本发明涉及煤矿支护设备领域，尤其涉及一种锚网巷道的自移前探梁支护装置及其操作方法。
背景技术：
随着煤矿开采延伸，锚网巷道支护技术日臻完善，机掘效率提高，传统的临时点柱支护制约机械化施工速度，也增加了井下职工作业强度，而围岩条件较好时，不进行临时支护，带来了极大的安全隐患，存在发生冒顶、抽快等安全事故的风险。
专利授权号cn102900445b的专利公开了一种锚网巷道临时支护装置，前探梁通过在悬吊于锚网巷道顶板下方的前探梁上铺设顶板防护网及背木，形成锚网巷道顶板支护装置，起到有效地支护作用。但是该专利中的临时支护装置不能进行自移，人工移动耗费时间较长，工作效率低。
技术实现要素：
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种锚网巷道的自移前探梁支护装置及其操作方法，具有支护及时、强度高、操作轻便、简单，控制系统稳定可靠，使用经济的优点，从根本上解决因支护不及时，造成顶板冒落伤人事故，提高施工效率，降低作业强度。
为实现此技术目的，本发明装置采用如下方案：锚网巷道的自移前探梁支护装置，包括锚杆、前探梁、托盘、气缸和压风管，锚杆的上端固定在巷道顶板内；锚杆的下部与托盘连接，托盘上端面的两侧分别设置有滚轮；前探梁包括对称设置的两根倒l型梁和连接板，两根倒l型梁的一端通过连接板固定连接，两根倒l型梁的另一端为自由端，倒l型梁上端面的内壁设置有滚轮的限位轨道；前探梁的内部套装有气缸，气缸与压风管连接；前探梁的外侧套装有动配合的框架梁，框架梁的一端为封闭端面结构，框架梁的另一端为开口结构，封闭端面内壁与气缸的一端固定连接，气缸的另一端与连接板固定连接；框架梁的上端面设置有平行于巷道方向的条形开口，框架梁的封闭端面外壁设置有限位器，限位器固定在锚网巷道上。
与现有技术相比，本发明装置的有益效果在于：本发明提供的设备采用后路已安装的锚杆作为支护点，利用托盘将前探梁悬吊于顶板上，利用压风管实现气缸的伸缩，框架梁与前探梁间、前探梁与托盘间通过气缸的伸缩产生相对移动，实现装置的自移；将前探梁推至工作面岩壁上，在锚杆拉力及工作面摩擦力作用下，达到前探梁对空顶区的临时支护；本设备普遍适用于煤矿锚网巷道的临时支护，一次性投入，材料成本底、压风方便，部件循环利用。
本发明装置的优选方案为：
框架梁的上端面内壁对称设置有第一限位板，前探梁的上端面外壁对称设置有第二限位板，第二限位板位于第一限位板的外侧，限制框架梁的滑动轨迹。
前探梁上至少安装3根锚杆，3根锚杆位于同一水平线上，前探梁紧贴工作面，实现拉力和摩擦力对空顶区的支撑。
限位轨道的端面为l型直角结构。
托盘的对称中心设置有贯通孔，滚轮左右对称设置，受力均匀，装置运行顺畅。
限位器为卡勾限位器结构，卡勾限位器防止框架梁后移。
托盘和前探梁分别采用铝合金制作，提高前探梁的支护强度。
压风管上设置有换向阀，压风管与矿井中的压风系统连接，调节气缸的伸缩。
为实现此技术目的，本发明方法采用如下方案：锚网巷道的自移前探梁支护装置的操作方法，按如下步骤进行：
步骤一：在巷道的顶板上安装锚杆，每组自移前探梁支护装置需要至少三根锚杆吊装，锚杆下端外露长度≥200mm，沿巷道走向布置的三根锚杆在同一水平线上；
步骤二：将自移前探梁支护装置安装到锚杆上，并对各部件进行加固确保满足承载要求，根据巷道技术参数选择装置数量；
步骤三：机掘落煤前，将卡勾限位器在锚网巷道上进行固定，随着掘进机向前截割落煤，顶板裸露，启动压风系统拉伸气缸，推进前探梁前进，推动前探梁护住顶板，直至截割结束；
步骤四：截割结束后，在前探梁前端的开口处的巷道顶板安装锚杆，并在锚杆下端安装托盘；
步骤五：再次启动压风系统向前伸出气缸，将新安装的托盘滑入前探梁内；取出卡勾限位器，启动换向阀，收缩气缸，气缸带动框架梁向前移动滑入前探梁内，实现装置整体向前移动。
与现有技术相比，本发明方法的有益效果在于：本发明利用已掘巷道支护好的锚杆对迎头开挖裸露的顶板进行前探支护，具有如下优点：
1）支护及时性：掘进机切割煤层，煤岩脱落，顶板外露，出现空顶区，自移前探梁根据截割深度及时探入到工作面，对空顶区进行临时支护，支护距离随截割深度而变化，实现对空顶区的及时支护；
2）操作轻便、简单：前探梁安装在后部支护好的锚杆上，用螺母紧固，利用气缸实现前探梁的伸缩，通过压风系统实现气缸的伸缩调节；
3）强度高：采用三根以上的锚杆悬吊，前探梁紧贴工作面，实现拉力和摩擦力对空顶区的支撑；
整体来说，本发明的操作方法操作简单，工作量和工作难度小，减少顶板事故，保障施工人员的人身安全，提高施工效率。
附图说明
图1为本发明实施例提供的锚网巷道的自移前探梁支护装置的俯视结构示意图；
图2为本发明实施例提供的锚网巷道的自移前探梁支护装置的侧视结构示意图；
图3为图2中a部的局部放大示意图；
图4为本发明实施例提供的锚网巷道的自移前探梁支护装置的使用结构示意图；
图中标记为：锚杆1，托盘2，滚轮3，前探梁4，限位轨道5，气缸6，框架梁7，第一限位板8，第二限位板9，连接板10，螺母11，换向阀12，条形开口13，卡勾限位器14。
具体实施方式
为充分了解本发明之目的、特征及功效，借由下述具体的实施方式，对本发明做详细说明，但本发明并不仅仅限于此。
请参阅图1和图2，本发明提供的一种锚网巷道的自移前探梁支护装置，由锚杆1、托盘2、前探梁4、气缸6、框架梁7和压风管等组成，锚杆1的上端固定在巷道顶板内，锚杆1的下端穿过托盘2的对称中心设置的贯通孔并用螺母11紧固。托盘2上端面的两侧分别固定设置有滚轮3，滚轮3运动方向与巷道长度方向一致。
前探梁4由两根倒l型梁和连接板10组成，两根倒l型梁的一端通过连接板10固定连接，两根倒l型梁的另一端为自由端，构成前探梁4。连接板10的高度低于托盘2的下端面，使得托盘2能够正常在前探梁4内移动。前探梁4上端面的内壁设置有滚轮3的限位轨道5，限位轨道5的端面为l型直角结构，滚轮3位于限位轨道5的外侧。
前探梁4的内部套装有气缸6，气缸6的优选数量为两个，每个气缸6与一根倒l型梁连接。两个气缸6与压风管并列连接，压风管与矿井中的压风系统连接，实现两根倒l型梁的同步移动。压风管上设置有换向阀12，换向阀12调节气缸6的伸缩状态。前探梁4的外侧套装有动配合的框架梁7，框架梁7的端面为矩形结构，框架梁7的一端为封闭端面结构，框架梁7的另一端为开口结构，框架梁7的开口端与前探梁4的连接板10位于装置的同侧。框架梁7的封闭端面内壁与气缸6一端固定连接，气缸6的另一端与前探梁7的连接板10固定连接，通过气缸6的伸缩实现前探梁4和框架梁7的相对移动。框架梁7的上端面设置有平行于巷道方向的条形开口13，条形开口13供锚杆1通过。
框架梁7的封闭端面外壁设置有限位器，限位器优选为卡勾限位器14，前探梁4向前移动时，将卡勾限位器14固定在锚网巷道或其他固定位置，防止框架梁7后移，影响前探梁4的向前移动。
请参阅图3，框架梁7的上端面内壁对称设置有向下的第一限位板8，前探梁4的上端面外壁对称设置有向上的第二限位板9，第二限位板9位于第一限位板8的外侧，第二限位板9与第一限位板8的侧面接触，起到相互限制的作用。
优选地，每个装置的前探梁4上至少安装3根锚杆1，3根锚杆1位于同一水平线上，误差在托盘2的允许范围内，通过网架结构的设计宽度及荷载极限设计出装置骨架部分的结构尺寸，使得装置受力均匀，重心合理，且使用起来稳定可靠，能够在杆件间距之间平稳运行。
优选地，框架梁7的内侧壁设置有限位块，减少与前探梁4之间的摩擦阻力。
前探梁4和托盘2分别采用铝合金材质制作，气缸6作为前探梁4的伸缩装置，用后路已安装锚杆1作为支点，利用托盘2将前探梁4悬吊于顶板上；利用压风系统，实现气缸6的伸缩，将高强前探梁4推至工作面岩壁上，在锚杆1的拉力及工作面摩擦力作用下，达到前探梁4对空顶区域的临时支护。托盘3解决了装置悬吊顶板上自由移动问题，通过卡勾限位器14控制前探梁4的行进方向。
请参阅图4，锚网巷道的自移前探梁支护装置的操作方法，步骤如下：
步骤一：安装悬吊用锚杆1，每组装置需要至少三根锚杆1吊装，锚杆1下端外露长度≥200mm，沿巷道走向布置的三根锚杆1要在同一水平线上，误差在托盘2允许范围内，通过对网架结构的设计宽度及荷载极限设计出装置骨架部分的结构尺寸，使得装置受力均匀，重心合理，且使用起来稳定可靠，能够在杆件间距之间平稳运行。
步骤二：将自移前探梁支护装置安装到锚杆1上，根据巷道技术参数选择装置的数量，将前探梁4、气缸6、托盘2、框架梁7、压风管和卡勾限位器14进行组装，并对各部件进行加固确保满足承载要求。
步骤三：前探梁4跟进，机掘落煤前，将卡勾限位器14固定，随着掘进机向前截割落煤，顶板裸露，控制压风系统中的风动操作把手，气缸6伸出，推动前探梁4护住顶板，直至截割结束。
步骤四：截割结束后，在前探梁4前端的开口处的巷道顶板打锚杆1，并在锚杆1下端安装托盘2。
步骤五：启动压风系统向前伸出气缸6，将新安装的托盘2滑入前探梁4内；取出卡勾限位器14，启动换向阀，收缩气缸6，气缸6带动框架梁7向前移动滑入前探梁4内，实现装置整体向前移动。
本发明提供的装置具有支护及时、强度高，操作轻便、简单，控制系统稳定可靠、使用经济等特点。
1）支护及时性：掘进机切割煤层，煤岩脱落，顶板外露，出现空顶区，前探梁4根据截割深度及时探入到工作面，对空顶区进行临时支护，支护距离随截割深度而变化，实现对空顶区的及时支护。
2）强度高：前探梁4采用合金铝加工制作而成，后部采用三根锚杆1悬吊，前探梁4紧贴工作面，实现拉力和摩擦力对空顶区的支撑。
3）操作轻便、简单：装置安装在后部支护好的锚杆1上，用螺母11紧固，利用气缸6实现前探梁4的伸缩，卡勾限位器14及迎头锚杆1实现前探梁4的行进，通过换向阀12实现气缸6的伸缩调节。
4）经济性：该装置普遍用于煤矿锚网巷道的临时支护，一次性投入，材料成本低，压风方便，可循环使用。
最后，需要注意的是：以上列举的仅是本发明的优选实施例，当然本领域的技术人员可以对本发明进行改动和变型，倘若这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，均应认为是本发明的保护范围。
1.一种锚网巷道的自移前探梁支护装置，包括锚杆、前探梁、托盘、气缸和压风管，锚杆的上端固定在巷道顶板内；其特征在于，锚杆的下部与托盘连接，托盘上端面的两侧分别设置有滚轮；
前探梁包括对称设置的两根倒l型梁和连接板，两根倒l型梁的一端通过连接板固定连接，两根倒l型梁的另一端为自由端，倒l型梁上端面的内壁设置有滚轮的限位轨道；
前探梁的内部套装有气缸，气缸与压风管连接；前探梁的外侧套装有动配合的框架梁，框架梁的一端为封闭端面结构，框架梁的另一端为开口结构，封闭端面内壁与气缸的一端固定连接，气缸的另一端与连接板固定连接；框架梁的上端面设置有平行于巷道方向的条形开口，框架梁的封闭端面外壁设置有限位器，限位器固定在锚网巷道上。
2.根据权利要求1所述的锚网巷道的自移前探梁支护装置，其特征在于，框架梁的上端面内壁对称设置有第一限位板，前探梁的上端面外壁对称设置有第二限位板，第二限位板位于第一限位板的外侧。
3.根据权利要求1所述的锚网巷道的自移前探梁支护装置，其特征在于，前探梁上至少安装3根锚杆，3根锚杆位于同一水平线上。
4.根据权利要求1所述的锚网巷道的自移前探梁支护装置，其特征在于，限位轨道的端面为l型直角结构。
5.根据权利要求1所述的锚网巷道的自移前探梁支护装置，其特征在于，托盘的对称中心设置有贯通孔，滚轮左右对称设置。
6.根据权利要求1所述的锚网巷道的自移前探梁支护装置，其特征在于，限位器为卡勾限位器结构。
7.根据权利要求1所述的锚网巷道的自移前探梁支护装置，其特征在于，托盘和前探梁分别采用铝合金制作。
8.根据权利要求1所述的锚网巷道的自移前探梁支护装置，其特征在于，压风管上设置有换向阀，压风管与矿井中的压风系统连接。
9.一种权利要求1-8任一项所述的锚网巷道的自移前探梁支护装置的操作方法，其特征在于，按如下步骤进行：
步骤一：在巷道的顶板上安装锚杆，每组自移前探梁支护装置需要至少三根锚杆吊装，锚杆下端外露长度≥200mm，沿巷道走向布置的三根锚杆在同一水平线上；
步骤二：将自移前探梁支护装置安装到锚杆上，并对各部件进行加固确保满足承载要求，根据巷道技术参数选择装置数量；
步骤三：机掘落煤前，将卡勾限位器在锚网巷道上进行固定，随着掘进机向前截割落煤，顶板裸露，启动压风系统拉伸气缸，推进前探梁前进，推动前探梁护住顶板，直至截割结束；
步骤四：截割结束后，在前探梁前端的开口处的巷道顶板安装锚杆，并在锚杆下端安装托盘；
步骤五：再次启动压风系统向前伸出气缸，将新安装的托盘滑入前探梁内；取出卡勾限位器，启动换向阀，收缩气缸，气缸带动框架梁向前移动滑入前探梁内，实现装置整体向前移动。
技术总结