本发明涉及一种滑顶移架用控制装置及相应的液压支架和滑顶移架方法。
背景技术：
液压支架是综采工作面的支护设备，其主要作用是支护采场顶板，维护安全作业空间，推移工作面采运设备。液压支架在工作过程中不仅要能够可靠地支承顶板而且应能够随着回采工作面的推进向前移动，要求液压支架必须具有升、降、推、移四个基本动作，这些动作由乳化液泵站供给的高压液体，通过各种液压阀控制立柱、千斤顶的伸缩来实现。
1.液压支架的升降
立柱是支承在顶梁和底座之间的液压缸，液压支架的升降是通过立柱的升降来实现的，其动作通过三阀(操纵阀、液控单向阀和安全阀)进行控制。
支架升降时立柱的动作分三个阶段：初撑、承载、卸载阶段。
承载阶段又可分为：增阻过程和恒阻阶段。
a初撑阶段
扳动操纵阀手柄使由乳化液泵供来的高压液体供入立柱下腔(活塞腔)，立柱在高压液体的作用下带动顶梁升起，支撑顶板，当顶梁上部接触顶板后，立柱下腔压力达到泵站工作压力时，乳化液泵站自动卸载，液控单向阀关闭，从而使立柱下腔的液体被封闭，这就是液压支架的初撑阶段，此时支架对顶板的支撑力叫初撑力。
b承载阶段
承载阶段分为：增阻阶段和恒阻阶段
增阻阶段：当初撑阶段完成后，随着工作面顶板的下沉或由于落煤和相邻支架的卸载前移的影响，立柱下腔被封闭的液体压力不断升高，这种支架阻力上升状态叫增阻状态。
恒阻阶段：随顶板不断下沉，压力继续增大，立柱下腔液压力继续上升，达到安全阀的卸荷压力(即安全阀的调定压力)时，安全阀开启，高压液体经过安全阀溢出，立柱随即下降，直到顶板压力更多地分布到相邻支架，对本支架压力减少，此时立柱下腔的压力小于安全阀的动作压力，安全阀又关闭，停止溢流，这种安全阀溢流启闭的反复过程就是液压支架的恒阻状态。
若井下工作面上的液压支架不再移动，顶板不再下沉，且顶板分散各个液压支架的压力不再变化，各个液压支架的立柱下腔压力恒定，且均不超过其安全阀的卸荷压力，各种液压支架的立柱下腔压力均可稳定在一个恒定的数值上。
但是在实际综采作业中，采煤机和工作面不断前移，采空区顶板不断崩塌，工作面上方的顶板一直发生变化，工作面上的液压支架下腔的压力也在不断变化，所谓恒阻状态不是说液压支架的立柱下腔压力恒定不变，而是其下腔压力在一个相对恒定的压力范围内波动。
c.卸载阶段
反向扳动操纵阀手柄，处于降架供液状态，高压液从高压管路进入立柱上腔，同时打开液控单向阀，立柱下腔的液体经液控单向阀、操纵阀回到回液管路，于是支架就卸荷下降，在移架前卸荷。
2.支架推移
液压支架的推移包括两个动作：一是把工作运输机推向煤壁(推溜)，二是把液压支架向前移(称移架)；放顶煤支架再增加一个使后输送机前移的拉后溜装置。液压支架前移后，通过拉后溜装置拉动后输送机前移。
3.调架、防倒、防滑、侧护、护帮、调架、平衡千斤顶等辅助动作。
以上是对现有液压支架工作原理及移架步骤的简单论述，液压支架有效保证了综采采煤作业的安全。
现有很多老旧煤矿井下地下地质结构复杂，容易开采的煤层日渐枯竭，但这些老旧煤矿又都是煤矿职工和矿区民众的重要经济来源，为了延续这些老旧煤矿的寿命，改善煤矿职工和矿区民众生活，老旧煤矿地下原来不屑的三下煤、跨断层煤等地质条件恶劣的煤层也被逐渐纳入开采计划。
上述煤层的地质条件复杂，其煤层上方顶板多为破碎、松软顶板或断层顶板，开采上述煤层时，移架前，操作人员(俗称架子工)看不到顶板，只能根据经验降架，顶梁下降速度快、下降幅度大，通常在20-30公分左右，甚至更大。悬空处的顶板失去支撑，容易发生冒顶事故。
为减轻冒顶危害，本发明人提出了滑顶移架的设想：即最大限度减少移架前顶梁的下降幅度，移架前降架时，只将待移架的顶梁稍作下降，仅使该顶梁脱离承载状态，液压支架的顶梁与工作面上方顶板保持接触或只间隔1-2公分的间隙。这样移架时，液压支架的顶梁擦着工作面上方的顶板，前移，前移过程中，顶板有所下沉，也会及时得到液压支架的支撑，顶板不易崩塌，不易发生冒顶事故。退一步讲，即使发生冒顶，由于破碎顶板下落高度有限，势能有限，对人员或设备的损害也有限。
但是如前所述，架子工移架时无法看到顶板与顶梁的间距，无法实现上述滑顶移架的理想操作。
现有技术缺乏可实现滑顶移架的装置和方法。
技术实现要素：
本发明要解决的技术问题是如何填补现有技术的上述空白，提供一种滑顶移架用控制装置及相应的液压支架和滑顶移架方法。
为解决上述技术问题，本滑顶移架用控制装置包括可调降架触发器和伸缩缸，其中可调降架触发器包括壳体、多级活塞杆、调节螺套和螺旋弹簧，其中壳体内腔固连有隔板，上述隔板将壳体内腔分成a室和b室，a、b室均呈圆柱形，a室的外端板上固连有多个连杆，连杆外端固连有一个固定块，固定块上开有螺纹轴孔、a室的外端板和隔板上分别开有轴心孔，所述螺纹轴孔与两个轴心孔的轴心线均重合，所述调节螺套主体为外螺纹管，其顶部设有环形突起，外螺纹管内壁光滑，调节螺套通过其外螺纹管旋设在所述固定块的螺纹通孔内，且二者螺纹配合，所述多级活塞杆由顺次连接的导向轴、中轴和活塞柱构成，三者均为光滑圆柱，导向轴和活塞柱的外径均小于中轴外径，中轴穿设在所述a室的外端板的轴心孔内，且a室的外端板的轴心孔内壁与中轴之间设有密封环，导向轴穿设在所述外螺纹管内，所述螺旋弹簧套在导向柱上，螺旋弹簧两端分别抵在调节螺套和中轴上，所述活塞柱穿设在隔板上轴心孔内，且隔板的轴心孔内壁与中轴之间设有密封环，
a室侧壁上设有接口，该接口上接有高压软管，a室通过接口和高压软管与配用液压支架的相应液压支柱的下腔相通，
b室侧壁上设有接口，所述伸缩缸包括伸缩杆和缸体，其伸缩杆设置在缸体内，伸缩杆外端伸出缸体外，并连接在一推杆上，缸体下端设有接口，该接口与b室接口之间通过高压软管相连，
其还包括一个限位横管和一个导向横管，二者之间通过一个斜板相连，所述伸缩缸的缸体固定在导向横管上，b室与伸缩缸缸体及二者之间高压软管内贮有乳化液或液压油，a室及高压软管中贮有液压乳化液，
配用液压支架的相应液压支柱处于承载状态下，通过调节调节螺套，可以使螺旋弹簧对中轴施加的压力与来自配用液压支架的相应液压支柱的下腔的乳化液压力相配合，使伸缩杆保持在收缩行程末端。
在本滑顶移架用控制装置控制下，液压支架的顶梁一降至脱离顶板的状态后，a室内的乳化液压力下降，螺旋弹簧反弹，带动中轴连同活塞柱伸入b室，b室内的乳化液或液压油受到挤压，进而推动伸缩杆及其前端的推杆，将液压支柱操作阀阀柄复位，停止降架。然后再按照常规方式操纵推移油缸，推动液压支架，液压支架的顶梁贴在顶板前移。移架过程中，顶板即使有所下沉，也会及时得到液压支架的支撑，顶板不易崩塌，不易发生冒顶事故。退一步讲，即使发生冒顶，由于破碎顶板下落高度有限，势能有限，对人员或设备的损害也有限。如此设计，更加安全。
作为优化，所述伸缩缸及其内的伸缩杆均呈圆弧形。如此设计，推杆推动操作柄时阻力矩不变，更加顺畅。
本发明便于滑顶移架的煤矿用液压支架，包括电液控制系统、前探梁、顶梁、掩护梁、底座、四连杆、液压支柱和液压操作阀组，液压操作阀组中包括液压支柱操作阀，其特征在于：所述液压支柱操作阀位于液压阀组最外侧，该液压支柱操作阀外侧固定有两个导向杆，两个导向杆延长线分别位于液压支柱操作阀两侧，其还包括权利要求1或2所述的滑顶移架用控制装置，其导向横管套在液压支柱收缩时其操作柄指向一侧的导向杆上，其限位横管套在另一侧的导向杆上，所述滑顶移架用控制装置沿导向杆向外侧移动时，所述推杆可脱离液压支柱操作阀阀柄，所述滑顶移架用控制装置沿导向杆向内侧移动，所述伸缩杆的中心线的延长线可与所述液压支柱操作阀阀柄的中心线相交。
如此设计，便于滑顶移架，综采作业更加安全。
作为优化，所述前探梁上设有红外线测距仪。如此设计，便于适时测量端面距，便于及时移架，及时护帮。
本液压支架滑顶移架方法，包括前述便于滑顶移架的煤矿用液压支架，包括下述步骤：
⑴.移架前，先将所述滑顶移架用控制装置沿导向杆移至外侧，使推杆脱离液压支柱操作阀阀柄，然后调节调节螺套，使螺旋弹簧对中轴施加的压力与来自配用液压支架的相应液压支柱的下腔的乳化液压力相配合，使伸缩杆保持在收缩行程末端，
⑵.将所述滑顶移架用控制装置沿导向杆内移，使所述伸缩杆的中心线的延长线与所述液压支柱操作阀阀柄的中心线相交，
⑶.手压液压支柱操作阀阀柄，将其压向推杆，触及推杆后，再将反向扳动液压支柱操作阀阀柄，使其复位，此期间液压支柱有所缩短，顶梁有所降低，然后观察伸缩杆是否伸出：若伸缩杆未动或推杆未能抵到液压支柱操作阀阀柄上，回到第⑶步之初，重复前段操作；若伸缩杆伸出，带动推杆上升并抵到液压支柱操作阀阀柄上，则进入下一步，
⑷.按照常规方式操纵推移油缸，带动液压支架移动，移架过程中，若出现推杆自动回缩现象，说明前方顶板和底板之间间距变小，顶板再次挤压顶梁，影响移架，回到第⑶步，或不出现推杆自动回缩现象，液压支架前移到位后，进入下一步；
⑸.将所述滑顶移架用控制装置沿导向杆移至外侧，使推杆脱离液压支柱操作阀阀柄，
⑹.然后按常规方式，操纵液压支柱操作阀阀柄，使液压支柱伸展，顶梁升高接顶，有效支撑顶板，承载顶板压力即可。
如此设计，尽可能减少液压支架移架前降架幅度，使液压支架的顶梁贴着顶板或与顶板之间只间隔很小间隙(如1-2公分)，这种状态移架，顶板即使有所下沉，也会及时得到液压支架的支撑，顶板不易崩塌，不易发生冒顶事故。退一步讲，即使发生冒顶，由于破碎顶板下落高度有限，势能有限，对人员或设备的损害也有限。如此设计，更加安全。
本发明滑顶移架用控制装置及相应的液压支架和滑顶移架方法具有结构简单，安全可靠，使用方便的优点，广泛适用煤矿综采作业过程中。
附图说明
下面结合附图对本发明滑顶移架用控制装置及相应的液压支架和滑顶移架方法作进一步说明：
图1是本滑顶移架用控制装置局部剖面结构示意图(沿可调降架触发器和伸缩缸的轴线剖切)；
图2是本滑顶移架用控制装置的伸缩缸及推杆移至配用液压支架的液压操作阀组一侧的示意图；
图3是本滑顶移架用控制装置与配用液压支柱的结构示意图；
图4是本滑顶移架用控制装置的伸缩缸及推杆移至正对配用液压支柱的液压操作阀操作柄的示意图；
图5是配用液压支柱的液压操作阀操作柄扳向推杆，在本滑顶移架用控制装置控制下，降架的示意图；
图6是配用液压支柱的液压操作阀操作柄扳向推杆，在本滑顶移架用控制装置控制下，降架的示意图；
图7是本发明便于滑顶移架的煤矿用液压支架的主体示意图。
图中：1为壳体、2为多级活塞杆、20为底板、21为导向轴、22为中轴、23为活塞柱、3为调节螺套、4为螺旋弹簧、5为隔板、6为a室、7为b室、8为连杆、9为固定块、10为环形突起、11为密封环、12为高压软管、13为下腔、14为伸缩杆、15为缸体、16为推杆、17为限位横管、18为导向横管、19为斜板、24为前探梁、25为顶梁、26为掩护梁、27为底座、28为四连杆、29为液压支柱、30为液压操作阀组、301为液压支柱操作阀、302为液压支柱操作阀301阀柄、31为导向杆、32为顶板、33为推移油缸、34为煤层、35为采煤机、36为红外线测距仪。
具体实施方式
实施方式一：如图1-6所示，本滑顶移架用控制装置包括可调降架触发器和伸缩缸，其中可调降架触发器包括壳体1、多级活塞杆2、调节螺套3和螺旋弹簧4，其中壳体1内腔固连有隔板5，上述隔板5将壳体内腔分成a室6和b室7，a、b室6、7均呈圆柱形，a室6的外端板上固连有多个连杆8，连杆8外端固连有一个固定块9，固定块9上开有螺纹轴孔、a室6的外端板和隔板5上分别开有轴心孔，所述螺纹轴孔与两个轴心孔的轴心线均重合，所述调节螺套3主体为外螺纹管，其顶部设有环形突起10，外螺纹管内壁光滑，调节螺套3通过其外螺纹管旋设在所述固定块9的螺纹通孔内，且二者螺纹配合，所述多级活塞杆2由顺次连接的导向轴21、中轴22和活塞柱23构成，三者均为光滑圆柱，导向轴21和活塞柱23的外径均小于中轴22外径，中轴22穿设在所述a室6的外端板的轴心孔内，且a室6的外端板的轴心孔内壁与中轴22之间设有密封环11，导向轴21穿设在所述外螺纹管内，所述螺旋弹簧4套在导向柱21上，螺旋弹簧4两端分别抵在调节螺套3和中轴22上，所述活塞柱23穿设在隔板5上轴心孔内，且隔板5的轴心孔内壁与中轴22之间设有密封环11。
a室6侧壁上设有接口，该接口上接有高压软管12，a室6通过接口和高压软管12与配用液压支架的相应液压支柱的下腔13相通。
b室7侧壁上设有接口，所述伸缩缸包括伸缩杆14和缸体15，其伸缩杆14设置在缸体15内，伸缩杆14外端伸出缸体15外，并连接在一推杆16上，缸体15下端设有接口，该接口与b室7接口之间通过高压软管12相连。
其还包括一个限位横管17和一个导向横管18，二者之间通过一个斜板19相连，所述伸缩缸的缸体15固定在导向横管18上。
b室7与伸缩缸缸体15及二者之间高压软管12内贮有乳化液或液压油，a室6及高压软管12中贮有液压乳化液。
配用液压支架的相应液压支柱处于承载状态下，通过调节调节螺套3，可以使螺旋弹簧4对中轴22施加的压力与来自配用液压支架的相应液压支柱的下腔13的乳化液压力相配合，使伸缩杆14保持在收缩行程末端。
所述伸缩缸及其内的伸缩杆14均呈圆弧形，其轴心线与配用液压支架的相应操作柄19的轴心线重合。
如图7所示，本发明便于滑顶移架的煤矿用液压支架包括电液控制系统(图中未示出)、前探梁24、顶梁25、掩护梁26、底座27、四连杆28、液压支柱29和液压操作阀组30，液压操作阀组30中包括液压支柱操作阀301，其特征在于：所述液压支柱操作阀301位于液压阀组最外侧，该液压支柱操作阀301外侧固定有两个导向杆31，两个导向杆31延长线分别位于液压支柱操作阀301两侧。
其还包括前述滑顶移架用控制装置，其导向横管18套在液压支柱收缩时其操作柄302应指向一侧的导向杆31上，其限位横管17套在另一侧的导向杆31上，所述滑顶移架用控制装置沿导向杆31向外侧移动时，所述推杆16可脱离液压支柱操作阀301阀柄302，所述滑顶移架用控制装置沿导向杆31向内侧移动，所述伸缩杆14的中心线的延长线可与所述液压支柱操作阀301阀柄302的中心线相交。
如图7所示，所述前探梁24上设有红外线测距仪36。
本发明液压支架滑顶移架方法，包括前述便于滑顶移架的煤矿用液压支架，包括下述步骤：
⑴.移架前，先将所述滑顶移架用控制装置沿导向杆31移至外侧，使推杆16脱离液压支柱操作阀301阀柄，然后调节调节螺套3，使螺旋弹簧4对中轴施加的压力与来自配用液压支架的相应液压支柱的下腔13的乳化液压力相配合，使伸缩杆14保持在收缩行程末端，如图1、2、3所示。
⑵.将所述滑顶移架用控制装置沿导向杆31内移，使所述伸缩杆14的中心线的延长线与所述液压支柱操作阀301阀柄的中心线相交，如图4所示。
⑶.手压液压支柱操作阀301阀柄302，将其压向推杆16，触及推杆16后，如图5所示。再将反向扳动液压支柱操作阀301阀柄302，使其复位，此期间液压支柱有所缩短，顶梁25有所降低，然后观察伸缩杆14是否伸出：
若伸缩杆14未动或推杆16未能抵到液压支柱操作阀301阀柄302上(说明顶板32同步下沉，顶梁25仍承担顶板32部分压力)，回到第⑶步之初，重复前段操作；
若伸缩杆14伸出，带动推杆16上升并抵到液压支柱操作阀301阀柄302上(说明液压支架顶梁25已降低至不再承受顶板32压力的高度)，则进入下一步，如图6所示。
⑷.按照常规方式操纵推移油缸33，带动液压支架移动，移架过程中，若出现推杆16自动回缩现象，说明前方顶板32和底板20之间间距变小，顶板32再次挤压顶梁25，影响移架，回到第⑶步，或不出现推杆16自动回缩现象，液压支架前移到位后，进入下一步；
⑸.将所述滑顶移架用控制装置沿导向杆31移至外侧，使推杆16脱离液压支柱操作阀301阀柄302，如图2所示，防止推杆16和限位横管17影响液压支柱操作阀301阀柄302动作。
⑹.然后按常规方式，操纵液压支柱操作阀301阀柄302，使液压支柱伸展，顶梁25升高、接顶，有效支撑顶板32，承载顶板32压力即可。
本专利申请文件涉及的内腔或乳化液的压力实际均应为相关液体压强，此处遵从工程习惯，将上述液体压强称为压力。
本发明提出了一种全新的顶板管理的装置和方法，提出、并发展了滑顶移架的新方向和技术。
1.一种滑顶移架用控制装置，其特征在于：包括可调降架触发器和伸缩缸，其中可调降架触发器包括壳体、多级活塞杆、调节螺套和螺旋弹簧，其中壳体内腔固连有隔板，上述隔板将壳体内腔分成a室和b室，a、b室均呈圆柱形，a室的外端板上固连有多个连杆，连杆外端固连有一个固定块，固定块上开有螺纹轴孔、a室的外端板和隔板上分别开有轴心孔，所述螺纹轴孔与两个轴心孔的轴心线均重合，所述调节螺套主体为外螺纹管，其顶部设有环形突起，外螺纹管内壁光滑，调节螺套通过其外螺纹管旋设在所述固定块的螺纹通孔内，且二者螺纹配合，所述多级活塞杆由顺次连接的导向轴、中轴和活塞柱构成，三者均为光滑圆柱，导向轴和活塞柱的外径均小于中轴外径，中轴穿设在所述a室的外端板的轴心孔内，且a室的外端板的轴心孔内壁与中轴之间设有密封环，导向轴穿设在所述外螺纹管内，所述螺旋弹簧套在导向柱上，螺旋弹簧两端分别抵在调节螺套和中轴上，所述活塞柱穿设在隔板上轴心孔内，且隔板的轴心孔内壁与中轴之间设有密封环，
a室侧壁上设有接口，该接口上接有高压软管，a室通过接口和高压软管与配用液压支架的相应液压支柱的下腔相通，
b室侧壁上设有接口，所述伸缩缸包括伸缩杆和缸体，其伸缩杆设置在缸体内，伸缩杆外端伸出缸体外，并连接在一推杆上，缸体下端设有接口，该接口与b室接口之间通过高压软管相连，
其还包括一个限位横管和一个导向横管，二者之间通过一个斜板相连，所述伸缩缸的缸体固定在导向横管上，b室与伸缩缸缸体及二者之间高压软管内贮有乳化液或液压油，a室及高压软管中贮有液压乳化液，
配用液压支架的相应液压支柱处于承载状态下，通过调节调节螺套，可以使螺旋弹簧对中轴施加的压力与来自配用液压支架的相应液压支柱的下腔的乳化液压力相配合，使伸缩杆保持在收缩行程末端。
2.根据权利要求1所述的滑顶移架用控制装置，其特征在于：所述伸缩缸及其内的伸缩杆均呈圆弧形。
3.一种便于滑顶移架的煤矿用液压支架，包括电液控制系统、前探梁、顶梁、掩护梁、底座、四连杆、液压支柱和液压操作阀组，液压操作阀组中包括液压支柱操作阀，其特征在于：所述液压支柱操作阀位于液压阀组最外侧，该液压支柱操作阀外侧固定有两个导向杆，两个导向杆延长线分别位于液压支柱操作阀两侧，其还包括权利要求1或2所述的滑顶移架用控制装置，其导向横管套在液压支柱收缩时其操作柄应指向一侧的导向杆上，其限位横管套在另一侧的导向杆上，所述滑顶移架用控制装置沿导向杆向外侧移动时，所述推杆可脱离液压支柱操作阀阀柄，所述滑顶移架用控制装置沿导向杆向内侧移动，所述伸缩杆的中心线的延长线可与所述液压支柱操作阀阀柄的中心线相交。
4.根据权利要求3所述的便于滑顶移架的煤矿用液压支架，其特征在于：所述前探梁上设有红外线测距仪。
5.一种液压支架滑顶移架方法，包括权利要求3或4所述的便于滑顶移架的煤矿用液压支架，包括下述步骤：
⑴.移架前，先将所述滑顶移架用控制装置沿导向杆移至外侧，使推杆脱离液压支柱操作阀阀柄，然后调节调节螺套，使螺旋弹簧对中轴施加的压力与来自配用液压支架的相应液压支柱的下腔的乳化液压力相配合，使伸缩杆保持在收缩行程末端，
⑵.将所述滑顶移架用控制装置沿导向杆内移，使所述伸缩杆的中心线的延长线与所述液压支柱操作阀阀柄的中心线相交，
⑶.手压液压支柱操作阀阀柄，将其压向推杆，触及推杆后，再将反向扳动液压支柱操作阀阀柄，使其复位，此期间液压支柱有所缩短，顶梁有所降低，然后观察伸缩杆是否伸出，
若伸缩杆未动或推杆未能抵到液压支柱操作阀阀柄上，回到第⑶步之初，重复前段操作，
若伸缩杆伸出，带动推杆上升并抵到液压支柱操作阀阀柄上，则进入下一步；
⑷.按照常规方式操纵推移油缸，带动液压支架移动，移架过程中，若出现推杆自动回缩现象，说明前方顶板和底板之间间距变小，顶板再次挤压顶梁，影响移架，回到第⑶步，或不出现推杆自动回缩现象，液压支架前移到位后，进入下一步；
⑸.将所述滑顶移架用控制装置沿导向杆移至外侧，使推杆脱离液压支柱操作阀阀柄，
⑹.然后按常规方式，操纵液压支柱操作阀阀柄，使液压支柱伸展，顶梁升高接顶，有效支撑顶板，承载顶板压力即可。
技术总结