急傾斜煤層液壓支架的製作方法

2023-05-25 09:12:46

專利名稱：急傾斜煤層液壓支架的製作方法
技術領域：
本實用新型適用於煤礦井下急傾斜煤層走向長壁機械化開採支護頂板。
近年來，國內外對研製急傾斜煤層的開採設備十分重視。國外推廣使用較多的有西班牙馬吉納——威斯特伐利亞(MACKINA－WESTFALIA)公司生產的PAZER液壓支架，蘇聯的AHЩ急傾斜煤層液壓支架，但整套結構龐大複雜，價昂。國內尚未研製出適用於急傾斜煤層的液壓支架。目前，我國急傾斜煤層採面主要支護有柔性掩護支架、單體液壓支柱和木支柱等。在急傾斜煤層內，實現機械化難度大。如果採用單體液壓支柱配採煤機高檔普採配套設備，工人在支護頂板時，仍有較繁重的體力勞動，頂板難以管理，嚴重影響採煤設備的效率和工人的安全。
本實用新型的目的是為了實現急傾斜煤層採煤工藝中的落、裝、運煤，支護及頂板管理的全部機械化，減輕工人勞動強度，改善工人安全條件，提高生產效率。為此，發明了適用於急傾斜煤層走向長壁偽斜採煤工藝方法的支頂護板用的急傾斜液壓支架。給採煤工作面支護提供了安全的形式，並為管理頂板提供了好的方法。該液壓支架可與外牽引爬地板採煤機組配套使用，也適用於其他形式的落煤方法。
本實用新型的主要技術參數支架最大高度 1550mm支架最低高度 750mm支架初撐力 400kN
支架工作阻力 500kN支架間距 740／800／856mm適用開採偽斜傾角 45°／50°／55°適用煤層傾角 ≥45°適用煤層變化厚度 0.8～1.5m立柱 行程 786mm初撐力(16MPa) 200kN工作阻力(20.3MPa) 250kN推移千斤頂行程 900mm推力 (16MPa) 81.4kN拉力 (16MPa) 55.7kN調架千斤頂行程 175mm推力 (16MPa) 150kN調頂千斤頂推力 (16MPa) 55kN行程 175mm擋矸板千斤頂初撐力一級(16MPa) 175mm二級(16MPa) 50.5kN工作阻力一級(17.5MPa) 88kN二級(17.5MPa) 54.6kN
行程一級／二級 400／380mm本實用新型的結構及特點


圖1為急傾斜煤層液壓支架工作面布置圖，它們的位置是矸石1、急傾斜煤層液壓支架2、煤體3、採煤機4、採煤機牽引鉸車5。圖2和圖3(俯視圖)為急傾斜煤層液壓支架結構示意圖，由擋矸板6、滑軸7、後頂梁8、側臂9、連杆10、頂梁11、液壓總成12、立柱13、前梁千斤頂14、前梁15、擋矸梁16、轉架17、調架千斤頂18、調頂千斤頂19、推移千斤頂20、底座21、鉸接橫梁22等構成。圖4為急傾斜煤層液壓支架的擋矸板6結構示意圖，由上支撐板23、下支撐板24、導向杆25、擋矸板千斤頂26、擋矸板Ⅰ27、擋矸板Ⅱ28、擋矸板Ⅲ29等構成。圖5為急傾斜煤層液壓支架連接和防滑示意圖，圖中序號表示為基準架防滑部分30、滑座31、千斤頂32、錨鏈33、擋矸板34(圖2中6)、調架千斤頂35(圖3中18)、調頂千斤頂36(圖3中19)、推移千斤頂37(圖3中20)、立柱38(圖2中13)、鉸接橫梁39(圖3中22)。圖6為急傾斜煤層液壓支架移架順序循環圖。
該支架由頂梁11、立柱13(兩根)和底座21連接成呈倒梯形結構，起支撐作用。頂梁11和底座21為箱形焊接結構，立柱13為雙伸縮雙作用型式，其優點行程長、變化幅度大、伸縮自如。立柱13內設有底伐，在支撐狀態下把兩缸腔內的工作介質隔開，以保證立柱13在任何位置都有相同的初撐力和工作阻力。由側臂9、連杆10(2個)和底座21組成四連杆機構，側臂9的另一端與頂梁11和立柱13相連。當支架升高或降低時，側臂9與頂梁11相連點的運動軌跡，近似於一條直線(即雙扭線)。因而，側臂9可以保證支架的支撐系統穩定可靠並可承受較大的水平載荷。在頂梁11前端分別連接有前梁千斤頂14和前梁15，前梁15在前梁千斤頂作用下，可伸出或180°收回與頂梁11平行。前梁15伸出時(圖2所示狀態)，可對煤層頂板進行臨時支護。
擋矸板6與頂梁11呈一定夾角，主要起掩護作用。擋矸板6上部與滑軸7一端銷連接，滑軸7的另一端與後頂梁8滑動連接，後頂梁8由銷軸固定在頂梁11上。擋矸板6下部與擋矸梁16的一側銷連接，擋矸梁的另一側與轉架17固定連接，轉架17可在底座21上自由擺動。這樣的連接方式可使擋矸板6與相對應的頂梁11、底座21上下浮動，以適應煤層頂底板起伏變化。當擋矸板6收回或伸展時，其上的滑軸7可在後頂梁8內自由滑動，以適應擋矸板6與液壓支架高度之差，並使擋矸板6始終保持兩端支撐，以改善其受力狀態。擋矸板6由上支撐板23、下支撐板24、導向杆25、擋矸板千斤頂26、擋矸板Ⅰ27、擋矸板Ⅱ28和擋矸板Ⅲ29組成。擋矸板Ⅰ27、擋矸板Ⅱ28和擋矸板Ⅲ29依靠導向杆25串疊在一起，在雙伸縮擋矸板千斤頂26的作用下，擋矸板Ⅱ28和擋矸板Ⅲ29可靈活的伸出或縮回，其伸縮幅度較大，以適應煤層厚度的變化。上支撐板23、下支撐板24分別鉸接在擋矸板Ⅰ27和擋矸板Ⅲ29上，可自由擺動，以適應煤層頂、底板之間不平行的情況。擋矸板6與頂梁11呈一定夾角，並在擋矸板千斤頂26作用下對煤層的頂底板起支撐作用。
推移千斤頂20固定在底座21側面，推移千斤頂20的活塞杆鉸耳與鉸接橫梁22連接在一起。移架時，推移千斤頂20帶動鉸接橫梁22向前推出後，以相鄰兩支架作為依託，推移千斤頂20再縮回，支架便向前邁進一個步距。調架千斤頂18、調頂千斤頂19對相鄰上架起支撐和調整作用，在移架時，後頂梁8和轉架17的側面分別沿其上滑行，使支架準確就位。每組支架由鉸接橫梁22相互連接，與煤壁平行(見
圖1)。鉸接橫梁22的作用是a、用於支架前進；b、防止支架下滑；c、在推移千斤頂作用，實現採煤機斜切進刀。
液壓總成12用來控制泵站的壓力介質，為液壓支架的動作提供動力。
基準架防滑部分30由錨鏈(或鋼纜)33、滑座31和千斤頂32組成。滑座31和千斤頂32固定在排頭架(或基準架)上，錨鏈33一端與千斤頂32相連，另一端繞過滑座31固定在相鄰上支架上。當移動排頭架(或基準架)時，立柱13卸荷後，排頭架後部將會在重力作用下向下滑移，此時基準架防滑部分30將使本架的調架千斤頂18和調頂千斤頂19緊緊頂在相鄰上架後頂梁8和轉架17的側面，這樣既保證了架間距，又不致使支架後部向下滑移。
本實用新型的工作面布置及工作方式(見圖5)
工作面成偽俯鈄直線式布置，即上部超前，下部滯後，為滿足靠自重下放採煤機的要求，偽鈄傾角為45°～55°(見
圖1)。工作面支護頂板的支架數量的多少視工作面的長短而定，每架支架均由鉸接橫梁39(圖2中的22)連接在一起，在工作面組成一排與煤壁平行的布置方式，其偽鈄傾角可以根據需要來確定。支架的所有動作由液壓總成控制。
在各支架上傾鈄布置的擋矸板34(圖2中的6)組成一道連續屏障，並對採空區冒落矸石實行分段攔截，形成矸石充填隔離帶(見
圖1)，把採空區與工作區分開。矸石隔離帶對液壓支架具有保護作用，以防外力對液壓支架直接衝擊，改善受力狀態。在工作區的兩組支架銜接處可以看到採空區巖石滑陷和冒落的情況，而巖石又不會竄到工作區。擋矸板34為串疊式，其伸縮範圍可以適應煤層厚度的變化，對工作區實現安全掩護。
頂梁11和底座21在立柱38(圖2中的13)的作用下對工作面煤層頂底板進行支護，當頂板下沉時立柱38的安全伐開啟，保證支架在一定的工作阻力下工作。採煤機割煤駛過後，前梁15在前梁千斤頂14的作用下立即伸出對新裸露的頂板進行支護。採煤機沿底板或煤壁下放時，連接在一起的鉸接橫梁39在推移千斤頂37(圖3中的20)的作用下向前推出，把採煤機推向煤壁一側，實現斜切進刀。
當支架逐一向前移進時，液壓支架上的後頂梁8和轉架17的側面分別支承於相鄰下架的調頂千斤頂36(圖3中的19)和調架千斤頂35(圖3中的18)上面，並沿其滑行，使支架準確就位。調頂千斤頂36和調架千斤頂35可保持相鄰兩架之間的間距，防止支架下滑及傾翻。
一支架工作循環完成，整工作面支架的推進見急傾斜煤層液壓支架移架順序循環圖(圖6)，n表示工作面支架數量或循環次數。支架自下而上逐一向前推進，移架步驟是a.鉸接橫梁39在推移千斤頂37的作用下同時向前推出；b.前梁15在前梁千斤頂16作用下180°拆回；c.縮回置於支架上的調架千斤頂35和調頂千斤頂36；d.擋矸板34在擋矸板千斤26作用下縮回；e.支架立柱38卸荷，使頂梁11離開工作面煤層頂板；f.支架推移千斤頂37縮回，支架在其拖動下向前移進一個步距；g.調架千斤頂35和調頂千斤頂36伸出，並對相鄰上架進行支撐；h.支架立柱38伸出，支撐工作面煤層頂底板；i.擋矸板千斤頂26伸出，使擋矸板34撐緊在工作面煤層頂底板上，防止竄矸；本實用新型的優點1 傾斜布置的擋矸板34，可攔截採空區滑落的部分矸石，承受動載荷衝擊，改善支架工況。同時把採空區與工作面隔絕，能有效地防止矸石竄入工作面。
2 支架由鉸接橫梁39連接一起，在急傾斜煤層工作面有效防止支架整體下滑，節省大量調架和支護時間。
3 支架的前梁4對新裸露的頂板即刻支護，減少空頂時間和避免空頂作業，最大限度保證工作人員的生產安全。
4 支架結構緊湊，布局合理，操作簡便，省時省力，利於提高勞動效率。
5 支架重量輕，採用裝配式結構，易於在工作面組裝、拆卸、維護和運輸。
權利要求1.一種急傾斜煤層液壓支架，其特徵是支架的結構由擋矸板、滑軸、後頂梁、側臂、連杆、頂梁、液壓總成、立柱、前梁千斤頂、前梁、擋矸梁、轉架、調架千斤頂、調頂千斤頂、推移千斤頂、底座、鉸接橫梁所組成，支架的擋矸板由上支撐板、下支撐板、導向杆、擋矸板千斤頂、擋矸板Ⅰ、擋矸板Ⅱ、擋矸板Ⅲ等構成，基準架的防滑部分由滑座、千斤頂、錨鏈等構成。
2.按權利要求1所述一種急傾斜煤層液壓支架，其特徵是頂梁、立柱、底座連接呈倒梯形結構，側臂、連杆(2個)和底座組成四連杆機構。
3.按權利要求1所述一種急傾斜煤層液壓支架，其特徵是擋矸板與頂梁呈一定夾角，擋矸板上部與滑軸一端銷連接，滑軸的另一端與後頂梁滑動連接，後頂梁由銷軸固定在頂梁上；擋矸板下部與擋矸梁的一側銷連接，擋矸梁的另一側與轉架固定連接。
專利摘要本實用新型是一種急傾斜煤層液壓支架，適用於煤礦井下急傾斜煤層走向長壁機械化開採支護頂板。該支架由擋矸板、滑軸、後頂梁、側臂、連杆、頂梁、液壓總成、立柱、前梁千斤頂、前梁、擋矸梁、轉架、調架千斤頂、推移千斤頂、底座、鉸接橫梁等組成。使用該支架可以實現急傾斜煤層採煤工藝中的落、裝、運煤，支護及頂板管理的全部機械化，減輕工人勞動強度，改善工人安全條件，提高生產效率。
文檔編號E21D17/04GK2142498SQ9222057
公開日1993年9月22日 申請日期1992年10月22日 優先權日1992年10月22日
發明者劉達綮, 欒德懷, 曲良軍, 劉承翔 申請人:煤炭科學研究總院重慶分院