本實用新型涉及采煤機械技術(shù)領(lǐng)域，特別是一種分層開采的大采高多滾筒采煤機及其開采方法。

背景技術(shù)：

大采高一次采全高采煤法以其具有的生產(chǎn)效率高、資源回收率高、易于管理、易實現(xiàn)自動化等優(yōu)點，大采高工作面主要技術(shù)經(jīng)濟指標要優(yōu)于分層綜采工作面及綜放開采工作面，已成為國內(nèi)外厚煤層開采的主要發(fā)展方向之一，已在我國多個礦區(qū)得到應(yīng)用，并取得了高產(chǎn)高效的效果。然而大采高工作面容易出現(xiàn)煤壁大面積片幫，片幫后端面距加大，頂板失去煤壁支撐，常造成冒頂事故。大采高工作面基本頂來壓更為劇烈，局部冒頂和煤壁片幫現(xiàn)象更為嚴重，煤壁片幫深度隨采高增大而增加，煤壁片幫嚴重是大采高綜采的突出問題，如何從采煤機設(shè)計研發(fā)角度減少煤壁片幫現(xiàn)象是急需解決的關(guān)鍵技術(shù)問題。目前我國大采高采煤機的設(shè)計研發(fā)尚不成熟，現(xiàn)有的雙滾筒采煤機很難滿足8m以上厚煤層一次采全高開采要求。

公開號：CN104234711B公開了一種采煤機及開采方法，“適用于7～10m厚煤層的三滾筒采煤機以及開采”。屬于煤礦開采技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種7～10m厚煤層一次采全高開采方法。其特征在于將工作面煤層分為上部、中部、下部三部分，采用三滾筒采煤機進行開采，采煤機兩個端部滾筒主要截割上部和下部煤層，中部滾筒截割中部煤層。三滾筒采煤機兩端部通過長搖臂連接小直徑滾筒，中部為短搖臂、大直徑滾筒，兩端部為等長搖臂、等直徑滾筒，短搖臂設(shè)置于采煤機底托架上。三滾筒采煤機通過與刮板輸送機、特大采高液壓支架相互配合可實現(xiàn)端部自動斜切進刀。該實用新型采用三滾筒采煤機進行7～10m厚煤層大采高一次采全高開采，能夠彌補現(xiàn)有綜放開采、分層開采方法存在的資源回采率低、煤層自然發(fā)火、效率低等問題，為7～10m厚煤層提供一種可行的大采高開采方法。但該方法存在以下不足：1、三個滾筒端面在同一平面內(nèi)，針對厚煤層一次采全高后，整個煤壁也是一個近似平面，上部煤層片幫脫落直接威脅綜采工作面；2、中部滾筒轉(zhuǎn)動軸線在推進方向上，螺旋滾筒直接把煤塊輸送到了采煤機身上，而不是刮板輸送機上，造成刮板輸送機對中部滾筒截割下煤的收煤效果降低甚至無法收煤。

申請?zhí)枺篊N200810116449.9公開了一種三滾筒采煤機，該采煤機是在兩滾筒采煤機的基礎(chǔ)上在中部采煤工作面上增加了一個搖臂式截割滾筒，三個截割滾筒在一個采煤工作面上同時工作，在相同的采煤高度情況下，將滾筒設(shè)計成較小直徑，從而在制造工藝、成本等方面具有明顯的進步。這種三滾筒采煤機搖臂尺寸短，在適應(yīng)采高方面具有靈活性的特點。但是該采煤機的三個搖臂長度不相同，難以實現(xiàn)采煤機自動斜切進刀往返割兩刀，對于厚煤層大采高一次采全高開采難以實現(xiàn)自動化生產(chǎn)。

申請?zhí)枺篊N201210033401.8公開了一種疊加臂三滾筒大采高采煤機，主要包括機身總成、搖臂裝置、割煤滾筒、牽引部、控制系統(tǒng)、回轉(zhuǎn)部、掘進機式截割部及頂割煤滾筒。左右割煤滾筒截割回轉(zhuǎn)部高度以下煤體；頂割煤滾筒通過掘進機式截割部升降截割回轉(zhuǎn)部高度以上部分煤體。此種采煤機三個滾筒直徑比較小，具有制造工藝簡單、生產(chǎn)成本低、對煤層變化的適應(yīng)性強的特點。但是中部滾筒采用掘進機式截割部升降，開采工藝較復(fù)雜，且機身頂部擋煤護板安裝困難，對采煤機機身中部不能有效防護，難以適應(yīng)厚煤層大采高一次采全高開采的目的。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

技術(shù)問題：本實用新型的目的是要克服現(xiàn)有技術(shù)中的不足之處，提供一種分層開采的大采高多滾筒采煤機及其開采方法，以解決厚煤層一次采全高時片幫現(xiàn)象對綜采工作面的損害問題以及中部滾筒截割中部煤層時，截割下的煤塊向刮板輸送機上輸送轉(zhuǎn)運的問題，使多滾筒采煤機更好地適用于厚煤層一次采全高開采法。

技術(shù)方案：本實用新型的層開采的大采高多滾筒采煤機，包括左端部搖臂滑動塊機構(gòu)、右端部搖臂滑動塊機構(gòu)、中部懸臂滾筒滑動機構(gòu)、采煤機機身、擋煤護板、控制系統(tǒng)和行走部；所述左端部搖臂滑動塊機構(gòu)、右端部搖臂滑動塊機構(gòu)和中部懸臂滾筒滑動機構(gòu)分別設(shè)在采煤機機身的左右兩端部和中部，控制系統(tǒng)設(shè)在采煤機機身內(nèi)，行走部設(shè)在采煤機機身的支架上；

所述的左端部搖臂滑動塊機構(gòu)包括左滾筒、左搖臂、左調(diào)高油缸、左滑動塊、第一左滑動塊驅(qū)動油缸和第二左滑動塊驅(qū)動油缸；左滾筒固定在左搖臂上，左搖臂鉸接在左滑動塊上，第一左滑動塊驅(qū)動油缸和第二左滑動塊驅(qū)動油缸設(shè)在左滑動塊的一側(cè)，左調(diào)高油缸固定在左滑動塊上，形成以左滑動塊為固定支座的左搖臂調(diào)高四桿機構(gòu)；

所述的右端部搖臂滑動塊機構(gòu)包括右滾筒、右搖臂、右調(diào)高油缸、右滑動塊、第一右滑動塊驅(qū)動油缸和第二右滑動塊驅(qū)動油缸；右滾筒固定在右搖臂上，右搖臂鉸接在右滑動塊上，第一右滑動塊驅(qū)動油缸和第二右滑動塊驅(qū)動油缸設(shè)在右滑動塊的一側(cè)，右調(diào)高油缸固定在右滑動塊上，形成以右滑動塊為固定支座的右搖臂調(diào)高四桿機構(gòu)；

所述的中部懸臂滾筒滑動機構(gòu)包括連采式上滾筒、連采式下滾筒、懸臂、左滑軌支架、右滑軌支架和中部調(diào)節(jié)驅(qū)動油缸；所述的連采式上滾筒和連采式下滾筒分別安裝于懸臂的上下兩側(cè)，左滑軌支架和右滑軌支架分別設(shè)在懸臂的左右兩側(cè)，懸臂上裝有驅(qū)動電機，驅(qū)動電機通過懸臂內(nèi)部的齒輪傳動帶動連采式上下滾筒轉(zhuǎn)動，懸臂體與左右滑軌支架通過多條滑動導(dǎo)軌連接固定，左右滑軌支架固定在采煤機機身上，懸臂通過調(diào)高油缸驅(qū)動沿左右滑軌支架上下往復(fù)滑動，連采式上下雙滾筒跟隨懸臂沿上下方向往復(fù)運動。

所述左右端部搖臂滑動塊機構(gòu)的結(jié)構(gòu)相同，采煤機機身分別與左右滑動塊通過多條滑動導(dǎo)軌連接固定，左右滑動塊分別通過左右油缸驅(qū)動在導(dǎo)軌上沿采煤機推進方向往復(fù)滑動，進而帶動左右搖臂調(diào)高四桿機構(gòu)及相應(yīng)的左右滾筒沿采煤機推進方向往復(fù)滑動。

所述的采煤機機身左右端部的滾筒沿采煤機推進方向往復(fù)相互獨立運動，通過控制系統(tǒng)對左右滑塊驅(qū)動油缸行程的控制，左右端部的滾筒端面在推進方向上形成可調(diào)節(jié)高度差，其中右滾筒端面在采煤機推進方向上靠前，左滾筒端面靠后。

所述中部懸臂連采式上下滾筒截割中部煤層的截割深度為右滾筒端面與左滾筒端面截割深度的中間值。

所述的左端部搖臂滑動塊機構(gòu)中的左滾筒、右端部搖臂滑動塊機構(gòu)中的右滾筒和中部懸臂滾筒滑動機構(gòu)中的連采式上下滾筒均可進行上下方向的調(diào)高，通過控制系統(tǒng)對左、中、右調(diào)高油缸行程的控制。

所述的擋煤護板有左中右三塊，左右兩側(cè)的兩塊防護擋板設(shè)在左右調(diào)高油缸上部，作為左右滑動塊上滑動軌道的防護，中間一塊防護擋板設(shè)在中部懸臂滑動機構(gòu)和采煤機機身上部，用于中部懸臂滑動機構(gòu)和采煤機機身的防護。

所述的中部懸臂連采式上下滾筒截割中部煤層時，截割下的煤塊脫落在后滾筒將要截割的下部煤層的第一臺階上，待后滾筒截割下部煤層第一臺階時，由后滾筒一并將煤塊輸送到刮板輸送機上，從而實現(xiàn)中部懸臂連采式上下滾筒截割下的煤塊的轉(zhuǎn)運。

有益效果：本實用新型由左滾筒、右滾筒和連采式上下雙滾筒組成的多滾筒采煤機能對厚煤層實現(xiàn)分層大采高一次采全高開采。前部右滾筒端面在采煤機推進方向上靠前，后部左滾筒端面靠后，中部懸臂連采式上下滾筒截割深度為前滾筒端面與后滾筒端面截割深度的中間值，這樣便在厚煤層形成刮板輸送機推進方向的樓梯形臺階，減小了厚煤層開采時片幫現(xiàn)象對綜采工作面的損害。中部懸臂連采式上下滾筒截割下的煤塊脫落在后滾筒將要截割的下部煤層的第一臺階上，由后滾筒一并將煤塊輸送到刮板輸送機上，實現(xiàn)中部滾筒截割下的煤塊的轉(zhuǎn)運。左滾筒、右滾筒和連采式上下滾筒截割厚煤層時，在厚煤層上形成刮板輸送機推進方向的樓梯形臺階，大大減小了厚煤層開采時片幫現(xiàn)象對綜采工作面的損害。其結(jié)構(gòu)簡單，操作方便，使用效果好，具有廣泛的實用性。

附圖說明

圖1是本實用新型的結(jié)構(gòu)主視圖。

圖2是本實用新型的左端部搖臂滑動塊機構(gòu)結(jié)構(gòu)圖。

圖3是本實用新型的右端部搖臂滑動塊機構(gòu)結(jié)構(gòu)圖。

圖4是本實用新型的中部懸臂滾筒滑動機構(gòu)結(jié)構(gòu)圖。

圖5是本實用新型的多滾筒采煤機結(jié)構(gòu)及其采掘煤層過程俯視圖。

圖6是本實用新型的多滾筒采煤機結(jié)構(gòu)及其采掘煤層示意過程左視圖。

圖7是本實用新型的多滾筒采煤機結(jié)構(gòu)及其采掘煤層行走過程軸側(cè)視圖。

圖8是本實用新型的端部滑動塊及中部懸臂連接固定示意圖。

圖中：1-左端部搖臂滑動塊機構(gòu)；2-采煤機機身；3-擋煤護板；4-控制系統(tǒng)；5-中部懸臂滾筒滑動機構(gòu)；6-行走部；7-右端部搖臂滑動塊機構(gòu)；8-左滾筒；9-左搖臂；10-左滑動塊；11-第一左滑動塊驅(qū)動油缸；12-左調(diào)高油缸；13-第二左滑動塊驅(qū)動油缸；14-第二右滑動塊驅(qū)動油缸；15-右調(diào)高油缸；16-右滑動塊；17-第一右滑動塊驅(qū)動油缸；18-右搖臂；19-右滾筒；20-上連采式滾筒；21-下連采式滾筒；22-左滑軌支架；23-懸臂；24-中部調(diào)節(jié)驅(qū)動油缸；25-右滑軌支架；26-厚煤層。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖對本實用新型的一個實施例作進一步的說明：

如圖1所示，本實用新型的分層開采的大采高多滾筒采煤機，主要由左端部搖臂滑動塊機構(gòu)1、右端部搖臂滑動塊機構(gòu)7、中部懸臂滾筒滑動機構(gòu)5、機身2、擋煤護板3、控制系統(tǒng)4、行走部6構(gòu)成。如圖2、圖3、圖4所示，左端部搖臂滑動塊機構(gòu)1包括：左滾筒8、左搖臂9、左調(diào)高油缸12、左滑動塊10、第一左滑動塊驅(qū)動油缸11、第二左滑動塊驅(qū)動油缸13；右端部搖臂滑動塊機構(gòu)7包括：右滾筒19、右搖臂18、右調(diào)高油缸15、右滑動塊16、第一右滑動塊驅(qū)動油缸17、第二右滑動塊驅(qū)動油缸14；中部懸臂滾筒滑動機構(gòu)5包括上連采式滾筒20、下連采式滾筒21、懸臂23、左滑軌支架22、右滑軌支架25、中部調(diào)節(jié)驅(qū)動油缸24。左右端部的滾筒8、19及其搖臂9、18、調(diào)高油缸12、15固定在其相應(yīng)滑動塊10、16上，形成以滑動塊10、16為相應(yīng)固定支座的搖臂調(diào)高四桿機構(gòu)1、7。如圖8所示，采煤機機身2與滑動塊16通過多條滑動導(dǎo)軌連接固定，滑動塊16通過油缸14、17驅(qū)動可在導(dǎo)軌上沿采煤機推進方向往復(fù)滑動，進而帶動搖臂調(diào)高四桿機構(gòu)7及其相應(yīng)滾筒19沿采煤機推進方向往復(fù)滑動。如圖4所示，中部滾筒采用連采式上下滾筒20、21，轉(zhuǎn)動軸線為上下方向，連采式上下滾筒20、21中的上連采式滾筒20及下連采式滾筒21分別安裝于懸臂23的上下兩側(cè)，懸臂23上裝有驅(qū)動電機，驅(qū)動電機通過懸臂23內(nèi)部的齒輪傳動帶動上下連采式滾筒20、21轉(zhuǎn)動，懸臂體23與左右滑軌支架22、25通過多條滑動導(dǎo)軌連接，左右滑軌支架22、25固定在采煤機機身2上，懸臂23通過調(diào)高油缸24驅(qū)動可沿左右滑軌22、25上下往復(fù)滑動，連采式上下滾筒20、21跟隨懸臂23沿上下方向往復(fù)運動。由左滾筒8、右滾筒19和連采式上下滾筒20、21組成的多滾筒采煤機可針對厚煤層實現(xiàn)分層大采高一次采全高開采。

如圖5、圖6所示，左右端部滾筒8、19沿采煤機推進方向往復(fù)相互獨立運動，通過控制系統(tǒng)4對左第一第二滑塊驅(qū)動油缸11、13，右第一第二滑塊驅(qū)動油缸14、17行程的控制，左右滾筒8、19端面在推進方向上形成可調(diào)節(jié)高度差L，其中右滾筒19的端面在采煤機推進方向上靠前，左滾筒8的端面靠后。

針對厚煤層大采高，靠前的左滾筒19和靠后的右滾筒8分別截割上下部位的煤層，中部懸臂連采式上下滾筒20、21截割中間部位煤層，其截割深度為前部左滾筒19端面與后部右滾筒8端面截割深度的中間值L/2，如圖5、圖6所示。

左滾筒8、右滾筒19和連采式上下滾筒20、21截割厚煤層26時，如圖6所示，在厚煤層26上形成刮板輸送機推進方向的樓梯形臺階，每一個臺階的寬度為L/2，從而減小了厚煤層26開采時片幫現(xiàn)象對綜采工作面的損害。

左滾筒8、右滾筒19和連采式上下滾筒20、21均可實現(xiàn)上下方向調(diào)高，通過控制系統(tǒng)4對左、中、右調(diào)高油缸12、24、15行程的控制，對于厚煤層不同的采高實現(xiàn)高效開采。

采煤機機身2上部裝有三部分防護擋板3，左右兩側(cè)的防護擋板設(shè)在左右調(diào)高油缸12、15上，用于左右調(diào)高油缸12、15上滑動塊10、16以及滑動軌道的防護，中間防護擋板留有供懸臂23及左右滑軌支架22、25通過的方形孔，中間防護擋板最大限度地對中部懸臂滑動機構(gòu)5和采煤機機身2起到防護作用，如圖5、圖7所示。

如圖7所示，中部懸臂連采式上下滾筒20、21截割中部煤層第二臺階時，截割下的煤塊脫落在左滾筒8將要截割的下部煤層的第一臺階上，待后左滾筒8截割下部煤層第一臺階時，由左滾筒8一并將煤塊輸送到刮板輸送機上，從而實現(xiàn)將中部懸臂連采式上下滾筒20、21截割下的煤塊的轉(zhuǎn)運。