CN101560883B - 沿空留巷作业模架 - Google Patents
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Abstract
一种沿空留巷作业模架，它有效地克服了现有支护装置存在的模板整体性不强等缺点，包括沿工作面铺设的采煤设备、由顶梁和底座并通过四连杆机构连接和液压立柱支撑构成的挡板支架、沿采空区留砌充填墙体正前方设置的充填模箱，其技术要点是：挡板支架的底座通过液压缸和连接头与充填模箱相连，挡板支架靠采空区一侧的后部设置移动式上挡板和下档板，顶梁尾端铰接在后顶梁端部，顶梁底部与底座后部通过液压立柱铰接在一起。其结构设计合理，操作安全、方便，使立模和移模装置既相互独立，又互相衔接，既能掩护并配合采煤设备进行正常采煤和顶板支护并行作业，显著提高其整体性和机械化程度，又能在巷旁隔离采空区形成一道条带状规则墙体。
Description
技术领域
本发明涉及一种煤矿井下采煤用的支护装置，特别是一种适用于任何形式的沿空留巷、巷旁充填等采区正常采煤支护作业的同时，在采空区的巷道一侧构筑充填墙体的沿空留巷作业模架。该装置属于煤炭开采机械制造领域。
背景技术
目前，据相关文献报导，国内、外对无煤柱开采(也称沿空留巷、巷旁充填或Y型通风)，通用流行的煤层开采工作面的回采采煤方法是沿空留巷充填支护方法，例如专利公开号为CN101117890A的“沿空留巷巷帮支护法”，就公开了一种在巷道一侧构筑墙体的方法。该方法中主要陈述了构筑墙体的材料和墙体的结构，并没有涉及如何在充填过程中使用能实现机械化作业的充填模板和支护装置。还有公开号为CN101033689A的“一种煤矿井下无煤柱回收方法”中，公开了一种先留设煤柱，然后开设通风钻孔，最终回收煤柱的方法。这种在煤柱中钻孔通风的方法，只有在煤的硬度较大的情况下才有可能实施，而且还有一定的通风风险，该方法中对煤柱的后期回收也存在回采巷道布置困难等实际问题。
本发明人曾针对现有采煤方法存在的问题，设计出如专利公开号为CN101289939A的“沿空留巷综合支护装置”，提供了完整的沿空留巷充填支护方法及设备来实现膏体混凝土在机械化充填模板中凝固成型，并且实现对充填区域实施机械化支护。但是它是一种由三个独立设备配合分别作用于充填墙体前、左、右侧，这种方式导致每次脱模移架后，重新立模时，设备之间的缝隙难以处理，膏体的流动性较好，导致外溢和对设备损坏比较严重。因此，现有采煤支护装置无法将充填模板和生产支护独立开，不能形成模板和支护支架的相对独立，难以实现充填体模板的整体性和现场的实用性。
发明内容
本发明的目的是提供一种沿空留巷作业模架，它有效地克服了现有支护装置存在的模板整体性不强，导致膏体外溢和损坏设备等缺点，其结构设计合理，操作安全、方便，使立模和移模装置既相互独立，又互相衔接，既能掩护并配合工作面运输机、采煤机、工作面液压支架等进行正常采煤和顶板支护并行作业，显著提高其整体性和机械化程度，又能在巷旁隔离采空区形成充填模腔，掩护膏体混凝土在充填模腔内凝固硬化，随着工作面的向前推进，在巷旁采空区上、下顶板之间形成一道条带状规则墙体。
本发明所采用的技术方案是：沿空留巷作业模架，包括沿工作面铺设的运输机、与运输机相连接的普通工作面液压支架、由顶梁和底座并通过四连杆机构连接和液压立柱支撑构成的挡板支架、沿采空区留砌充填墙的墙体正前方设置的充填模箱，其技术要点是：所述挡板支架的底座通过液压缸和连接头与所述充填模箱相连，挡板支架靠采空区一侧的后部设置移动式上挡板和下档板，所述上挡板和下档板延伸至所述充填模箱的外侧与采空区之间，并且与充填模箱的重合搭接长度不小于挡板支架的一个移架步距，所述顶梁尾端铰接在内设伸缩梁的后顶梁端部，顶梁底部与底座后部通过液压立柱铰接在一起，在伸缩梁下部的后顶梁箱体内，设置与侧护板铰接的侧推液压缸和侧推导杆；所述充填模箱的前下模箱通过模箱液压缸与前上模箱相连，巷侧下模箱通过模箱液压缸与巷侧上模箱相连，空侧下模箱通过模箱液压缸与空侧上模箱相连。
所述充填模箱的前下模箱的两端分别设有铰接孔，所述巷侧下模箱的一端设有铰接耳板，所述铰接耳板通过两个销轴与所述前下模箱的靠巷道一端相连接；所述空侧下模箱和空侧上模箱采用一端敞开的中空结构，敞开端设有铰接耳板，所述铰接耳板通过两个销轴与所述前下模箱的工作面一端相连接。
所述顶梁和后顶梁的箱体采用边缘带有间隔布置的销孔的盖板，所述顶梁和后顶梁的侧面箱体上固定有一条与盖板上的销孔一一对应的带销孔的连接板。
所述上档板的顶端带有一条状挂板，其上的销孔位置与所述连接板和盖板上的销孔相对应，所述挂板置于盖板和连接板之间，通过销轴将盖板、挂板和连接板连接起来，并用U形卡固定。
所述上档板内侧的垫块通过调整垫块和橡胶垫块以及螺栓与所述顶梁和后顶梁的箱体侧板上的螺栓孔固定。
所述底座后部铰接箱式小底座，所述底座的侧面上部边缘和所述箱式小底座的侧面上部及后部边缘设有带间隔螺栓孔的连接板，以及垂直于侧面的辅助连接板，所述下档板的垫块与所述连接板上的螺栓孔对齐后，用螺栓将所述下档板分别固定在所述底座和小底座上，所述底座和小底座上的辅助连接板与所述下档板内侧的耳板通过销轴连接。
所述组装在底座中间的推移液压缸一端与底座铰接、另一端与推杆铰接，布置在底座中间的所述推杆末端与所述推移液压缸连接，前端与所述连接头连接。
本发明具有的优点及积极效果是：由于本发明采用组合式挡板支架和充填模箱构成沿空留巷作业模架，综合利用了成熟的回采工艺和装备技术，其结构设计合理，所以能够充分发挥墙体充填模板和采煤生产支架的配合并行作业优势。因其将充填模板和采煤支护这两大功能有机结合起来，使得在这一模架内，机械化的立模和移模与前方的采煤和顶板支护是相互独立，互不影响，但又互相衔接，故显著提高其整体性和机械化程度，从而有效地克服了现有支护装置存在的模板整体性不强，导致膏体外溢和损坏设备等缺点。它能与工作面运输机、采煤机、工作面支架等同时进行采煤和顶板支护配合并行作业，能够实现无煤柱开采，且作业安全，操作方便。它可以在巷旁需要构筑充填墙的区域内，既能形成隔离采空区、掩护混凝土充填墙使其凝固硬化成规则墙体，又能掩护并配合工作面运输机、采煤机和液压支架等进行正常采煤生产。因此，可以广泛适用于各类形式的沿空留巷、巷旁充填工艺系统。
附图说明
以下结合附图对本发明作进一步描述。
图1是本发明的一种具体结构示意图。
图2是图1中充填模箱的A向视图。
图3是图2的右视图。
图4是图3的俯视图。
图5是图4中的D部局部放大视图。
图6是图4中的E部局部放大视图。
图7是图1沿B-B线的剖视图。
图8是图1沿C-C线的剖视图。
图9是图8中的一种档板支架的左视图。
图10是图9的F部局部放大视图。
图11是图9的G部局部放大视图。
图12是图8中档板支架的后顶梁的一种结构示意图。
图中序号说明：1挡板支架、2充填模箱、3普通工作面液压支架、4运输机、5煤层、6采空区、7充填墙体、8巷道、9液压缸、10连接头、11巷侧上模箱、12前上模箱、13空侧上模箱、14模箱液压缸、15巷侧下模箱、16前下模箱、17空侧下模箱、18销轴、19连接销孔、20加强筋、21板条状滑道、22板条状滑道、23顶梁、24后顶梁、25底座、26液压立柱、27四连杆机构、28液压立柱、29箱式小底座、30上挡板、31下档板、32推移液压缸、33推杆、34连接头、35连接板、36辅助连接板、37连接板、38螺栓孔、39侧推液压缸、40侧推导杆、41伸缩梁、42伸缩液压缸、43侧护板、44盖板、45挂板、46销轴、47垫块、48螺栓、49橡胶垫块、50调整垫块、51耳板、52销轴、53垫块、54螺栓。
具体实施方式
根据图1～2详细说明本发明的具体结构。
该沿空留巷模架配合沿工作面铺设的运输机4和普通工作面液压支架3一起工作，可布置在运输机4的机头或机尾、充填墙体7的前方。它可以根据实际需要设置成包括一架或多架挡板支架1和一套充填模箱2。其挡板支架1的底座25通过液压缸9和连接头10与充填模箱2的前下模箱16上的连接板相连，挡板支架1靠采空区6的一侧后部的上挡板30和下档板31延伸至充填模箱2的外侧与采空区6之间，并且与充填模箱2的重合搭接长度不小于挡板支架1的一个移架步距。挡板支架1的推杆33可以通过连接头34与运输机4相连。
充填模箱2位于充填墙体7正前方和挡板支架1后方的前下模箱16通过模箱液压缸14与前上模箱12相连；位于充填墙体7与巷道8之间的巷侧下模箱15通过模箱液压缸14与巷侧上模箱11相连；位于充填墙体7与采空区6之间的空侧下模箱17通过模箱液压缸14与空侧上模箱13相连，前下模箱16的两端分别设有铰接孔，巷侧下模箱15的一端设有铰接耳板，每个铰接耳板通过一个或两个销轴18与前下模箱16的靠巷道8一端相连接；空侧下模箱17和空侧上模箱13是一端敞开的中空结构，可容纳人员进出，敞开端设有铰接耳板，每个铰接耳板通过一个或两个销轴18与前下模箱16的靠工作面一端相连接。上述的上、下模箱的滑动配合面上设有板条状滑道21、22，与充填墙体7的接触面除外。
挡板支架1的顶梁23和底座25之间通过四连杆机构27连接和液压立柱26支撑，顶梁23尾端铰接后顶梁24，其底部通过液压立柱28与底座25后部相连，后顶梁24内设伸缩梁41，通过伸缩液压缸42与后顶梁24连接，在伸缩梁41下部的后顶梁24箱体内，设有侧推液压缸39和侧推导杆40，侧推液压缸39和侧推导杆40的一端铰接侧护板43；顶梁23和后顶梁24的箱体采用边缘带有间隔布置的销孔的盖板44，顶梁23和后顶梁24的侧面箱体上固定有一条与盖板44上的销孔一一对应的带销孔的连接板37，上档板30的顶端带有一条状挂板45，其上的销孔位置与连接板37和盖板44上的销孔相对应，挂板45置于盖板44和连接板37之间，通过销轴46将盖板44、挂板45和连接板37连接起来，并用U形卡固定；连接后，将上档板30内侧的垫块47通过调整垫块50和橡胶垫块49以及螺栓48与顶梁23和后顶梁24的箱体侧板上的螺栓孔38固定；底座25后部铰接箱式小底座29，安装后其侧面与底座侧面在同一与采空区相邻的平面内，底座25的侧面上部边缘和箱式小底座29的侧面上部及后部边缘设有带间隔螺栓孔的连接板35，以及垂直于侧面的辅助连接板36，下档板31的垫块53与连接板35上的螺栓孔对齐后用螺栓54将下档板31分别固定在底座25和小底座29上，底座25和小底座29上的辅助连接板36与下档板31内侧的耳板51通过销轴52连接。组装在底座25中间的推移液压缸32一端与底座25铰接、另一端与推杆33铰接，布置在底座25中间的推杆33末端与推移液压缸32连接，前端与连接头34连接。
具体操作步骤是：所采用的运输机4、采煤机和工作面液压支架3的布置情况与一般煤矿回采工作面的设备布置相同。在工作面端头巷道8内沿采空区6留砌充填墙体7的正前方，布置充填模箱2，充填模箱2的大小根据所留砌墙体的宽度和高度进行设计，并根据充填模箱2的宽度、端头区域支护条件和运输机4的推移能力决定其前方布置几架挡板支架1。
本实施例中，充填模箱2的前面布置两架挡板支架1，挡板支架1的底座25通过液压缸9和连接头10与充填模箱2相连，挡板支架1的推杆33通过连接头34与运输机4相连。各部件按照前述内容连接好以后，即可开始充填与采煤作业。
默认初始状态为挡板支架1和工作面都支撑住顶板，挡板支架1的推杆33为缩回状态，充填模箱2与挡板支架1之间的液压缸9为收回状态，充填模箱2在模箱液压缸14的作用下，将巷侧上模箱11、前上模箱12和空侧上模箱13分别支撑住顶板。此时向充填模箱2内的由巷侧上、下模箱11、15，前上、下模箱12、16和空侧上、下模箱13、17围成的矩形区域内灌注充填料。充填完毕后，充填模箱2保持不动，等待充填料初凝。同时，工作面进行正常采煤作业。
采煤一个循环后，挡板支架1不动，在推移液压缸32的作用下，推杆33伸出，运输机4被向前推移一个步距，同时顶梁23前端的伸缩梁41伸出，进行第二个采煤循环。
第二个采煤循环结束后，挡板支架1的液压立柱26收回少许，至其顶梁23稍稍脱离顶板，在推移液压缸32作用下，推杆33收回。挡板支架1向前移动一个步距，液压立柱26升起，挡板支架1重新支撑顶板；同时，挡板支架1底座25后方的液压缸9伸出，保持充填模箱2原地不动，并将后顶梁24内的伸缩梁41伸出，支护挡板支架1与充填模箱2之间的空顶，挡板支架1顶梁23前端的伸缩梁41缩回；然后在推移液压缸32作用下，推杆33伸出，将运输机4推出一个步距，进行第三个采煤循环。
第三个采煤循环结束后，充填模箱2内的充填料完成初凝，具备移模条件，操纵降低模箱液压缸14，使巷侧上模箱11、前上模箱12和空侧上模箱13脱离顶板，收回液压缸9和后顶梁24内的伸缩梁41，使充填模箱2向前拉移一个步距。
挡板支架1的液压立柱26收回少许，至其顶梁23稍稍脱离顶板，在推移液压缸32作用下，推杆33收回，挡板支架1向前移动一个步距，液压立柱26升起，挡板支架1重新支撑顶板；同时保持液压缸9和后顶梁24的收回状态，则充填模箱2又向前移动了一个步距。
再操纵推移液压缸32，将运输机4向前推出一个步距，然后重复上一步骤，则使挡板支架1和充填模箱2再向前移动一个步距，然后升起模箱液压缸14，使巷侧上模箱11、前上模箱12和空侧上模箱13支撑顶板。
至此，完成三个采煤循环和一次充填，为下一次充填和凝固做好准备。
Claims (7)
1.一种沿空留巷作业模架，包括沿工作面铺设的运输机、与运输机相连接的普通工作面液压支架、由顶梁和底座并通过四连杆机构连接和液压立柱支撑构成的挡板支架、沿采空区留砌充填墙的墙体正前方设置的充填模箱，其特征在于：所述挡板支架的底座通过液压缸和连接头与所述充填模箱相连，挡板支架靠采空区一侧的后部设置移动式上挡板和下档板，所述上挡板和下档板延伸至所述充填模箱的外侧与采空区之间，并且与充填模箱的重合搭接长度不小于挡板支架的一个移架步距，所述顶梁尾端铰接在内设伸缩梁的后顶梁端部，顶梁底部与底座后部通过液压立柱铰接在一起，在伸缩梁下部的后顶梁箱体内，设置与侧护板铰接的侧推液压缸和侧推导杆；所述充填模箱的前下模箱通过模箱液压缸与前上模箱相连，巷侧下模箱通过模箱液压缸与巷侧上模箱相连，空侧下模箱通过模箱液压缸与空侧上模箱相连。
2.根据权利要求1所述的沿空留巷作业模架，其特征在于：所述充填模箱的前下模箱的两端分别设有铰接孔，所述巷侧下模箱的一端设有铰接耳板，所述铰接耳板通过一个或两个销轴与所述前下模箱的靠巷道一端相连接；所述空侧下模箱和空侧上模箱采用一端敞开的中空结构，敞开端设有铰接耳板，所述敞开端的铰接耳板通过一个或两个销轴与所述前下模箱的工作面一端相连接。
3.根据权利要求1所述的沿空留巷作业模架，其特征在于：所述顶梁和后顶梁的箱体采用边缘带有间隔布置的销孔的盖板，所述顶梁和后顶梁的侧面箱体上固定有与盖板上的销孔一一对应的带销孔的连接板。
4.根据权利要求1或3所述的沿空留巷作业模架，其特征在于：所述上档板的顶端带有一条状挂板，其上的销孔位置与所述顶梁和后顶梁的侧面箱体上的连接板和盖板上的销孔相对应，所述挂板置于盖板和连接板之间，通过销轴将盖板、挂板和连接板连接起来，并用U形卡固定。
5.根据权利要求1所述的沿空留巷作业模架，其特征在于：所述上档板内侧的垫块通过调整垫块和橡胶垫块以及螺栓与所述顶梁和后顶梁的箱体侧板上的螺栓孔固定。
6.根据权利要求1所述的沿空留巷作业模架，其特征在于：所述底座后部铰接箱式小底座，所述底座的侧面上部边缘和所述箱式小底座的侧面上部及后部边缘设有带间隔螺栓孔的连接板，以及垂直于侧面的辅助连接板，所述下档板的垫块与所述带间隔螺栓孔的连接板上的螺栓孔对齐后，用螺栓将所述下档板分别固定在所述底座和小底座上，所述底座和小底座上的辅助连接板与所述下档板内侧的耳板通过销轴连接。
7.根据权利要求1所述的沿空留巷作业模架，其特征在于：组装在所述底座的推移液压缸一端与底座铰接、另一端与推杆铰接，布置在底座中间的所述推杆末端与所述推移液压缸连接，前端与所述连接头连接。
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