一種矸石充填開採液壓支架的製作方法

2023-05-04 20:31:46

專利名稱：一種矸石充填開採液壓支架的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及煤礦地下綜採工作面支護設備領域，特別是涉及一種將矸石在井下直接充填至綜採工作面採空區並將矸石進行夯實的矸石充填液壓支架。
背景技術：
煤炭行業是排汙耗能的主要行業，已被國家列為節能減排的重點行業。實施矸石充填開採，可以把煤礦生產過程中所產生的矸石全部回填到採空區內，減少排矸費用，解決地面矸石山佔地及治理問題，消除矸石山自燃釋放有害氣體汙染大氣環境的汙染源。同時，可以最大限度的減少地面沉降，保護地面耕地和建築物的安全穩定，實現在工廠不破壞、村莊不搬遷的條件下，對部分永久煤柱、邊角煤和建築物下壓煤的安全回採，提高煤炭資源的回收率。實現綜採工作面矸石充填開採，需要不斷地向採空區輸送經過粉碎的矸石填充物，同時需要保護充填作業操作人員的安全，因此人們設計了多種矸石充填液壓支架。中國專利ZL2005100436^. 5「充填矸石液壓支架」提出了一種充填矸石液壓支架， 該液壓支架尾梁下懸掛刮板輸送機溜槽，溜槽槽板上有漏矸孔，利用刮板輸送機向採空區輸送矸石，依靠矸石的自然堆積對採空區進行填充，但是由於該充填矸石液壓支架在高度方向上機械結構的限制，在採空區頂板與填充體之間留有較大間隙，矸石填充體無法接觸頂板，而且矸石填充體鬆散係數大，充填效果不理想，地面仍然會有較大沉陷。中國專利ZL200720034M9. X 「充填開採液壓支架」提出了另一種充填開採液壓支架。該液壓支架在刮板輸送機下方設置傾斜鉸接在底座上的可伸縮的夯實千斤頂及鏟板， 利用該機構對自然堆積在採空區的填充物進行夯實。由於填充物從輸送機溜槽槽板的落料孔落下來後自然堆積，採空區頂板與填充體間有較大間隙，利用該充填開採液壓支架的鏟板進行夯實時，首先必須利用鏟板把填充物往採空區斜上方頂板方向的間隙部位進行推移，當填充物推到斜上方後，填充物接觸頂板並進行夯實，但是隨著夯實千斤頂的回縮，鏟板沿原運動軌跡的反方向返回原來位置，填充物在自身重力作用下回落，頂板與填充物間重新出現間隙，夯實作用效果消失。當對中部填充物進行夯實時，在鏟板的作用力下，由於採空區頂部存在間隙，填充物向上方拱起，但隨著鏟板的回縮，填充物在自身重力作用下重新回落，夯實作用效果不明顯，只能使採空區底部的填充物達到一定的夯實效果。所以說， 該充填開採液壓支架並沒有解決專利ZL2005100436^. 5所存在的技術難題，採空區中、頂部填充體的鬆散係數仍然較大，在採空區頂板與填充體之間仍然存在著一定的間隙，充填效果仍然不理想，地面仍然會有較大沉陷。由於目前設計開發的充填開採液壓支架存在以上所提出的無法保證接頂及夯實強度差的問題，所以限制了充填開採採煤工藝在「三下」開採中的應用，大量的「三下」壓煤無法進行開採，造成了嚴重的資源浪費
實用新型內容
[0007]本實用新型的目的在於提供一種矸石充填開採液壓支架，以提高矸石填充體在採空區的接頂效果和填充密實度，增強矸石填充體對採空區頂板的支護強度。本實用新型的技術方案是一種矸石充填開採液壓支架，包括底座和頂梁，所述頂梁和底座之間由立柱連接， 所述頂梁前端設有前探梁，所述頂梁後端設有刮板輸送機，所述頂梁後端還通過伸縮千斤頂連接有內伸縮式擠壓鏟板，伸縮千斤頂水平設置；所述底座後側通過第一、第二擠壓千斤頂與擠壓板連接，第一擠壓千斤頂水平設置。所述擠壓板包括擠壓板本體、伸縮板和升降千斤頂，所述伸縮板位於擠壓板本體內，所述伸縮板與升降千斤頂驅動連接。所述伸縮板與擠壓板本體滑動連接。所述的內伸縮式擠壓鏟板通過伸縮千斤頂與頂粱滑動連接。所述內伸縮式擠壓鏟板具有傾角。所述第二擠壓千斤頂傾斜設置，且與擠壓板中部鉸接。本實用新型針對現有充填液壓支架在擠壓機構上存在的壓實程度不高，接頂效果不好，中、頂部充填體鬆散係數仍然較大等缺陷，本實用新型在液壓支架底座後方增加由四根擠壓千斤頂驅動的高度可伸縮的擠壓板，並在頂梁後端增加內伸縮式擠壓鏟板。擠壓板傾斜角度為向液壓支架側傾斜時，擠壓板往採空區方向推移可以實現向採空區輸送填充料並夯實，當物料拱起後，由內伸縮式擠壓鏟板向採空區頂部輸送填充料並進行夯實。利用第一、第二擠壓千斤頂活塞杆的伸縮來調整擠壓板角度，使擠壓板角度為向採空區側傾斜，可以使後部擠壓板在擠壓時能擺動到接近矸石填充料自然堆積安息角的角度，達到最大壓實程度。利用擠壓板和內伸縮式擠壓鏟板對採空區中、頂部及底部矸石填充體的聯合局部及整體擠壓作用，實現矸石填充體在採空區良好的接頂效果，提高矸石填充體在採空區的填充密實度，使矸石填充體達到最大壓實程度，增強矸石填充體對採空區頂板的支護強度， 確保充填開採的工作效果。本實用新型的優點一、擠壓板為可伸縮式，通過擠壓板高度的調節，使本實用新型可以適應工作面採高的變化；二、擠壓板在第一、第二擠壓千斤頂的活塞杆的伸縮作用下可實現整體平移及擺動擠壓運動，對採空區中、下部矸石填充體進行擠壓，同時刮板輸送機可以向採空區側不斷補充矸石填充物，以滿足不斷向後方推移、壓實矸石所需要的矸石填充量。三、當中部矸石填充體在擠壓板作用下拱起時，內伸縮式擠壓鏟板在伸縮千斤頂的作用下作往復擠壓運動，使矸石能夠密實接觸採空區頂板，內伸縮式擠壓鏟板板面具有一定的傾角，可以進一步提高頂部矸石填充體的接頂效果。四、在擠壓板和內伸縮式擠壓鏟板的聯合局部及整體擠壓作用下，既可以實現矸石在採空區良好的接頂效果，又可以提高矸石在採空區的填充密實度，提高矸石填充體對頂板的支護強度高，有效地防止地面沉陷。相比較之下，中國專利ZL2005100436 . 5 「充填矸石液壓支架」中尾梁末端設置的輸送機護板，底座後端設的支架護板，它們的作用是擋矸和掩護，不能移動，而本實用新型採用可以整體平移和往復擺動的擠壓板和內伸縮式擠壓鏟板的夯實機構，對矸石填充體進行擠壓，同時使填充體達到良好的接頂效果。相對於中國專利ZL200720034M9. X「充填開採液壓支架」，它雖然採用夯實千斤頂推動鏟板，對下落的充填材料進行壓緊夯實，但是鏟板的作業面積小，鬆散的矸石堆不容易被擠壓，鏟板擠壓處以外的煤矸石容易重新脫落鬆散，同時，隨著夯實千斤頂向頂板方向的擺動，夯實千斤頂端部的鏟板傾角增加，當夯實千斤頂向頂板方向推移壓緊矸石填充物時， 實際對填充物起到升舉作用，當夯實千斤頂回縮時，矸石填充物隨之回落。而本實用新型的夯實機構由安裝在底座上的可整體平移和擺動的擠壓板及安裝在頂梁上的內伸縮式擠壓鏟板組成，而且擠壓鏟板在矸石充填的整個過程中，鏟板傾角始終保持不變。擠壓板的平移及擺動可以對採空區下、中部矸石填充體進行推移擠壓，當中部矸石填充體拱起時，利用內伸縮式擠壓鏟板的水平推移擠壓作用，可以使矸石填充體充分接觸頂板並達到最大壓實程度。總之，在擠壓板及內伸縮式擠壓鏟板的聯合局部及整體擠壓作用下，既可以實現矸石在採空區良好的接頂效果，又可以提高矸石在採空區的填充密實度。本實用新型解決了目前現有充填開採液壓支架設備所存在的無法保證填充物接頂及夯實強度差的問題，利用矸石填充體實現了對採空區頂板的高強度支護，有效地消除了地面沉陷問題，實現了在工廠不破壞，村莊不搬遷的條件下，對部分永久煤柱、邊角煤和建築物下壓煤的安全回採，提高了煤炭資源的回收率。本實用新型也適用於粉煤灰、河沙、 黃土等多種固體填充物。

圖1是本實用新型的結構示意圖；圖2是底座的結構示意圖；圖3是內伸縮式擠壓鏟板伸出時、擠壓板平移以及擺動時的結構示意圖；圖4是內伸縮式擠壓鏟板的結構示意圖；圖5是圖4的左視圖；圖6是圖4的俯視圖。
具體實施方式
如圖1所示，本實用新型包括底座13和頂梁2，底座13和頂梁2之間由四根立柱 3連接支撐，立柱3採用液壓缸，底座13和頂梁2之間還設有支撐連杆機構14，立柱3的液壓缸伸縮時，支撐連杆機構14隨之上升或下降，起到穩定支撐的作用。頂梁2左側連接有前探梁1。頂梁2右端設有滑槽，滑槽內滑動連接有內伸縮式擠壓鏟板7，內伸縮式擠壓鏟板7由水平設置的伸縮千斤頂5驅動，作往復擠壓運動。在頂梁 2右側下方用圓環鏈6懸掛有刮板輸送機4，刮板輸送機4開有漏矸孔。如圖2所示，底座13通過第一擠壓千斤頂11、第二擠壓千斤頂12與擠壓板10連接，第一擠壓千斤頂11、第二擠壓千斤頂12均為液壓缸。擠壓板10包括擠壓板本體15、伸縮板8和升降千斤頂9。擠壓板10下側設有升降千斤頂9，上側設有伸縮板8，伸縮板8位於擠壓板本體15內，擠壓板本體15內設有滑槽，伸縮板8可沿擠壓板10的滑槽滑動，伸縮板8下端與升降千斤頂9連接，在升降千斤頂9驅動下伸出或者縮回，升降千斤頂9活塞杆的伸縮可以調節伸縮板8的伸縮量，實現對擠壓板10擠壓高度的調節。如圖1所示，第一擠壓千斤頂11水平設置，左端與底座13連接，右端的活塞杆與擠壓板本體15的下端部鉸接。第二擠壓千斤頂12傾斜設置，鉸接在擠壓板本體15的中部， 第二擠壓千斤頂12伸縮時可以使擠壓板本體15繞第一擠壓千斤頂11和擠壓板本體15的鉸接處來回擺動。擠壓板10在第一擠壓千斤頂11、第二擠壓千斤頂12的作用下，可以作整體平移及擺動擠壓運動。如圖3所示，第一擠壓千斤頂11、第二擠壓千斤頂12的活塞杆的伸縮可實現擠壓板10對採空區中、下部矸石填充體的擠壓，同時刮板輸送機4向採空區側不斷補充矸石填充物，以滿足不斷向後方推移、壓實矸石所需要的矸石填充量。當中部矸石填充體在擠壓板 10作用下拱起時，利用內伸縮式擠壓鏟板7實現對採空區頂部矸石填充體的推移擠壓。如圖4、5、6所示，內伸縮式擠壓鏟板7板面具有一定的傾角(指外側表面與水平方向的夾角， 一般採用70° -80° )，可以進一步提高頂部矸石填充體的接頂效果。在擠壓板10和內伸縮式擠壓鏟板7的聯合局部及整體擠壓作用下，既可以提高矸石在採空區的填充密實度， 又可以實現矸石在採空區良好的接頂效果，增強矸石填充體對採空區頂板的支護強度。
權利要求1.一種矸石充填開採液壓支架，包括底座和頂梁，所述頂梁和底座之間由立柱連接， 所述頂梁前端設有前探梁，所述頂梁後端設有刮板輸送機，其特徵在於所述頂梁後端還通過伸縮千斤頂連接有內伸縮式擠壓鏟板，伸縮千斤頂水平設置；所述底座後側通過第一、第二擠壓千斤頂與擠壓板連接，第一擠壓千斤頂水平設置。
2.根據權利要求1所述的矸石充填開採液壓支架，其特徵在於所述擠壓板包括擠壓板本體、伸縮板和升降千斤頂，所述伸縮板位於擠壓板本體內，所述伸縮板與升降千斤頂驅動連接。
3.根據權利要求2所述的矸石充填開採液壓支架，其特徵在於所述伸縮板與擠壓板本體滑動連接。
4.根據權利要求1或2所述的矸石充填開採液壓支架，其特徵在於所述的內伸縮式擠壓鏟板通過伸縮千斤頂與頂粱滑動連接。
5.根據權利要求1或2所述的矸石充填開採液壓支架，其特徵在於所述內伸縮式擠壓鏟板具有傾角。
6.根據權利要求1或2所述的矸石充填開採液壓支架，其特徵在於所述第二擠壓千斤頂傾斜設置，且與擠壓板中部鉸接。
7.根據權利要求4所述的矸石充填開採液壓支架，其特徵在於所述第二擠壓千斤頂傾斜設置，且與擠壓板中部鉸接。
專利摘要本實用新型公開了一種矸石充填開採液壓支架，包括底座和頂梁，所述頂梁和底座之間由立柱連接，所述頂梁前端設有前探梁，所述頂梁後端設有刮板輸送機，所述頂梁後端還通過伸縮千斤頂連接有內伸縮式擠壓鏟板，伸縮千斤頂水平設置；所述底座後側通過第一、第二擠壓千斤頂與擠壓板連接，第一擠壓千斤頂水平設置。本實用新型解決了目前現有充填開採液壓支架設備所存在的無法保證填充物接頂及夯實強度差的問題，利用矸石填充體實現了對採空區頂板的高強度支護，有效地消除了地面沉陷問題，實現了在工廠不破壞，村莊不搬遷的條件下，對部分永久煤柱、邊角煤和建築物下壓煤的安全回採，提高了煤炭資源的回收率。
文檔編號E21D23/04GK202012363SQ20112004168
公開日2011年10月19日 申請日期2011年2月18日 優先權日2011年2月18日
發明者李東印, 李化敏, 熊祖強, 過永鋒, 韓曉明 申請人:河南理工大學