專利名稱：極薄煤層新型掩護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 煤炭儲量更是占有絕對的比例，極薄煤層的開采對于解決礦區(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，對機械設(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，因此普 遍采用木樁，單體等落后方式進行支護，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設(shè)備，實現(xiàn)極 薄煤層綜合機械化采煤以及人員安全，提高其產(chǎn)量，具有重大的現(xiàn)實意義。由于極薄煤層綜采工作面對煤礦機械設(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，資源浪費嚴重。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，礦井數(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)，積極推進采煤工藝改革，淘汰非正規(guī)采煤方法，進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，礦井數(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、淘 汰落后的原則積極探索正規(guī)的極薄煤層采煤方法，不斷提高機械化水平，合理布置采掘工 作面，嚴格安全生產(chǎn)管理，確保安全生產(chǎn)。禁止采用各種非正規(guī)采煤方法。對于違反《煤礦 安全規(guī)程》，達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)程必須明確支護和頂板管理方法，嚴禁空頂作業(yè)。要逐步淘汰木 支柱和金屬支柱支護，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)型式液壓支架以，這些液壓支架在采 高800mm以上時容易實現(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換代，實現(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械化采煤方法的提高要求，在實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，輸送機自動推移，液壓支架自動移架，實現(xiàn)極薄煤層綜采工作面的循環(huán)作業(yè)，為極薄煤 層實現(xiàn)自動跟機等無人自動化工作面創(chuàng)造了前提條件。本發(fā)明的目的是打破極薄煤層沒有綜采液壓支架支護的局面，研發(fā)適應(yīng)極薄煤層 新型掩護式綜采液壓支架，實現(xiàn)極薄煤層綜合機械化采煤.極薄煤層新型掩護式綜采液壓 支架特點在于重量輕，結(jié)構(gòu)設(shè)計思路新穎.輕巧緊湊，通過結(jié)構(gòu)設(shè)計實現(xiàn)支架的較大采高 變化范圍，立柱有效支撐段支護效率高，安全性好。為實現(xiàn)極薄煤層條件下的綜采，本發(fā)明的特征在于它主要包括頂梁，底座，以及直接連接與頂梁和底座之間的掩護梁，取消了傳統(tǒng)支 架的四連桿機構(gòu)。主體結(jié)構(gòu)寬度可以設(shè)計為1. 25m, 1. 5m或者1. 75m等各種寬度與輸送機適 應(yīng)均可。頂梁和底座之間鉸接有油缸，頂梁通過連接部實現(xiàn)和底座的鉸接，立柱左右均布置 一個，頂梁位置姿態(tài)通過頂梁和連接部鉸接的油缸來進行調(diào)整，油缸可以左右對稱布置或 者單列布置，該油缸仍可稱為平衡千斤頂。該液壓支架結(jié)構(gòu)特點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。所述的頂梁后端和連接部前端鉸接，鉸接形式可以設(shè)計為正裝或者反裝形式。連 接部和頂梁之間的調(diào)節(jié)油缸(平衡千斤頂)要有足夠的調(diào)整力量，能夠?qū)崿F(xiàn)對頂梁的矯位 操作，所述的調(diào)節(jié)油缸(平衡千斤頂)與頂梁的鉸接采用正反連接均可。連接部與底座的 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，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，考慮行人空間和采煤機、運輸機、支架的 位置關(guān)系要求，減小頂梁前端厚度，為采煤機割煤和行人創(chuàng)造條件，增加支架頂梁前端絕對 掩護高度，保證通風(fēng)斷面，充分挖掘支架結(jié)構(gòu)件后部強度余量，將前后部分的厚度都設(shè)計到 極至尺寸，從而平衡支架結(jié)構(gòu)件的受力狀態(tài)，保證劇烈強度礦壓對結(jié)構(gòu)件的要求。同時減小支架底座后部寬度，大大降低了底座前端比壓，實現(xiàn)順利移架，支架設(shè)計 吸收了四連桿掩護式液壓支架的特點，特別考慮了極薄不穩(wěn)定厚度煤層開采對薄煤層支架 高度變化較大的實際情況，利用架型特點放大了立柱的伸縮比，同時具有有效支撐載荷大， 支護強度大，穩(wěn)定機構(gòu)可靠，兼顧薄煤層頂板條件，適應(yīng)堅硬頂板高強度礦壓顯現(xiàn)因素。該 支架設(shè)計思路新穎，實用，填補了極薄煤層的綜合機械化開采最重要的支護領(lǐng)域空白，具有 廣闊的應(yīng)用前景。本發(fā)明的優(yōu)點結(jié)構(gòu)緊湊，重量輕，安全可靠，支護強度大，填補極薄煤層條件下綜 采支護領(lǐng)域空白。適應(yīng)性強，支架高度變化大，對于煤層厚度變化較大，斷層較多的極薄煤 層均可適用。極薄煤層新型掩護式綜采液壓支架結(jié)構(gòu)簡單可靠，用較小的立柱長度變化，實 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 強度高，能適應(yīng)于礦壓顯現(xiàn)較大的礦井，綜采機械設(shè)備投資小，采、運、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式綜采液壓支架結(jié)構(gòu)示意2是極薄煤層新型掩護式綜采液壓支架的底座俯視3是極薄煤層新型掩護式綜采液壓支架的頂梁俯視圖示意4是極薄煤層新型掩護式綜采液壓支架的頂梁和底座鉸接油缸示意5是極薄煤層新型掩護式綜采液壓支架的頂梁與連接部裝配示意6是極薄煤層新型掩護式綜采液壓支架的頂梁側(cè)推結(jié)構(gòu)示意7是極薄煤層新型掩護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)護板。
具體實施例方式參見圖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 大高度達到設(shè)計要求，支撐油缸2采用2根，2根成單排對稱設(shè)置；頂梁1側(cè)部設(shè)有圖頂梁 側(cè)護板10，供架間密封和防倒之用，頂梁側(cè)護板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 現(xiàn)伸縮；底座6中間推移機構(gòu)布置了推桿7和推移油缸6實現(xiàn)推移輸送機和拉架；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式綜采液壓支架具有普通四連桿掩護液壓支架特點和性 能，為厚度不穩(wěn)定條件下極薄煤層綜合機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)定機構(gòu)強度，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，有利于工作面實現(xiàn)安全高效生產(chǎn)。
權(quán)利要求
極薄煤層新型掩護式綜采液壓支架，其特征在于液壓支架由頂梁，底座，以及直接連接與頂梁和底座之間的掩護梁等組成，取消了傳統(tǒng)支架的四連桿機構(gòu)。液壓支架具有一排兩個支撐油缸支撐頂梁，頂梁后端與掩護梁鉸接，掩護梁下端與底座后部鉸接，頂梁通過調(diào)節(jié)油缸(平衡千斤頂)與連接部鉸接，以用來調(diào)整支架頂梁狀態(tài)。該頂梁和掩護梁，底座均可以設(shè)計為分體或者整體型式。極薄煤層新型掩護式綜采液壓支架整體中心距可以隨輸送機溜槽進行調(diào)整。
2.如權(quán)利要求1所述的極薄煤層新型掩護式綜采液壓支架其直接連接與頂梁和底座 之間的掩護梁與支架底座成銳角鉸接，并且朝向底座的前端煤壁方向，使頂梁梁端運動軌 跡為圓弧線的小于四分之一段。
3.如權(quán)利要求1所述的鉸接與頂梁和掩護梁間的調(diào)節(jié)油缸(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式綜采液壓支架頂梁和掩護梁可以設(shè)置單 側(cè)、雙側(cè)或者不設(shè)置側(cè)護板。
全文摘要
極薄煤層綜采的關(guān)鍵在于綜采設(shè)備的適應(yīng)性；采用傳統(tǒng)的方法和工藝進行極薄煤層的開采，由于極薄煤層工作面支護設(shè)備自身無法克服的條件限制，已是無法逾越的難題。極薄煤層新型掩護式綜采液壓支架具有普通四連桿掩護式液壓支架特點和性能，主要型式為支撐油缸及其兩端的頂梁和底座，鉸接于頂梁后端的油缸，通過鉸接油缸調(diào)整頂梁的位態(tài)，支架主要運動依賴于兩種油缸，足以完成對整個支架的狀態(tài)控制。放大了立柱的伸縮比，同時具有有效支撐載荷大，支護強度高，穩(wěn)定機構(gòu)可靠，兼顧薄煤層頂板條件，適應(yīng)堅硬頂板高強度礦壓顯現(xiàn)因素。填補了極薄煤層的綜合機械化開采最重要的支護領(lǐng)域空白，為極薄煤層實現(xiàn)自動跟機等無人自動化工作面創(chuàng)造了前提條件。
文檔編號E21D23/26GK101943016SQ20101025517
公開日2011年1月12日 申請日期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 申請人:天地科技股份有限公司