專利名稱：極薄煤層新型掩護(hù)式綜采液壓支架的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及煤礦地下采煤工作面支護(hù)設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，屬于一種用于極薄煤層工作面的支護(hù)設(shè)備。
背景技術(shù)：
①我國小于0. 8米的極薄煤層分布廣泛，特別是在西南、華東和東北地區(qū)薄煤層煤炭儲(chǔ)量更是占有絕對(duì)的比例，極薄煤層的開采對(duì)于解決礦區(qū)開采接續(xù)矛盾或開采解放層，提高資源采出率，緩解地區(qū)煤炭供求矛盾意義重大。同時(shí)極薄煤層開采空間狹小，更是有特殊的困難，極薄煤層構(gòu)造復(fù)雜，褶曲、斷層、瓦斯兼而有之，作業(yè)環(huán)境惡劣、生產(chǎn)安全隱患多，綜采難度大，對(duì)機(jī)械設(shè)備適應(yīng)性要求特別高，難以應(yīng)用現(xiàn)有的綜采設(shè)備支護(hù)，因此普遍采用木樁，單體等落后方式進(jìn)行支護(hù)，人員安全難以保證，采煤方法落后，采用常規(guī)設(shè)備方法開采極薄煤層，已經(jīng)十分困難。研發(fā)能夠應(yīng)用于極薄煤層的液壓支架支護(hù)設(shè)備，實(shí)現(xiàn)極薄煤層綜合機(jī)械化采煤以及人員安全，提高其產(chǎn)量，具有重大的現(xiàn)實(shí)意義。由于極薄煤層綜采工作面對(duì)煤礦機(jī)械設(shè)備的適應(yīng)性要求高、難度大，多數(shù)礦區(qū)極薄煤層的開采發(fā)展緩慢，采出率低，資源浪費(fèi)嚴(yán)重。極薄煤層新型液壓支架的開發(fā)能夠改變極薄煤層的開采現(xiàn)狀，有效合理的利用煤炭資源，符合建設(shè)節(jié)約型社會(huì)的要求。②國家能源安全、煤礦產(chǎn)業(yè)政策的調(diào)整要求極薄煤層在我國分布較廣，賦存條件復(fù)雜，礦井?dāng)?shù)量多，開采難度大，近年來發(fā)生了多起重大事故。二〇〇六年十二月國家煤炭監(jiān)察局針對(duì)近年來難采煤層開采中所發(fā)生重大事故的教訓(xùn)，積極推進(jìn)采煤工藝改革，淘汰非正規(guī)采煤方法，進(jìn)一步提高極薄煤層安全開采技術(shù)和管理水平，組織有關(guān)單位和專家起草了難采煤層安全開采指導(dǎo)意見。廣泛征求修改意見，征求意見稿指出極薄煤層在我國分布較廣，賦存條件復(fù)雜，礦井?dāng)?shù)量多，開采難度大，近年來發(fā)生了多起事故。開采極薄煤層的煤礦要本著安全可靠、合理適用、技術(shù)先進(jìn)、淘汰落后的原則積極探索正規(guī)的極薄煤層采煤方法，不斷提高機(jī)械化水平，合理布置采掘工作面，嚴(yán)格安全生產(chǎn)管理，確保安全生產(chǎn)。禁止采用各種非正規(guī)采煤方法。對(duì)于違反《煤礦安全規(guī)程》，達(dá)不到安全要求的各種非正規(guī)采煤方法應(yīng)責(zé)令其停止使用。我國煤礦開采規(guī)模逐漸增大，工況條件越來越復(fù)雜，對(duì)工人的安全威脅也愈來愈大，因此研發(fā)我國深部和高危資源開采中關(guān)鍵裝備的關(guān)鍵技術(shù)，為我國煤炭資源的高效、安全開采提供技術(shù)與裝備支持，將對(duì)提高我國煤炭資源的開采能力，避免或減少井下開采中重大人員傷害的發(fā)生，保障煤炭安全、高效開采具有重要的現(xiàn)實(shí)意義和戰(zhàn)略意義。為此，極薄煤層采煤工作面作業(yè)規(guī)程必須明確支護(hù)和頂板管理方法，嚴(yán)禁空頂作業(yè)。要逐步淘汰木支柱和金屬支柱支護(hù)，提高極薄煤層安全開采的技術(shù)和裝備水平。
發(fā)明內(nèi)容大于0. 8m的煤層綜采傳統(tǒng)采用四連桿結(jié)構(gòu)型式液壓支架，這些液壓支架在采高 800mm以上時(shí)容易實(shí)現(xiàn)，但沒有用于極薄煤層綜采的先例。極薄煤層新型綜采液壓支架的開發(fā)為極薄煤層落后開采工藝的升級(jí)換代，實(shí)現(xiàn)極薄煤層綜采提供了技術(shù)和物質(zhì)保障，滿足了極薄煤層綜合機(jī)械化采煤方法的提高要求，在實(shí)踐上能夠很好的解決極薄煤層的開采一系列相關(guān)問題，改變極薄煤層開采方發(fā)落后的現(xiàn)狀，提供安全高效的機(jī)械化開采空間，從工藝和技術(shù)裝備上完善地解決極薄煤層的綜采關(guān)鍵技術(shù)問題，包括綜采工作面人員安全，輸送機(jī)自動(dòng)推移，液壓支架自動(dòng)移架，實(shí)現(xiàn)極薄煤層綜采工作面的循環(huán)作業(yè)，為極薄煤層實(shí)現(xiàn)自動(dòng)跟機(jī)等無人自動(dòng)化工作面創(chuàng)造了前提條件。本實(shí)用新型的目的是打破極薄煤層沒有綜采液壓支架支護(hù)的局面，研發(fā)適應(yīng)極薄煤層新型掩護(hù)式綜采液壓支架，實(shí)現(xiàn)極薄煤層綜合機(jī)械化采煤.極薄煤層新型掩護(hù)式綜采液壓支架特點(diǎn)在于重量輕，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)思路新穎.輕巧緊湊，通過結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)支架的較大采高變化范圍，立柱有效支撐段支護(hù)效率高，安全性好。為實(shí)現(xiàn)極薄煤層條件下的綜采，本實(shí)用新型的特征在于它主要包括頂梁，底座，以及直接連接于頂梁和底座之間的掩護(hù)梁，取消了傳統(tǒng)支架的四連桿機(jī)構(gòu)。主體結(jié)構(gòu)寬度可以設(shè)計(jì)為1.25m，1.5m或者1.75m等各種寬度，支架整體中心距可以隨輸送機(jī)溜槽進(jìn)行調(diào)整。液壓支架具有一排兩個(gè)立柱支撐頂梁，頂梁后端與掩護(hù)梁鉸接，掩護(hù)梁下端與底座后部鉸接，立柱左右均布置一個(gè)，頂梁位置姿態(tài)通過頂梁和掩護(hù)梁鉸接的平衡千斤頂來進(jìn)行調(diào)整，油缸可以左右對(duì)稱布置或者單列布置，該油缸仍可稱為平衡千斤頂，設(shè)置單側(cè)或雙側(cè)側(cè)護(hù)板或者不設(shè)置側(cè)護(hù)板，頂梁和掩護(hù)梁，底座均可以設(shè)計(jì)為分體或者整體結(jié)構(gòu)，掩護(hù)梁與支架底座成銳角鉸接，并且朝向底座的前端煤壁方向，使頂梁梁端運(yùn)動(dòng)軌跡為圓弧線的小于四分之一段。該液壓支架結(jié)構(gòu)特點(diǎn)決定了鉸接于頂梁和底座的立柱微量長度變化，影響支架高度較大范圍的高度變化，且能夠提供較大的有效支撐力。鉸接于頂梁和掩護(hù)梁間的平衡千斤頂布置于底座兩側(cè)，底座中檔布置推移油缸和推桿裝置。所述的頂梁后端和掩護(hù)梁前端鉸接，鉸接形式可以設(shè)計(jì)為正裝或者反裝形式。掩護(hù)梁和頂梁之間的平衡千斤頂要有足夠的調(diào)整力量，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)頂梁的矯位操作，所述的平衡千斤頂與頂梁的鉸接采用正反連接均可。掩護(hù)梁與底座的連接采用鉸接形式，所述的各種鉸接連接方式以能夠?qū)崿F(xiàn)工作面有效支撐掩護(hù)，防止漏矸串矸，滿足移架步距，相鄰支架接觸部分光滑、移架不發(fā)生刮蹭，低位膠管布置沒有憋卡為要素。我們分析了極薄煤層條件下的綜采特點(diǎn)，考慮行人空間和采煤機(jī)、運(yùn)輸機(jī)、支架的位置關(guān)系要求，減小頂梁前端厚度，為采煤機(jī)割煤和行人創(chuàng)造條件，增加支架頂梁前端絕對(duì)掩護(hù)高度，保證通風(fēng)斷面，充分挖掘支架結(jié)構(gòu)件后部強(qiáng)度余量，將前后部分的厚度都設(shè)計(jì)到極至尺寸，從而平衡支架結(jié)構(gòu)件的受力狀態(tài)，保證劇烈強(qiáng)度礦壓對(duì)結(jié)構(gòu)件的要求。同時(shí)減小支架底座后部寬度，大大降低了底座前端比壓，實(shí)現(xiàn)順利移架，支架設(shè)計(jì)吸收了四連桿掩護(hù)式液壓支架的特點(diǎn)，特別考慮了極薄不穩(wěn)定厚度煤層開采對(duì)薄煤層支架高度變化較大的實(shí)際情況，利用架型特點(diǎn)放大了立柱的伸縮比，同時(shí)具有有效支撐載荷大， 支護(hù)強(qiáng)度大，穩(wěn)定機(jī)構(gòu)可靠，兼顧薄煤層頂板條件，適應(yīng)堅(jiān)硬頂板高強(qiáng)度礦壓顯現(xiàn)因素。該支架設(shè)計(jì)思路新穎，實(shí)用，填補(bǔ)了極薄煤層的綜合機(jī)械化開采最重要的支護(hù)領(lǐng)域空白，具有廣闊的應(yīng)用前景。本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)結(jié)構(gòu)緊湊，重量輕，安全可靠，支護(hù)強(qiáng)度大，填補(bǔ)極薄煤層條件下綜采支護(hù)領(lǐng)域空白。適應(yīng)性強(qiáng)，支架高度變化大，對(duì)于煤層厚度變化較大，斷層較多的極薄煤層均可適用。極薄煤層新型掩護(hù)式綜采液壓支架結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單可靠，用較小的立柱長度變化，實(shí)現(xiàn)支架較大的高度變化，特別是在工作高度范圍內(nèi)，立柱較傳統(tǒng)支架立柱傾斜角度小，支護(hù)強(qiáng)度高，能適應(yīng)于礦壓顯現(xiàn)較大的礦井，綜采機(jī)械設(shè)備投資小，采、運(yùn)、支設(shè)備重量小，靈活可靠。

圖1是本發(fā)明極薄煤層新型掩護(hù)式綜采液壓支架結(jié)構(gòu)示意圖圖2是極薄煤層新型掩護(hù)式綜采液壓支架的底座俯視圖圖3是極薄煤層新型掩護(hù)式綜采液壓支架的頂梁俯視圖示意圖圖4是極薄煤層新型掩護(hù)式綜采液壓支架的頂梁和底座鉸接油缸示意圖圖5是極薄煤層新型掩護(hù)式綜采液壓支架的頂梁與連接部裝配示意圖圖6是極薄煤層新型掩護(hù)式綜采液壓支架的頂梁側(cè)推結(jié)構(gòu)示意圖圖7是極薄煤層新型掩護(hù)式綜采液壓支架的連接部示意圖其中1 頂梁，2 立柱，3 調(diào)節(jié)油缸，4 連接部，5 底座，6 推移油缸，7 推桿，8 側(cè)推千斤頂，9 側(cè)推導(dǎo)桿，10 頂梁側(cè)護(hù)板。
具體實(shí)施方式
參見圖1、圖4、圖5、圖7所示極薄煤層綜采工作面用極薄煤層新型掩護(hù)式綜采液壓支架，主要包括支撐油缸及其兩端分別鉸接的頂梁1和底座5，支撐油缸2使支架的最大高度達(dá)到設(shè)計(jì)要求，支撐油缸2采用2根，2根成單排對(duì)稱設(shè)置；頂梁1側(cè)部設(shè)有圖頂梁側(cè)護(hù)板10，供架間密封和防倒之用，頂梁側(cè)護(hù)板10通過10導(dǎo)向桿與頂梁1內(nèi)的側(cè)推千斤頂8鉸接，圖6極薄煤層新型掩護(hù)式綜采液壓支架側(cè)推結(jié)構(gòu)借助于側(cè)推千斤頂8的推移實(shí)現(xiàn)伸縮；底座6中間推移機(jī)構(gòu)布置了推桿7和推移油缸6實(shí)現(xiàn)推移輸送機(jī)和拉架；支架狀態(tài)調(diào)整借助于調(diào)節(jié)油缸3。這種極薄煤層新型掩護(hù)式綜采液壓支架具有普通四連桿掩護(hù)液壓支架特點(diǎn)和性能，為厚度不穩(wěn)定條件下極薄煤層綜合機(jī)械化安全高效開采提供了條件，通過鉸接與連接部與頂梁的油缸3等調(diào)節(jié)裝置，不僅增加了穩(wěn)定機(jī)構(gòu)強(qiáng)度，在支架底座5內(nèi)部布置膠管，拓寬液壓支架前部行人通道，增大工作面通風(fēng)斷面、降低工作面風(fēng)阻、為工作面瓦斯稀釋，提高生產(chǎn)效率提供了基本保證，有利于工作面實(shí)現(xiàn)安全高效生產(chǎn)。
權(quán)利要求1.極薄煤層新型掩護(hù)式綜采液壓支架，由頂梁，底座，以及直接連接與頂梁和底座之間的掩護(hù)梁等組成，取消了傳統(tǒng)支架的四連桿機(jī)構(gòu)，液壓支架具有一排兩個(gè)立柱支撐頂梁，頂梁后端與掩護(hù)梁鉸接，掩護(hù)梁下端與底座后部鉸接，頂梁通過調(diào)節(jié)平衡千斤頂與掩護(hù)梁鉸接，以用來調(diào)整支架頂梁狀態(tài)，該頂梁和掩護(hù)梁，底座均可以設(shè)計(jì)為分體或者整體形式，極薄煤層新型掩護(hù)式綜采液壓支架整體中心距可以隨輸送機(jī)溜槽進(jìn)行調(diào)整。
2.如權(quán)利要求1所述的極薄煤層新型掩護(hù)式綜采液壓支架，其特征在于直接連接于頂梁和底座之間的掩護(hù)梁與支架底座成銳角鉸接，并且朝向底座的前端煤壁方向，使頂梁梁端運(yùn)動(dòng)軌跡為圓弧線的小于四分之一段。
3.如權(quán)利要求1所述的極薄煤層新型掩護(hù)式綜采液壓支架，其特征在于鉸接于頂梁和掩護(hù)梁間的平衡千斤頂布置于底座兩側(cè)，底座中檔布置推移油缸和推桿裝置。
4.如權(quán)利要求1所述的極薄煤層新型掩護(hù)式綜采液壓支架，其特征在于頂梁和掩護(hù)梁可以設(shè)置單側(cè)、雙側(cè)或者不設(shè)置側(cè)護(hù)板。
專利摘要極薄煤層綜采的關(guān)鍵在于綜采設(shè)備的適應(yīng)性；極薄煤層新型掩護(hù)式綜采液壓支架具有普通四連桿掩護(hù)式液壓支架特點(diǎn)和性能，主要型式為立柱及其兩端的頂梁和底座，平衡千斤頂鉸接于頂梁和掩護(hù)梁之間，掩護(hù)梁下端與底座后部鉸接，頂梁通過平衡千斤頂與掩護(hù)梁鉸接，以用來調(diào)整支架頂梁狀態(tài)，該頂梁和掩護(hù)梁、底座均可以設(shè)計(jì)為分體或者整體型式，極薄煤層新型掩護(hù)式綜采液壓支架整體中心距可以隨輸送機(jī)溜槽進(jìn)行調(diào)整。支架主要運(yùn)動(dòng)依賴于立柱和平衡千斤頂兩種油缸，完成對(duì)整個(gè)支架的位態(tài)控制。放大了立柱的伸縮比，同時(shí)具有有效支撐載荷大，支護(hù)強(qiáng)度高，穩(wěn)定機(jī)構(gòu)可靠，兼顧薄煤層頂板條件，適應(yīng)堅(jiān)硬頂板高強(qiáng)度礦壓顯現(xiàn)因素。
文檔編號(hào)E21D23/16GK202031618SQ201020294188
公開日2011年11月9日 申請(qǐng)日期2010年8月17日 優(yōu)先權(quán)日2010年8月17日
發(fā)明者劉新華, 寧桂峰, 宋智鷹, 張銀亮, 曾明勝, 李提建, 杜忠孝, 王國法, 王彪謀, 趙志禮 申請(qǐng)人:天地科技股份有限公司