端的底侧透视图；

图6是根据本发明的另一个实施例的采矿机的向前端的底侧透视图。

具体实施方式

参照图1和图2，移动式采矿机10包括安装在底盘或主框架13处的一对无端轨道12，该无端轨道12能够使机器10在地下坑道等的地面或坑底上移动。马达(未示出)被安装在主框架13处，并且被构造成根据常规机器布置结构来驱动轨道12。可旋转切割头11a被安装在枢转吊臂11b处，并且能够随着机器10的向前前进和切割头11a的升高和降低而被升高和降低，以磨蚀岩石。

顶板筛网安装设备14被安装在机器10的向前端处，并且被构造用以既为由切割头11b新产生的顶板部段提供临时支撑又以安装在顶板处的锚固的筛网的形式提供基本永久的顶板支撑。筛网安装设备14包括分配器15，该分配器15将筛网卷17支撑在紧邻顶板的位置上，使得筛网在从卷17展开时能够如总体由附图标记18所示的那样铺靠在顶板上。分配器15包括多个机械致动器，所述机械致动器优选为液压线性致动器21a、21b、21c的形式，其被构造用以提供分配器15的上部组件相对于顶板的升高和降低以及可选的向前和向后的移位。分配器15还包括框架，该框架总体由附图标记26示出(参考图5)，以提供将筛网卷17支撑在准备用于在顶板上展开的位置上的装置。框架26还支撑一系列主顶板支撑构件19，该主顶板支撑构件19在机器10的相应的侧向侧之间横跨机器10横向延伸。顶板支撑构件19被形成为一系列具有大体平面的面向上的接触表面28的垫块，该接触表面28能够通过致动器21a的致动而被挤压，以坐靠在顶板上。机器10还包括至少一个辅助顶板支撑构件20，该辅助顶板支撑构件20在纵长方向上定位于主顶板支撑构件19的后方，参见图3和图4。因此，在采矿机10的纵长方向上相对于最前方的切割头11a和最后方的机器端部30在主顶板支撑构件19和辅助顶板支撑构件20之间设有间隙区域29。辅助顶板支撑构件20类似地包括平面的面向上的接触表面31，该接触表面31被构造成通过线性致动器21c和21b的致动而被压靠在顶板上。根据具体实施方式，前方的顶板支撑构件19和后方的顶板支撑构件20提供起作用的临时顶板支撑系统(trs)，以在安装顶板筛网之前支撑并稳定顶板的新被切割的部分。有利的是，起作用的trs19、20被定位成紧挨在切割头11a后面，以使不受支撑的顶板的表面面积最小化，并因此降低顶板塌陷或下垂的风险。特别地是，主顶板支撑构件19的最前端在采矿机10的纵长方向上被定位成至少直接在切割头11a的后部和/或吊臂11b的最前端上方。

线性致动器21a、21c被对准，以在向上方向上延伸，其第一下端被间接地安装在机器主框架13处，并且其相应的第二上端被连接到分配器支撑框架26、主顶板支撑构件19和/或辅助顶板支撑构件20。另外，一组线性致动器21b被对准，以大体在水平平面内(在机器10的纵长方向上)在前方的主顶板支撑构件19和后方的辅助顶板支撑构件20之间延伸。这种构造有利于提供主支撑构件19和辅助支撑构件20的独立的顶板调节，以使起作用的trs支撑新产生的顶板区域的效果最大化。另外，致动器21b可以适应于提供对构件19、20之间的间隔距离的调整并且相应地提供对间隙区域29的长度的变化。不同组的线性致动器21a、21b、21c横跨机器10横向延伸，以将主支撑构件19和辅助支撑构件20(也在其侧向侧之间横跨机器10横向延伸)支撑就位。因此，除了如上所述的主支撑构件19和辅助支撑构件20之间的某种独立移动之外，起作用的trs还能够作为整体组件而相对于机器主框架13升高和降低并且在某种程度上向前和向后枢转。

采矿机10还包括一组打锚杆单元22，其优选被安装在机器10的每一个侧向侧处或朝向机器10的每一个侧向侧进行安装。出于说明的目的，在图1中仅示出了单个打锚杆单元，并且在图2至图4中未示出单元22。可以理解的是，打锚杆单元22通过一系列致动器而被安装在机器10处，从而能够相对于顶板升高和降低，以便以预定的纵向间隔将顶板支撑锚杆运送到顶板中。参照图2，打锚杆单元22被构造用以将顶板锚杆32横跨机器10的宽度进行安装，以产生在机器10的纵长方向上彼此分隔开的横向延伸的成排的锚杆32，如在本领域中常规的那样。随着筛网片18的展开和机器10的向前前进，锚杆32由单元22安装就位。因此，在给定的顶板安装时间段下，筛网18的后方部段34由成排的锚杆32而被牢固地固定到顶板，同时筛网18的前方部段33被新展开并且未被锚固，以准备通过单元22固定就位。如图3中所示，机器10还包括上部区域35，以存储准备用于安装就位的筛网卷17，以便准备用于抵靠坑道顶板进行分配。

机器10还包括总体上由附图标记16示出的张紧装置，该张紧装置具有参照图3和图5的筛网接合部25或参照图6的部分16a。参照图4，根据具体实施方式，机器10包括多个张紧装置16，所述多个张紧装置16呈两个滚筒24(或轮)的形式，其被定位成朝向机器10的侧向侧并且在纵长方向上位于主顶板支撑构件19和辅助顶板支撑构件20之间。根据另外的具体实施方式，机器10可以包括单个张紧装置，其作为伸长圆柱体横跨机器10横向延伸，或者机器10可以包括多个离散的张紧装置16(其被布置在机器10的同一个纵向区域处)，其作为看似整体的张紧装置横跨机器10横向延伸，该整体的张紧装置能够作为集体单元被应用于筛网。根据具体的实施方式，被形成为滚筒24的每一个张紧装置16设有凸齿形式的筛网接合部25，该筛网接合部25从否则就是圆柱形的滚筒24径向向外突出。齿25在周向方向上围绕滚筒24分布，并且以适当的长度径向突出，以便能够接合到并且穿过筛网18内的孔27(其由筛网本体的纵向延伸和横向延伸的织带限定)。根据具体实施方式，每一个张紧装置16通过至少一个相应的致动器23而被安装在分配器15处，该致动器23为液压线性致动器的形式，其第一端被安装在支撑框架26处或朝向支撑框架26进行安装(参见图5)，并且其第二端被连接到滚筒24。因此，每一个张紧装置16能够通过每一个致动器23而升高和降低以及向前和向后移动。因此，每一个张紧装置16在被安装在分配器15处的同时能够通过每一个独立的线性致动器23而相对于分配器框架26以及可选的还有主顶板支撑构件19和辅助顶板支撑构件20独立地移动。可以理解的是，每一个张紧装置16可以通过相应的单个或多个致动器和移动机构而被安装在分配器15处，以便提供每一个张紧装置16相对于采矿机10的其它组件的位置调节，特别地是，所述其它组件包括如上所述的主框架13和顶板筛网安装设备的所选择的组件。

如图5中所示，分配器15被构造成通过支撑框架26和相关组件而将筛网卷17安装在紧挨在主顶板支撑构件19下方的位置处，以将卷17与从顶板掉落下来的岩石和细屑隔离。如将要指出的，重要的是，筛网的开放结构不会变得被阻塞住，否则的话，如果被阻塞住，则会阻止张紧装置16(并且特别是接合部25)穿过筛网，进而阻止用以在筛网锚固之前施加预张紧力的张紧装置16和筛网18的位置联接。卷17安装在板状构件19下方还确保筛网18能够自由展开，这对于通过自动或半自动顶板筛网安装过程而进行的不间断且有效的向前前进来说是重要的。

图6示出了本发明的另一个实施例，在该实施例中，张紧装置16被形成为具有向上突出的指状件16a的滑橇。每一个指状件16a包括足够的长度，以通过插入到由孔27表示的开放结构中而接合到并穿过筛网18，如参照图3和图5的实施例所述的那样。

参照图1至图6的实施例，在使用中，通过机器10的向前移动(通过履带12)和吊臂11b的枢转动作，可旋转的切割头11a被迫使抵靠在岩石上。这种向前和向上的移动产生了新的顶板部段，通过将主顶板支撑构件19和辅助顶板支撑构件20升高并压靠在新的顶板部段上来暂时支撑该新的顶板部段。在岩石切割和顶板支架安装的最初始的阶段，将一定长度的筛网18从卷17上展开，以便在部段18a处向上延伸，以在主支撑构件19和辅助支撑构件20之间在纵长方向上出现在顶板处并且与顶板接触。然后，在机器的前后端之间将筛网沿着顶板向后铺设，其中在机器前后端处，通过纵向分隔开的成排的锚杆32(由打锚杆单元22插入)将筛网锚固就位。随着机器10的前进，根据连续的自动化过程将筛网18的新的未被锚固的部段33分配出来，以坐靠在顶板上。因此，可以将顶板处的筛网分为后方被锚固的部段34和前方未被锚固的部段33，其中部段33、34之间的交界面由最近安装的参照图2的成排的锚杆32所分割。每一个张紧装置16然后向前移动，以通过齿25(或指状件16a)来接合到筛网18中，以便在位置上联接或锁定到筛网18，并且特别是未被锚固的前方部段33。然后，致动器23为每一个张紧装置16提供进一步的向前平移移动，每一个张紧装置16有效地将拉力施加到前方未被锚固的筛网部段33，该前方未被锚固的筛网部段33被已经铺设的锚固的部段34(并且特别是最新的成排的锚杆32)抵抗，以产生期望的预张紧力。然后，未被锚固的部段33在被放置在预张紧力的作用下时通过单元22而被锚固，从而形成另一排锚杆32。然后，机器10根据自动切割和顶板筛网安装过程而继续向前前进。这样的过程通过筛网18的连续展开、张紧和锚固而是有利的，以允许除了调节所施加的预张紧力的大小之外还选择性地调节锚杆放置的频率(关于成排的锚杆32之间的纵向间隔方面)。因此，提供了一种采矿机10，其提供了锚杆间距的柔性，从而实现期望的高能力前进速率。调节打锚杆密度也有利于实现针对具体岩石类型和坑道环境的最有效的岩石支撑安装配合。为前方筛网部段33施加预定的预张紧力进一步有利于使坑道的截面积最大化，这在安装诸如用于照明、通风和其它功能的管道之类的辅助设施时是重要的。预张紧的已锚固的筛网的安装有利于提供最大程度地在顶板处固持岩石，并且使坑道内的顶板下垂最小化或没有顶板下垂。

根据另一个具体实施方式，采矿机10可以设有侧向顶板筛网安装设备，该侧向顶板筛网安装设备定位于机器10的侧向侧处，以便以与所述的顶板支撑安装并行的方式将预张紧的筛网安装在坑道的坑壁处。应当理解，这样的侧向坑壁筛网安装装置包括与参照图1至图6描述的相同或相似的组件，特别是包括：相应的分配器15，该分配器15具有框架26，以支撑筛网卷17，以大体在竖直平面内延伸；以及相应的张紧装置16，该张紧装置16用以随着筛网18被铺设并被锚固到坑道的坑壁而产生所需的预张紧力。如将理解的，这样的侧向坑壁筛网安装装置可以包括或可以不包括主支撑构件19和/或辅助支撑构件20。