支架配合模板的膏體充填綜采裝置及方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種支架配合模板的膏體充填綜采裝置，裝置包括可伸縮支架和自動充填模板，自動充填模板位于可伸縮液壓支架的后方；可伸縮支架包括支架主底座和支架副底座，支架主底座和支架副底座均為整體箱式結(jié)構(gòu)，主底座上垂直設(shè)有第一液壓支柱，支架副底座上垂直設(shè)有第二液壓支柱；本發(fā)明的裝置及方法針對薄煤層膏體充填工作面，研發(fā)了可伸縮六柱支承式液壓支架配合自移充填模板，達到采煤與充填平行作業(yè)的目的，實現(xiàn)“采、支、移、充”等工藝機械化、一體化。
【專利說明】支架配合模板的膏體充填綜采裝置及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明屬于礦山開采【技術(shù)領(lǐng)域】，涉及一種膏體充填綜采方法。
【背景技術(shù)】
[0002]膏體充填開采煤層技術(shù)不同于矸石充填開采技術(shù)，它是指將煤矸石等廢棄材料在地面加工制作成不需要脫水處理的牙膏狀漿體，通過管道輸送到井下充填采空區(qū)或離層區(qū)，形成以膏體充填體為主的上覆巖層支撐體系，該技術(shù)能有效控制地表沉陷，解決“三下”開米問題。
[0003]充填膏體在采空區(qū)需有足夠的凝固時間達到一定的強度才能對頂板形成有效支撐，需要以空間換時間使膏體凝固，普通工作面膏體充填液壓支架基本能滿足現(xiàn)場要求，對于薄煤層工作面，由于空間限制不能采用充填液壓支架，一般采用單體柱控制頂板、充填模板控制膏體凝固的普通綜采技術(shù)，后雖采用了具有自移特性的充填模板，但仍需在充填模板與采煤機之間支設(shè)大量單體支柱，支設(shè)單體和模板移動的過程中需要消耗大量的人力和財力，同時人工推溜，用工時間長，工作效率低，自動化程度低，無法實現(xiàn)“采、支、移、充”各工序的有效銜接。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的在于提供一種可以實現(xiàn)“采、支、移、充”的機械化和一體化的支架配合模板的膏體充填綜采裝置及方法。
[0005]本發(fā)明的技術(shù)方案是:
支架配合模板的膏體充填綜采裝置，裝置包括可伸縮支架和自動充填模板，自動充填模板位于可伸縮液壓支架的后方；
可伸縮支架包括支架主底座和支架副底座，支架主底座和支架副底座均為整體箱式結(jié)構(gòu)，主底座上垂直設(shè)有第一液壓支柱，支架副底座上垂直設(shè)有第二液壓支柱；
可伸縮支架的支架主底座的前中部設(shè)有推移油缸，推移油缸與推桿鉸接，推桿前部與刮板機鉸接，支架主底座后部開有導(dǎo)槽，導(dǎo)槽內(nèi)滑動連接有導(dǎo)桿，支架主底座通過導(dǎo)桿與支架副底座連接；
自動充填模板包括模板主底座和模板副底座，模板主底座和模板副底座均為整體箱式結(jié)構(gòu)，模板主底座垂直設(shè)有第三液壓支柱和第四液壓支柱，第四液壓支柱位于第三液壓支柱的后側(cè)；模板副底座上垂直設(shè)有一個或兩個第五液壓支柱；
模板主底座后方設(shè)有立板，模板主底座與立板垂直，模板主底座的后部上方設(shè)有密封框，密封框與第四液壓支柱連接，立板外側(cè)和密封框上部設(shè)有整體柔性模板；在模板主底座上設(shè)有模板油缸，模板油缸的前端與模板副底座鉸接。
[0006]所述第一液壓支柱為四根，四根分布在支架主底座的周邊。
[0007]所述推桿前部與刮板機之間設(shè)有連接頭。
[0008]所述導(dǎo)槽和導(dǎo)桿均為兩個。[0009]采用所述的支架配合模板的膏體充填綜采裝置的膏體充填綜采方法，
1)在充填工作面切眼形成后安裝可伸縮支架，并在可伸縮支架后方安裝自動充填模
板；
2)采煤機割煤后，可伸縮支架、自動充填模板的各個底座均展開，并利用各底座上的液壓支柱支撐頂板；
3)可伸縮支架、自動充填模板前移，自動充填模板后方形成充填區(qū)域，通過自動充填模板前部底座上的充填管路向自動充填模板后方充填區(qū)域充填膏體至其完全填充；
4)然后，繼續(xù)割煤完成步驟2)的工序，此時充填區(qū)域內(nèi)的充填體已達到足夠的支護強度，再次進行步驟3)，可伸縮支架前移后進行下一次充填循環(huán)。
[0010]其具體步驟如下:
第一步驟:支架布設(shè)；
將可伸縮支架和自動充填模板布設(shè)在切眼內(nèi)，可伸縮支架的長邊方向與工作面推進方向一致，自動充填模板在可伸縮支架后方，此時，可伸縮支架31處于最小控頂狀態(tài)；
第二步驟:割煤移架，第二步驟具體如下:
第2-1步，采煤機割一刀煤后，以支架主底座為支點推移油缸伸出通過推桿完成推溜動作；降低支架主底座上的第一液壓支柱，以刮板機為支點推移油缸收縮，通過推桿實現(xiàn)移架動作，支架主底座移動一個割煤步距后，第一液壓支柱撐起；
第2-2步，割第二刀煤后再次進行第2-1步動作，支架主底座再移動一個割煤步距；
第2-3步，割第三刀煤后再次進行第2-1步動作，此時支架副底座上的第二液壓支柱處于支撐狀態(tài)，導(dǎo)桿伸出一個割煤步距；
第2-4步，割第四刀煤后再次進行第2-1步動作，導(dǎo)桿完全伸出；
第2-5步，割第五刀煤后，降低支架副底座上的第二液壓支柱，再次進行第2-1步動作，然后，降低自動充填模板，降低模板副底座上的第五液壓支柱，靠模板主底座的模板油缸前移一個割煤步距，第三液壓支柱和第五液壓支柱撐起；
第2-6步,割第六刀煤后再次進行第2-5步動作,模板副底座再前移一個割煤步距；
第2-7步，割第六刀煤后，以支架主底座為支點推移油缸伸出，通過推桿完成推溜動作；此時，可伸縮支架與自動充填模板二者都展開，達到最大控頂狀態(tài)；
第三步驟，移架充填，第三步驟具體動作如下:
第3-1步，降低可伸縮支架的液壓支柱，以刮板機為支點，通過可伸縮支架的推移油缸使其前移一個割煤步距，撐起第一液壓支柱和第二液壓支柱；
第3-2步，再次進行第3-1步的動作，可伸縮支架再前移一個割煤步距；
第3-3步，降低自動充填模板的第三液壓支柱、第四液壓支柱、第五液壓支柱，以模板主底座、模板副底座互為支點通過推移油缸使模板前移三個割煤步距后，第三液壓支柱、第五液壓支柱撐起；
第3-4步，降低可伸縮支架的第三液壓支柱，再次進行第3-2步動作，自動充填模板前移兩個兩個割煤步距，移架過程中，支架副底座靠自動充填模板提供的推力前移；
第四步驟:完全充填，第四步驟具體動作如下:
完成第三步驟的第3-4步后，可伸縮支架和自動充填模板處于最小控頂狀態(tài)，并在自動充填模板后方形成充填區(qū)域，將第四液壓支柱撐起，使柔性模板與頂板充分接觸，利用充填系統(tǒng)將膏體填充充填區(qū)域至其完全充填，完全充填形成膏體區(qū)域；
依次類推，進行下一充填循環(huán)。
[0011]可伸縮支架前移過程中，支架副底座靠自動充填模板提供推力前移，可伸縮支架后部的導(dǎo)槽提供方向控制。
[0012]本發(fā)明的裝置及方法針對薄煤層膏體充填工作面，研發(fā)了可伸縮六柱支承式液壓支架配合自移充填模板，達到采煤與充填平行作業(yè)的目的，實現(xiàn)“采、支、移、充”等工藝機械化、一體化。
[0013]本發(fā)明采用可伸縮支架配合自動充填模板工作，實現(xiàn)了較大控頂距離的功能，為膏體凝固提供了足夠的時間，能夠充分保證開采與充填無交叉干擾，開采、充填效率高；充填體凝固之后對頂板形成有效支撐，便于沿空留巷技術(shù)；可伸縮支架、自動充填模板為整體箱式結(jié)構(gòu)，剛度大、具有自移性能，能適應(yīng)較軟弱的底板，多液壓支柱能有效控制頂板，安全狀況好；推溜、移架工序機械化，工人勞動強度小，實現(xiàn)了綜采膏體充填工作面“采、支、移、充”機械化、一體化。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0014]圖1是本發(fā)明裝置的可伸縮液壓支架的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖2是本發(fā)明裝置的自動充填模板的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖3是本發(fā)明膏體充填綜采方法的第一步驟支架布設(shè)的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖4是第二步驟割煤移架的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖5是第三步驟移架充填的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖6是第四步驟完全充填的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0015]其中，圖3-圖6中兩側(cè)的黑色填充部分為煤層。
【具體實施方式】
[0016]如圖1所示，本發(fā)明的裝置包括可伸縮液壓支架31 (簡稱為可伸縮支架31)和自動充填模板32。自動充填模板32位于可伸縮液壓支架31的后方。
[0017]可伸縮支架31包括支架主底座I和支架副底座2，支架主底座I和支架副底座2均為整體箱式結(jié)構(gòu)，支架主底座I上垂直設(shè)有第一液壓支柱3，第一液壓支柱3為四根，四根分別位于支架主底座I的四角，支架副底座2上垂直設(shè)有第二液壓支柱4，可伸縮支架I的雙過橋裝置能夠增大底座剛度。
[0018]可伸縮支架31的支架主底座I的前中部設(shè)有推移油缸5，推移油缸5通過耳軸7與推桿6鉸接，推桿6前部設(shè)有連接頭8可以與刮板機11鉸接，支架主底座I后部開有導(dǎo)槽10，通過導(dǎo)桿9連接支架副底座2。導(dǎo)桿9可以在導(dǎo)槽10內(nèi)移動。
[0019]可伸縮支架31前移過程中，支架副底座2靠自動充填模板32提供推力前移，可伸縮支架31后部導(dǎo)槽10提供方向控制。
[0020]如圖2所示，自動充填模板32包括模板主底座12和模板副底座13，模板主底座12和模板副底座13均為整體箱式結(jié)構(gòu)，模板主底座12垂直設(shè)有第三液壓支柱14和第四液壓支柱15，第四液壓支柱15位于第三液壓支柱14的后側(cè)。模板副底座13上垂直設(shè)有一個第五液壓支柱15 (根據(jù)支護強度也可設(shè)兩個)。[0021]模板主底座12后方與模板主底座12垂直設(shè)有立板19，模板主底座12后部上方設(shè)有密封框21，密封框21與第四液壓支柱18連接，立板19外側(cè)和密封框21上部設(shè)有整體柔性模板20。在模板主底座12的中間設(shè)有模板油缸16，模板油缸16的前端設(shè)有與模板副底座13連接的連接軸17。
[0022]可伸縮支架配合自動充填模板的綜采膏體充填方法，包括以下步驟:
1)在充填工作面切眼形成后安裝可伸縮支架31，并在可伸縮支架31后方安裝自動充填模板32 ；
2)采煤機割煤后，可伸縮支架31、自動充填模板32的各個底座均展開，并利用各底座上的液壓支柱支撐頂板；
3)可伸縮支架31、自動充填模板32前移，自動充填模板32后方形成充填區(qū)域22，通過自動充填模板32前部底座上的充填管路向自動充填模板32后方充填區(qū)域22充填膏體至其完全填充；
4)然后，繼續(xù)割煤完成步驟2)的工序，此時充填區(qū)域22內(nèi)的充填體已達到足夠的支護強度，再次進行步驟3)，可伸縮支架31前移后進行下一次充填循環(huán)。
[0023]以上步驟具體如下:
第一步驟:支架布設(shè)，
如圖3所示，將可伸縮支架31和自動充填模板32布設(shè)在切眼內(nèi)，可伸縮支架31的長邊方向與工作面推進方向一致，自動充填模板32在可伸縮支架31后方，此時，可伸縮支架31處于最小控頂狀態(tài)。
[0024]第二步驟:割煤移架，本步驟具體如下:
第2-1步，采煤機割一刀煤后，以支架主底座I為支點推移油缸5伸出通過推桿5完成推溜動作。降低支架主底座I上的第一液壓支柱3，以刮板機11為支點推移油缸5收縮，通過推桿6實現(xiàn)移架動作，支架主底座I移動一個割煤步距后，第一液壓支柱3撐起。
[0025]第2-2步，割第二刀煤后再次進行第2-1步動作，支架主底座I再移動一個割煤步距。
[0026]第2-3步，割第三刀煤后再次進行第2-1步動作，此時支架副底座2上的第二液壓支柱4處于支撐狀態(tài)，導(dǎo)桿9伸出一個割煤步距。
[0027]第2-4步，割第四刀煤后再次進行第2-1步動作，導(dǎo)桿9完全伸出。
[0028]第2-5步，割第五刀煤后，降低支架副底座2上的第二液壓支柱4，再次進行第2_1步動作，然后，降低自動充填模板，降低模板副底座13上的第五液壓支柱15，靠模板主底座12的模板油缸16前移一個割煤步距，第三液壓支柱4和第五液壓支柱15撐起。
[0029]第2-6步，割第六刀煤后再次進行第2-5步動作,模板副底座12再前移一個割煤步距。
[0030]第2-7步，如圖4所示，割第六刀煤后，以支架主底座I為支點推移油缸5伸出，通過推桿5完成推溜動作。此時，可伸縮支架31與自動充填模板32 二者都展開，達到最大控頂狀態(tài)。
[0031]第三步驟，移架充填，本步驟具體動作如下:
第3-1步，隔架降低可伸縮支架31的液壓支柱3和4，以刮板機11為支點，通過可伸縮支架的推移油缸5使其前移一個割煤步距，撐起第一液壓支柱3和第二液壓支柱4。[0032]第3-2步，再次進行第3-1步的動作，可伸縮支架31再前移一個割煤步距。
[0033]第3-3步，如圖5所示，降低自動充填模板32的第三液壓支柱14、第四液壓支柱18、第五液壓支柱15，以模板主底座12、模板副底座13互為支點通過推移油缸16使模板前移三個割煤步距后，第三液壓支柱14、第五液壓支柱15撐起。
[0034]第3-4步，降低可伸縮支架31的第三液壓支柱14，再次進行第3_2步動作，自動充填模板32前移兩個兩個割煤步距，移架過程中，支架副底座2靠自動充填模板32提供的推力前移。
[0035]第四步驟，完全充填，本步驟具體動作如下:
如圖6所示，完成第三步驟的第3-4步后，可伸縮支架31和自動充填模板32處于最小控頂狀態(tài)，并在自動充填模板32后方形成充填區(qū)域22，將第四液壓支柱18撐起，使柔性模板20與頂板充分接觸，利用充填系統(tǒng)將膏體填充充填區(qū)域22至其完全充填，完全充填形成膏體區(qū)域23。
[0036]依次類推，進行下一充填循環(huán)。
【權(quán)利要求】
1.支架配合模板的膏體充填綜采裝置，其特征在于:裝置包括可伸縮支架和自動充填模板，自動充填模板位于可伸縮液壓支架的后方； 可伸縮支架包括支架主底座和支架副底座，支架主底座和支架副底座均為整體箱式結(jié)構(gòu)，主底座上垂直設(shè)有第一液壓支柱，支架副底座上垂直設(shè)有第二液壓支柱； 可伸縮支架的支架主底座的前中部設(shè)有推移油缸，推移油缸與推桿鉸接，推桿前部與刮板機鉸接，支架主底座后部開有導(dǎo)槽，導(dǎo)槽內(nèi)滑動連接有導(dǎo)桿，支架主底座通過導(dǎo)桿與支架副底座連接； 自動充填模板包括模板主底座和模板副底座，模板主底座和模板副底座均為整體箱式結(jié)構(gòu)，模板主底座垂直設(shè)有第三液壓支柱和第四液壓支柱，第四液壓支柱位于第三液壓支柱的后側(cè)；模板副底座上垂直設(shè)有一個或兩個第五液壓支柱； 模板主底座后方設(shè)有立板，模板主底座與立板垂直，模板主底座的后部上方設(shè)有密封框，密封框與第四液壓支柱連接，立板外側(cè)和密封框上部設(shè)有整體柔性模板；在模板主底座上設(shè)有模板油缸，模板油缸的前端與模板副底座鉸接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的支架配合模板的膏體充填綜采裝置，其特征在于:所述第一液壓支柱為四根，四根分布在支架主底座的周邊。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的支架配合模板的膏體充填綜采裝置，其特征在于:所述推桿前部與刮板機之間設(shè)有連接頭。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的支架配合模板的膏體充填綜采裝置，其特征在于:所述導(dǎo)槽和導(dǎo)桿均為兩個。
5.采用如權(quán)利要求1所述的支架配合模板的膏體充填綜采裝置的膏體充填綜采方法，其特征在于: 1)在充填工作面切眼形成后安裝可伸縮支架，并在可伸縮支架后方安裝自動充填模板； 2)采煤機割煤后，可伸縮支架、自動充填模板的各個底座均展開，并利用各底座上的液壓支柱支撐頂板； 3)可伸縮支架、自動充填模板前移，自動充填模板后方形成充填區(qū)域，通過自動充填模板前部底座上的充填管路向自動充填模板后方充填區(qū)域充填膏體至其完全填充； 4)然后，繼續(xù)割煤完成步驟2)的工序，此時充填區(qū)域內(nèi)的充填體已達到足夠的支護強度，再次進行步驟3)，可伸縮支架前移后進行下一次充填循環(huán)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的膏體充填綜采方法，其特征在于: 其具體步驟如下: 第一步驟:支架布設(shè)； 將可伸縮支架和自動充填模板布設(shè)在切眼內(nèi)，可伸縮支架的長邊方向與工作面推進方向一致，自動充填模板在可伸縮支架后方，此時，可伸縮支架31處于最小控頂狀態(tài)； 第二步驟:割煤移架，第二步驟具體如下: 第2-1步，采煤機割一刀煤后，以支架主底座為支點推移油缸伸出通過推桿完成推溜動作；降低支架主底座上的第一液壓支柱，以刮板機為支點推移油缸收縮，通過推桿實現(xiàn)移架動作，支架主底座移動一個割煤步距后，第一液壓支柱撐起； 第2-2步，割第二刀煤后再次進行第2-1步動作，支架主底座再移動一個割煤步距；第2-3步，割第三刀煤后再次進行第2-1步動作，此時支架副底座上的第二液壓支柱處于支撐狀態(tài)，導(dǎo)桿伸出一個割煤步距； 第2-4步，割第四刀煤后再次進行第2-1步動作，導(dǎo)桿完全伸出； 第2-5步，割第五刀煤后，降低支架副底座上的第二液壓支柱，再次進行第2-1步動作，然后，降低自動充填模板，降低模板副底座上的第五液壓支柱，靠模板主底座的模板油缸前移一個割煤步距，第三液壓支柱和第五液壓支柱撐起； 第2-6步,割第六刀煤后再次進行第2-5步動作,模板副底座再前移一個割煤步距； 第2-7步，割第六刀煤后，以支架主底座為支點推移油缸伸出，通過推桿完成推溜動作；此時，可伸縮支架與自動充填模板二者都展開，達到最大控頂狀態(tài)； 第三步驟，移架充填，第三步驟具體動作如下: 第3-1步，降低可伸縮支架的液壓支柱，以刮板機為支點，通過可伸縮支架的推移油缸使其前移一個割煤步距，撐起第一液壓支柱和第二液壓支柱； 第3-2步，再次進行第3-1步的動作，可伸縮支架再前移一個割煤步距； 第3-3步，降低自動充填模板的第三液壓支柱、第四液壓支柱、第五液壓支柱，以模板主底座、模板副底座互為支點通過推移油缸使模板前移三個割煤步距后，第三液壓支柱、第五液壓支柱撐起； 第3-4步，降低可伸縮支架的第三液壓支柱，再次進行第3-2步動作，自動充填模板前移兩個兩個割煤步距，移架過程中，支架副底座靠自動充填模板提供的推力前移； 第四步驟:完全充填，第四步驟具體動作如下: 完成第三步驟的第3-4步后，可伸縮支架和自動充填模板處于最小控頂狀態(tài)，并在自動充填模板后方形成充填區(qū)域，將第四液壓支柱撐起，使柔性模板與頂板充分接觸，利用充填系統(tǒng)將膏體填充充填區(qū)域至其完全充填，完全充填形成膏體區(qū)域； 依次類推，進行下一充填循環(huán)。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的膏體充填綜采方法，其特征在于:可伸縮支架前移過程中，支架副底座靠自動充填模板提供推力前移，可伸縮支架后部的導(dǎo)槽提供方向控制。
【文檔編號】E21D23/16GK103643991SQ201310615399
【公開日】2014年3月19日 申請日期:2013年11月28日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月28日
【發(fā)明者】李化敏, 蔣東杰, 李東印, 馬智會, 王文, 韋純福 申請人:河南理工大學(xué)