CN1015318B - 机械化支架设备 - Google Patents

Abstract

一种机械化支架设备，包括底座(1)和掩护梁(2)，其盖板2在采空区与底座(1)铰接，而在工作面与装有护邦装置(15)的顶梁(11)铰接。在工作面区掩护梁(2)的洞口装有出煤槽(18)，它可以借助液压千斤顶(22)在垂直面内转动。在掩护梁(2)上靠采空区还装有节煤装置(33)。在出煤槽(18)上靠掩护梁(2)的一边相对于纵轴对称地铰接着至少两个碎煤器(28)，安放在掩护梁(2)上开的通孔内。

Description

本发明涉及一种采矿设备，具体说来，涉及一种机械化支架设备。

本发明最适合于作为采煤用的机械化支架，可用于地下开采厚的缓倾斜、倾斜和陡峭煤层时，采煤和处理顶板，并将上部煤层机械化放落在工作面传送带上。

已有一种较广泛使用的机械化支架设备（见弗.别拉，“维斯别尔姆煤矿中顶板崩落开采法用的BX-730型支撑设备”，№.11，1983，BANYASZAT，P。728～732），这种设备由底座和掩护梁组成。设备的掩护梁在崩落区借助连杆与底座铰接，而在工作面区与顶梁铰接。顶梁装有护邦装置。该设备在掩护梁与底座之间装有至少一个液压支柱，并与二者铰接。在工作面区掩护梁的洞口设有出煤槽，其一端固定在掩护梁上，出煤槽可在垂直面转动，并与铰接在底座上的液压千斤顶连接。

这种机械化支架设备的结构使有可能采掘厚煤层，并由上部煤层出煤。然而该设备出煤槽侧壁煤层的松动和破碎工序与出煤工序重合，因而不仅使上部煤层移动，同时也使已破碎的顶板矸石移动，在每次循环开启和关闭出煤槽时这些矸石不可避免地滑向掩护梁的洞口，这是因为掩护梁在垂直面内的升降是绕其崩落部分转动来实现的，从而掩护梁沿其长度方向各部分的移动速度不同，其结果是上部煤层与煤体断开，并在放落的煤层中充满细碎的矸石组分，并在其各段之间形成裂口和裂缝。所有这些情况最终导致矸石与位于顶板上煤的掺混，从而降低了所采煤的品级和质量。

上述机械化支架设备的结构要求采用钻孔-爆破作业来破碎上部煤层，在甲烷和粉尘含量高的矿井中这是不允许的，因为这种作业会引起爆炸事故。

本发明的目的是提供一种机械化支架设备，其结构特征使得在采掘厚煤层时，可以通过提高上部煤层的出煤效率来扩大它的使用范围，同时还具有相应缩小了设备的尺寸和重量，提高了生产率和操作十分安全可靠的优点。

本发明上述目的可以用如下措施来达到，机械化支架设备包括底座和掩护梁，掩护梁在采空区借助连杆铰接在底座上，而在工作面与装有护邦装置的顶梁铰接，在掩护梁和底座之间还装有至少一个液压支柱，并与二者铰接固定，此外在工作面区掩护梁的洞口装有出煤槽，其一端固定在掩护梁上，并可以在垂直面内转动，它还与铰接在底座上的液压千斤顶连接，本发明的设备还具有节煤装置，它安装在掩护梁上靠采空区一边，此外还具有至少两 个碎煤器，它们相对于出煤槽的纵轴对称排列，并铰接在出煤槽上对着掩护梁的一边和位于掩护梁上开的通孔内。

节煤装置被制成箱形挡板是适宜的，它与伸缩式液压千斤顶的执行元件连接，而液压千斤顶位于此箱形挡板的内部并固定在掩护梁上。

本设备的这种结构特征使得煤的损耗和煤与崩落矸石的掺混降至最低。此外，本设备可用于破碎上部煤层，其方法是在箱形挡板处于降低和升高位置时，操作掩护梁和出煤槽而对上部煤层施加一个交变载荷。

在出煤槽底部对着掩护梁一边设置两个闸门是适宜的，每一个闸门制成浆片状，它的转动轴垂直于出煤槽的底部，并与装在出煤槽内靠底座一边的辅助液压千斤顶的执行元件相连接。

在出煤槽上装上闸门就使得有可能在出煤过程中的任何时刻，例如由顶板涌出大块矸石时中断出来。闸门装置在两闸门张开所要求的角度时，还可破碎大的煤块和限制浮在出煤槽上的矸石的进入，从而就降低了煤耗和煤的贫化。

在出煤槽上靠底座一边最好安装上振动器。

这样做可在碎煤器插入以及往工作面传送带上放落煤时，提高破碎上部煤层的效率。此外，在出煤槽上靠底座一边安装振动器大大节约了机械化支架设备的工作空间和保证了容易接近机构。

可以在工作面区掩护梁洞口安装板闸门，使其有可能绕出煤槽的转动轴转动，并与振动器一起作用。

在机械化支架设备的结构中安装转动的板闸门，就可以将破碎上部煤层和将其往传送带上放落两个过程分开，因为出煤槽和碎煤器的升降操作可在关闭掩护梁洞口和联合采煤机每次循环后实现，而在此联合采煤机3～4次循环后才进行出煤。这种将准备工序和上部煤层出煤工序分开进行以及出煤工序本身都能提高机械化支架设备的工作效率。

在出煤槽出煤区的每个侧壁边缘最好制出垂直的尖头凸台，其刃口朝着盖板一边。

此外，必须使碎煤器制成刀具状，其切削部分应具有尖矛形，而顶梁朝向掩护梁一边应制成尖头形。

出煤槽的两侧壁制成刃状和顶梁两边制成尖头，保证了上部煤层有效的松动和破碎，在碎煤器切削部分积极地作用下破碎成便于运输的块状。

本发明的机械化支架设备提供的结构，保证了到达准备报废的顶板下煤层的工艺性，以及根据煤层厚度来建立回采垂直选煤区。该设备可保证将煤放落在工作面传送带上时，均匀和定向地下沉上部煤层以达到限制煤和矸石掺混的目的，以及使上工作面和下工作面的采煤工艺操作同时进行。此外，本发明的机械化支架设备还可以采用按煤层厚度分隔回采区的方法提高工作面的可采区（面积）。

下面通过具体实施例和附图对本发明进行详尽的解释，其中：

图1示出了本发明的机械化支架设备的主视图;

图2示出了本发明的机械化支架设备（配置了闸门）的俯视图;

图3示出了本发明的机械化支架设备的俯视图;

图4示出了本发明的机械化支架设备配置了振动器;

图5示出了带闸门的出煤槽;

图6示出了本发明的机械化支架设备在回采工作面的原始状态;

图7示出了机械化支架设备在回采第一条煤带后和托住上层煤层（即下工作面顶板）的状态;

图8示出了机械化支架设备在回采第三条煤带和卸掉上部煤层后的状态;

图9示出了机械化支架设备在出煤槽侧壁破碎上部煤层时的状态;

图10示出了机械化支架设备在顶梁粉碎上部煤层大煤块时的状态;

图11示出了机械化支架设备在将粉碎的上部煤层放落到工作面传送带上时的状态。

机械化支架设备包括底座1（图1）和掩护梁2。底座是一种箱式截面的刚性结构。底座1在靠采空区一边设有突耳，连杆3、4与其铰接在一起。

掩护梁2制成承载框架的形式，它由纵梁5、6（图2）与横梁7、8相互连接组成。掩护梁2上靠采空区一边开有洞口9，以及在靠工作面一边开有洞口10（图3）。掩护梁靠采空区一边借助连杆3、4（图1）与底座1铰接，而靠工作面这边掩护梁2上铰接有顶梁11。

顶梁11为一箱式结构，它的伸缩元件12带有尖头采掘工具13和辅助破碎元件14，破碎元件14也制成尖头状，其刃尖对着盖板2的一边。在伸缩元件12 上铰接有护邦装置15，而护邦装置15又与装在顶梁11上的液压千斤顶16的执行元件连接。

顶梁11的两端都制成尖头状，与现有的机械化支架相比，其优点是在煤落到工作区传送带17上前，可将上述煤层的大块煤补充破碎。顶梁11的这种结构对于采用带类似部件的机械化支架在可伸缩的掩护梁下（未示出）回采急倾斜煤层是一种合理的解决方案。

护邦装置15用于支撑工作面，使其避免在矿体压力下滑陷和倒塌，当矿体压力值大时，其水平分力值也相当大，护邦装置15还具有推挡位于工作面前壁煤体中一定厚度的垂直层的功能。

在掩护梁2的洞口10（图2）装有出煤槽18，它为箱形金属结构，相应由上板和下板19、20（形成箱底）和侧壁21（图1）组成。出煤槽18的一端铰接在掩护梁2上，它可以在垂直面转动，并与铰接在底座1上的液压千斤顶22的执行件连接。

在卸煤区出煤槽18侧壁（21）的边缘设置了尖头凸台23，其尖刃对着掩护梁2这边。在选择出煤槽侧壁21和掩护梁2侧面的高度时，要考虑到将出煤槽18降至最低位置由上部煤层出煤时不至于撒煤。

掩护梁2在靠工作面区的洞口10（图3）外装有板闸门24，它可以绕出煤槽18的转动轴转动。板闸门24也可以具有单独的转动轴（未示出），及传动系统（未示出），与出煤槽18的传动系统分开，该板闸阀24仅在由上部煤层出煤时和停止出煤时才开启和关闭。

为了加速破碎和由上部煤层出煤的过程，在出煤槽18上靠底座1的一边装有振动器25（图4）。振动器25可对出煤槽18和板闸门24作用，即对它们施加振荡力。在靠底座1的一边安装振动器25大大节约了机械化支架的工作空间和保证了易于对振动器25进行维修操作。

在纵梁5、6（图23）上开有两个通孔26和27，每个通孔中放置有碎煤器28（图1），它的一端铰接在出煤槽18上。碎煤器28为一种刀具，其切削部分29制成尖予。切削部分29的形状和几何参数取决于当地煤的物理-机械性能。

在出煤槽18对着掩护梁2的一边，装有两个闸门30（图2）。每个闸门为浆片状，其转动轴31（图5）垂直于出煤槽18底部的上板19，并与安装在上板19靠底座1一边的辅助液压千斤顶32的执行元件连接。将两个闸门30以一定角度固定，并升起（或降低）出煤槽18，即可用这两个闸门实现上部煤层的破碎和放落。

在机械化支架上设置有节煤装置33（图1），它装于盖板靠崩落区的洞口9（图3）内。节煤装置33（图1）由箱形挡板34与伸缩式液压千斤顶35的执行元件连接组成，液压千斤顶35位于箱形挡板34内部并固定在掩护梁2上。箱形挡板34可以按伸缩式液压千斤顶35的行程伸出1.0～1.5米。这个挡板34用于限制崩落的矸石混入机械化支架的回采空间以及顶板下煤层的煤落入崩落区。

机械化支架设备的支撑和卸载借助液压支柱36来实现，它的一端装在底座1上，而另一端装在掩护梁2上。

在用联合采煤机（未示出）回采完规定的煤层带后，使用固定在底座1上的液压千斤顶37使机械化支架设备移动。

顶梁11由液压千斤顶38操纵。为了将顶梁11固定在最低位置，在顶梁11和掩护梁2上均设置了限动器39。

机械化支架设备的工作按双工作面回采厚煤层全厚度工艺进行，并可用机械化方式将上部煤层放落在工作面传送带17上。

回采工作面分为下工作面40（图6）和上工作面41。用联合采煤机（未示出）由下工作面40采掘煤的高度为3.5～4.5米。在联合采煤机通过后，用液压千斤顶38（图1）使顶梁11脱离支撑，在必要时可用液压支柱36使支架整个设备卸载。在联合采煤机通过后，利用顶梁11的伸缩元件12进行下工作面40的顶板露出部分42的支护（底托）（图7）。然后分别用液压千斤顶38（图1）和液压支柱36重新进行顶梁11和整个设备的支撑。同时用由液压千斤顶16带动的护邦装置15支护工作面前壁43（图7）。这时由上部煤层下沉的煤块和煤体可由顶梁11的伸缩元件12上的尖头采掘工具13来劈开。

联合采煤机通过后，顺序的机械支架设备向工作面传送带17移动的距离，等于工作面传送带17的弯度。为此可借助液压支柱36和液压千斤顶38分别使顶梁11和掩护梁2卸载和启动液压千斤顶37来移动支架设备。然后，顶梁11的伸缩元件12回复到原始位置，而护邦装置15重新占据工作面前壁43（图6）的支撑位置。

这样由下工作面40回采煤的上述过程重复3～4 次。这时碎煤器28（图1）和节煤装置33处于最低位置，即图6、7所示的降下状态，而板闸门24（图6）总是在工作面区盖住洞口10（图3）。出煤槽18（图6）升起的高度不超出该支架设备的外廓尺寸。这样做的目的是不使机械化支架设备在移动时遭受上部煤层的阻力。

在上工作面41（图8）的上部煤层（顶板下煤层或层间煤层）可用碎煤器28进行粉碎，方法是借助液压千斤顶22将出煤槽18（图1）升到必须高度时，使碎煤器28伸入煤体中，这时碎煤器28（图8）在上部煤层中的伸入量应根据当地煤床情况，取决于煤的硬度。

当将出煤槽18升至最高位置（如图9所示）时，上部煤层的补充破碎可由具有垂直尖头凸台23的出煤槽18的侧壁21（图1）来完成。这时碎煤器28可以暂时与出煤槽18（图9）脱开，收进于盖板2之下，这可以通过操作液压千斤顶22将出煤槽18降下来做到。

阻滞在两个侧壁21（图1）之间的太大的煤块以及挂块可由板闸门24继续进行破碎，这一作用是在振动器25（图4）的帮助下达到的，特别是机械化支架在位于上倾的煤层回采工作面工作时，振动器与板闸门结合起来起到振动出煤机构的作用。

阻滞在工作面前壁43（图10）中的大煤块（在工作面与盖板之间的，以及在不合适的位置的，即碎煤器28触及不到的区域内的大煤块），可由顶梁11的补充破碎元件14来破碎，这时顶梁11被液压千斤顶38（图1）转至最低位置，破碎方法是用液压支柱36将掩护梁2和顶梁11一起升起和降低。这时顶梁11在与限动器39接触时就被牢固的定位。

闸门30（图5）可用来作为上部煤层中太大煤块的补充破碎元件，在出煤槽18升起到一定角度时，闸门可被液压千斤顶32推动绕轴31转动。

放落上部煤层的已破碎煤的方法是借助液压千斤顶22，将出煤槽18（图11）降至最低位置。这时如存在矸石由采空区涌向工作面区的危险性，可借助伸缩式液压千斤顶35（图1）将箱形挡板34升起，从而减少了煤的损失。在必要时，如在支架设备要移动时，节煤装置33收于掩护梁内进行运输。

机械化支架设备的上述结构使得有可能在通过连杆3、4为支架设备卸载时使掩护梁2实现匀速垂直移动。这时在同时启动液压千斤顶22和液压支柱36的情况下出煤槽18也以同样方式移动。这就使上部煤层有可能垂直下沉。上部煤层的断裂是沿由于碎煤器28伸入煤体而形成的环形裂纹或切割线产生。同时，出煤和上部煤层的破碎过程是在工作面区的洞口10（图3）经常关闭的情况下进行，如图6所示，这两个过程在时间上是不同步的，因此在联合采煤机（未示出）回采3～4条煤带的时间内，上部煤层在被破碎时仍停留在掩护梁2（图8）的上面。如图11所示，在洞口10（图3）开启时，同时落下的只是单纯的煤体，而由采空空间一边矸石的移动受到节煤装置33的阻挡，这样就大大提高了采掘煤的质量和品级。

在采掘夹有硬矸石的厚层硬煤时，可以采用增加掩护梁2，出煤槽18和节煤装置33这些装置数量的方法，来利用矿体压力的有利作用，这样有助于加速出煤过程和将上述煤层破碎为工艺组分。

采用上述具有这些多用途执行装置及元件的机械化支架设备，可以破碎任何强度和韧性的煤而无需使用钻孔-爆破作业，而在甲烷和粉尘含量高的煤矿中钻孔-爆炸作业是危险的。

Claims (6)

1、一种机械化支架设备，包括底座(1)和掩护梁(2)，其掩护梁(2)在采空区借助连杆(3、4)与底座(1)铰接，而在工作面区与装有护邦装置(15)的顶梁(11)铰接，在掩护梁(2)和底座(1)之间装有至少一个液压支柱(36)，并与二者铰接，在工作面区掩护梁(2)的洞口(10)装有出煤槽(18)，其一端固定在掩护梁(2)上并可在垂直面内转动，还与铰接在底座(1)上的液压千斤顶(22)连接，其特征在于在该设备的掩护梁(2)靠采空区一边装有节煤装置33，该节煤装置(33)制成箱形挡板(34)的形式，并与伸缩式液压千斤顶(35)的执行元件相连接，该千斤顶位于箱形挡板(34)的内部并固定在掩护梁(2)上。该设备还具有至少两个碎煤器(28)，它们相对于出煤槽(18)的纵轴对称安装，并铰接在出煤槽(18)上对着掩护梁(2)的一边，其位置在掩护梁(2)上开的通孔(26、27)之中。

2、根据权利要求1的设备，其特征在于在出煤槽（18）底部对着掩护梁（2）的一边装有两个闸门（30），构制成浆片状，其转动轴（31）垂直于出煤槽（18）的底部，并与辅助液压千斤顶（32）的执行元件相连接，该千斤顶（32）安装在出煤槽（18）靠底座（1）的一边。

3、根据权利要求1的设备，其特征在于在出煤槽（18）上靠底座（1）的一边装有振动器（25）。

4、根据权利要求1或3的设备，其特征在于在工作面区掩护梁（2）的洞口（10）内，安装有可以绕出煤槽（18）转动轴转动的板闸门（24），它与振动器（25）共同起作用。

5、根据权利要求1的设备，其特征在于在卸煤区出煤槽（18）的每个侧壁（21）的边缘，均制有垂直尖头凸台（23），它的刀刃朝向掩护梁（2）一边。

6、根据权利要求1的设备，其特征在于碎煤器（28）为刀具，它的切削部分（29）具有尖矛形，而顶梁（11）朝向掩护梁（2）的一边制成尖头状。

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