CN101775986A - 含硫化铁结核和硬夹矸薄煤层回采工艺及其综采液压支架 - Google Patents

Abstract

一种含硫化铁结核和硬夹矸薄煤层回采工艺，用综采工艺采煤；工作面设备由滚筒采煤机、液压支架和刮板输送机等组成。滚筒采煤机采用大功率、高强度宽滚筒，浅截深截割；液压支架采用掩护式液压支架，定量分次推移、一次拉架；回采前在工作面内注水软化。通过采用机头、机尾的中板平直布置的刮板输送机，和工作面自动分段遥控的采煤机无线电遥控方式，提高综采水平。本发明液压支架，其推移千斤顶液控回路由邻架先导控制换向阀、差动阀、定量缸、交替阀组成单独推拉和成组定量推进充液回路。本发明可以实现含硫化铁结核和/或硬夹矸薄煤层综采，解决了国内外长期解决不了的难题；在含其它结核的薄煤层、普通薄煤层以及中厚、厚煤层同样可以采用。

Description

含硫化铁结核和硬夹矸薄煤层回采工艺及其综采液压支架

技术领域

本发明涉及煤矿薄煤层采煤工作面回采工艺，特别是一种能在含硫化铁结核和/或硬夹矸薄煤层实现综采的含硫化铁结核和硬夹矸薄煤层回采工艺以及能满足这种特殊工艺要求的综采液压支架。

背景技术

煤炭是我国的主要能源，在已探明的化石能资源中煤炭约占94％，煤炭资源使我国在相当长时间内以煤为主的能源结构不会改变。在全国已探明的煤炭资源储量中，薄煤层占46％以上。随着近年中厚煤层储量明显减少，薄煤层开采对于保持煤炭产量，满足国民经济发展需求将起重要作用。目前，1m以下薄煤层综采成套设备及工艺有待研究，特别是含硫化铁结核和/或硬夹矸薄煤层的综采，国内没有成功的例子，一直是解决不了的世界性难题。

含硫化铁结核薄煤层煤炭储量在我国较丰富，由于煤层中含有硬度f＝8～9.5的硫化铁结核，硬度大有韧性，难于破碎，被包裹在煤层中，块度大小和分布没有规律，机械化开采难度极大。目前主要的开采方法沿用传统的打眼爆破、人工装运，劳动强度大，安全差，效益差。

发明内容

为了解决含硫化铁结核和/或硬夹矸薄煤层综采的难题，本发明提供一种含硫化铁结核和硬夹矸薄煤层回采工艺，它可以比较好地解决含硫化铁结核和/或硬夹矸薄煤层综采的难题。同时，本发明提供一种与该工艺其它综采设备相配套的含硫化铁结核和硬夹矸薄煤层综采液压支架。

本发明为解决上述技术问题所采用的技术方案是：

含硫化铁结核和硬夹矸薄煤层回采工艺，用综采工艺回采。回采工作面的综采设备由滚筒采煤机、液压支架和刮板输送机等组成。

a.滚筒采煤机采用大功率采煤机、高强度宽滚筒，浅截深截割、即截深小于滚筒宽度。

b.液压支架采用掩护式液压支架，定量分次推移、一次拉架。

c.回采前，在回采工作面内注水软化。

本发明为解决上述技术问题所采用的技术方案还可以是：

滚筒采煤机滚筒的宽度为600mm～900mm；截深为滚筒宽度的1/3或1/2。

液压支架每次推溜距离与截深相同，一次拉架距离与滚筒宽度相同。

该回采工艺的刮板输送机采用机头、机尾中板平直布置的刮板输送机。机头、机尾刮板运行下链道是反曲线形。机头、机尾的底部可升降垫架。

滚筒采煤机的遥控采用自动分段遥控。

含硫化铁结核和硬夹矸薄煤层综采液压支架为掩护式液压支架，由顶梁、立柱、平衡千斤顶、掩护梁、上下连杆、底座、推移千斤顶、架前喷雾系统等构成。推移千斤顶液压控制回路是由邻架先导控制换向阀、组合差动阀、定量缸、交替阀组成的单独推拉控制回路和成组定量推进充液控制回路。

本发明的有益效果是：

①通过采用采煤机宽滚筒浅截深、液压支架定量推移一次拉架、工作面注水软化等一系列新工艺及配套设备，实现了含硫化铁结核和/或硬夹矸薄煤层综合机械化开采，解决了长期以来国内外采煤一直解决不了的难题。

②液压支架可实现定量分次推进、一次拉架，与采煤机等其它综采设备配套，达到含硬夹矸和/或含硫化铁结核薄煤层的综采的特殊工艺要求。采用掩护式液压支架，简化支架结构，增加前部空间，减小整体尺寸；顶梁前端采用板式结构、内嵌式喷雾，可增加过机空间。

③刮板输送机能解决薄煤层综采工作面两端的三角煤问题、下链道拉回头煤问题；使机头处增大过煤通道，简化设备配置；也能解决薄煤层工作面两端机头机尾落煤回收清理问题。准中双链刮板链可允许更大块度的煤矸通过采煤机底托架。非常适合含硫化铁结核或/和硬夹矸薄煤层的综采。

④采煤机遥控采用自动分段遥控，可减少操控人员在薄煤层工作面跟机匍匐爬行、减轻劳动强度、实现安全高效。光电编码器计数定位，分段定位准确，工作可靠。通过人机对话界面设定分段，灵活方便。

附图说明

图1～3是含硫化铁结核和硬夹矸薄煤层综采工作面综采设备布置示意图主视、A-A剖视图、右侧剖视图即B-B剖视图。

图4、5是回采工作面注水软化设备布置示意图、钻孔布置即Z向视图。

图6、7是薄煤层综采刮板输送机的结构示意图主、俯视图。

图8、9是机头溜煤装置的结构示意图主、俯视图。

图10、11是机尾回收装置的结构示意图主、俯视图。

图12是准中双链刮板链位于中部槽内的横断面图。

图13、14是可升降垫架的结构示意图主、侧视图。

图15是薄煤层滚筒采煤机自动分段遥控系统的方框图。

图16、17是滚筒采煤机分段遥控第一、二种方案的方框图。

图18是采煤机自动分段遥控第一种方案接收机及分段控制的电原理图。

图19、20是滚筒采煤机自动分段遥控第三、四种方案的方框图。

图21是采煤机自动分段遥控第三种方案接收机及分段控制的电原理图。

图22是含硫化铁结核和硬夹矸薄煤层综采液压支架的结构示意图。

图23是双伸缩立柱辅助机械加长段的结构示意图。

图24是顶梁前端的板式结构及其内嵌式喷头的结构示意图。

图25是喷头的结构示意图。

图26是铰接连杆式底调机构的结构示意图。

图27是封底式刚性结构底座的结构示意图。

图28是支架的邻架先导控制与成组定量推进相结合的液压控制系统图。

图中：1-滚筒采煤机、2-刮板输送机、3-液压支架、4-机尾回收装置、-滚筒、6-机尾可升降垫架、7-轨道顺槽、8-运输顺槽、9-注水钢管、10-截止阀；11-高压胶管、12-三通、13-封孔器、14泵站、15-钻孔；

101-机头、102-机头可升降垫架、103-机头段上链道、104-机头段下链道、105-采煤机、106-输送机中部槽、107-铲煤板或铲板、108-采煤机牵引机构、109-机尾下链道、110-机尾上链道、111-机尾可升降垫架、112-机尾、113-运巷或运输巷、114-转载机、115-机头固定挡板、116-液压油缸、117-机头伸缩挡板、118-联接部件、119-工作面、120-机尾伸缩弯板、121-机尾伸缩挡板、122-二级伸缩机构的液压油缸、123-一级伸缩机构的液压油缸、124-机尾固定挡板、125-风巷或回风巷、126-联接部件、127-滚筒、128-圆环链或链条、129和130-过煤空间I和II、131-采煤机底托架、132-垫架摆动体、133-垫架外箱体、134-垫架内箱体、135-液压油缸、M-双链中心距；

BM₁-空心轴光电编码器、PLC-可编程序控制器、A₁-高频接收板、A₂-转换控制器、IC₁-单片机、IC₂-单片机、RX₁和RX₂-无线电遥控接收机、BPS-本安电源、FPS-非本安电源、IPC-工控机、A_CT-计数模块、A_OUT-输出模块；

201-顶梁、202-立柱、203-平衡千斤顶、204-掩护梁、205-底座、206-加长杆、207-顶梁前板、208-架前喷头、209-喷雾头、210-喷雾座、211-推移座、212-底调千斤顶、213-底座前端、214-邻架先导控制换向阀或称控制阀、215-左立柱、216-右立柱、217-液控单向阀组、218-安全阀、219-组合差动阀或称差动阀、220-推移千斤顶、221-定量缸、222-交替阀、223-单向锁、224-双向锁、225-安全阀、226-过滤器、227-截止阀、228-回液断路器、229-截止阀；O-回液管路、P-进液管路、W-供水管路、DLJ-单独拉架、DTL-单独推溜、ZTL-成组推溜、ZCY-成组充液。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。

在图1～3中示出本发明含硫化铁结核和硬夹矸薄煤层回采工艺的采煤工作面综采设备的布置。其综采设备由滚筒采煤机1、液压支架2和刮板输送机3等组成。为了解决含硫化铁结核和硬夹矸薄煤层综合机械化开采的难题，在综采设备和采煤工艺上主要采取以下新措施：

a.滚筒采煤机采用大功率采煤机、高强度宽滚筒，浅截深截割落煤、即截深小于滚筒宽度。

b.液压支架采用掩护式液压支架，定量分次推移、一次拉架。

c.回采前，在回采工作面内注水软化。

d.刮板输送机采用机头、机尾中板平直布置的刮板输送机。

e.滚筒采煤机的遥控方式采用自动分段遥控。

一.滚筒采煤机采用高功率采煤机、高强度宽滚筒、浅截深截割：

在满足薄煤层对高度要求的前提下尽可能加大采煤机的功率。为了提供足够的剥落结核的冲击能量，提高截割性能，采用高强度大质量的强力滚筒5，利用滚筒足够的转动惯量提高冲击力，达到不同大小的结核均可剥落的目的。并且采用浅截深，以降低截割力矩。截深采用滚筒宽度的1/3或1/2。

采煤机滚筒5的宽度以采用600mm～900mm为宜，如：900mm、800mm。滚筒宽度以900mm为例，截深采用450mm或300mm，也可以采用900mm，根据结核的大小和煤体的硬度高低决定截深的增减。

二.液压支架采用掩护式液压支架，定量推移、一次拉架：

为了不影响生产效率，不能每次割煤后都移架，而采用截割两次(截深采用450mm)或截割三次(截深采用300mm)后，整体移架一次(拉移液压支架的步距为900mm)。即：每次推溜(推移刮板输送机)的步距与截深一致，推溜两次或三次后移架一次，这就需要每次推移步距要定量、而不等于拉移步距。这种工艺决定了支架的液压回路不能采用传统形式。采用两柱掩护式是为了简化支架结构，增加支架前部空间，减小支架整体尺寸。通过采用板式顶梁前端、内嵌喷头等措施进一步扩大支架前部空间。本支架按最大推移行程950mm设计。液压支架的液压控制回路详叙见第六部分。图中其余为：刮板输送机的机尾回收装置4和机尾可升降垫架6、轨道顺槽7、运输顺槽8。

三.回采前在回采工作面内注水软化：

煤的疏松程度对结核的包裹力有决定作用，对滚筒截割含硫化铁结核的煤层具有重要影响。回采前在回采工作面内高压注水，可以达到软化煤层、松动硫化铁结核、有利于滚筒剥离的目的；同时提高降尘效果。

在图4、5中示出工作面注水软化设备、钻孔布置。具体施工方法如下：

1.在工作面内距底板400～500mm的位置，垂直煤壁，用电煤钻打一排与顶板平行的钻孔15，钻孔直径43mm，深度5m，间距5m。现场孔位可适当调整。

2.从刮板输送机电缆槽内的防尘液压管上引出高压胶管11，通过三通12与截止阀10、煤层注水钢管9联接。采取多孔同时注水，封孔器13安装位置距孔口3m。

3.注水用清水泵，泵压不低于12MPa。注水期间，输送机、采煤机要停电闭锁，泵站14要有专人看泵。

4.注液装置联接好后，撤出人员，开启截止阀10，对注水孔注水。注水期间，注水孔5m内不得有人。

5.当注水孔达到顶板与煤壁有较大淋水时方可关闭截止阀10停止注水。

四.刮板输送机采用机头、机尾中板平直布置的形式：

在图6、7中示出薄煤层综采刮板输送机的组成。主要由机头101、机尾112、中部槽106、刮板链、机头和机尾的可升降垫架、机头溜煤装置、机头溜煤装置组成。适用于沿顶掘底开采的薄煤层综采工作面。

1.刮板输送机的机头、机尾的中板平直布置：

①在刮板输送机整个铺设长度内，其机头101、机尾112的中板呈水平布置，与中部槽1C6中板的夹角为0⁺⁶度～0_-20度、处于同一高度，始终保持一致布置。该布置的优点在于能使安装在刮板输送机上的采煤机105的牵引机构108，即齿轨、链轨等，保持平直布置，从而保证采煤机在整个工作面内运行时机身高度不变、滚筒下摆角不变、切割深度不变，解决薄煤层综采切割工作面两端三角煤和机头卸载处过煤空间问题。机头、机尾的中板与中部槽中板的夹角以接近零度为优选，可以有+6度的上翘角至-20度的下降角。上翘角度小于通用型刮板输送机、一般不大于+8度，在此范围内机头略高于中部槽，仍可适用于薄煤层开采；下降角度可至-20度，此时输送机机头低于中部槽，能很好地适应薄煤层开采。

②机头101、机尾112的刮板运行下链道104、109是反曲线形。刮板链经过机头链轮进入下链道104前有一个沿底板上升过程，每个刮板运行在该段时与底板碰撞，将粘附在刮板链上的原煤震掉并沿机头滑出。该结构减少刮板输送机下链道拉回头煤，对于封底式刮板输送机该结构优点尤为突出。

③布置方式：机头1、机尾12和过渡槽完全布置在上下顺槽内，不需要增加采煤机的卧底量。

④增加刮板输送机位于机头的过煤空间，简化机头、机尾处的设备配置。

⑤机头101、机尾112的底部分别有可升降垫架102、111，可随时调整刮板机头、机尾的高度；使综采工作面相对巷道底面的高度变化时，机头、机尾始终与输送机中部槽保持平直。提高刮板机对巷道或/和工作面底板起伏变化的适应能力。其结构见后面5.款的叙述。图中其余有：机头段上链道103和下链道104、机尾的下链道109和上链道110。

2.机头溜煤装置：

在图8、9中示出机头溜煤装置的结构。适用沿顶掘底开采的综采工作面，用于将工作面输送机机头附近的原煤运至转载机，避免浮煤落入运巷。

机头溜煤装置通过联接部件118安装在输送机机头101的铲板107一侧，其结构是一个可伸缩的槽型装置，与回采工作面119和运巷113的转载机114成一定倾角布置，便于溜煤。机头溜煤装置由固定挡板115、伸缩挡板117、液压油缸116等组成。伸缩挡板117由液压油缸116控制可在固定挡板115滑道上往复移动。伸缩机构除了由液压油缸构成，也可采用其它机械式伸缩机构。

3.机尾回收装置：与滚筒127配合将机尾112附近的原煤装入输送机。

在图10、11中示出机尾回收装置的结构。该装置是一可伸缩的槽型装置，通过联接部件126安装在输送机机尾112有铲板107的一侧；由固定挡板124、伸缩挡板121、伸缩弯板120、两级液压伸缩机构等组成。伸缩挡板121位于固定挡板124内，二者之间铰接有一级缩机构的液压油缸123；伸缩弯板120位于伸缩挡板121内，二者之间铰接有二级伸缩机构的液压油缸122，伸缩弯板120和伸缩挡板121由液压伸缩机构控制可在固定挡板124的滑道上往复移动。位于槽内末端的伸缩弯板120，与采煤机滚筒127之间形成一个弧形装煤通道；强制位于滚筒127和伸缩弯板120之间的原煤沿滚筒127螺旋线抛入溜槽。两级伸缩机构除了由油缸构成，也可采用其它机械式伸缩机构。

4.采用准中双链刮板链形式：

在图12中示出准中双链刮板链位于中部槽106内的结构。刮板输送机的刮板链为准中双链刮板链，即宽链距的中双链刮板；是将刮板链的两条圆环链128的中心距M加大，使其介于中双链与边双链标准中心距之间。

特点：①与边双链刮板链形式相比，两条圆环链128位于槽帮上沿外侧，在不增加刮板输送机中部槽高度的情况下可加大链条规格。②与中双链刮板链形式相比，两条圆环链129在刮板两侧通过，对刮板强度影响小。③两链条中心距M加大后，采煤机下部的过煤空间I(129)虽未变，但过煤空间II(130)加大，允许更大尺寸的块煤通过采煤机底托架131。

5.可升降垫架：

在图13、14中示出机头、机尾的可升降垫架的结构。由垫架摆动体132、垫架外箱体133、垫架内箱体134和液压升降机构组成。垫架摆动体132安装在输送机机尾或/和机尾的底面，其下端与垫架外箱体133顶部铰接，可相对垫架外箱体133转动一定角度。垫架外箱体133套装在垫架内箱体134上，并能沿垫架内箱体133的导轨上下运动，其运行动力和位置由液压升降机构提供。液压升降机构由铰接于垫架内箱体134、外箱体133之间的两件液压油缸135组成；两油缸135分别位于垫架内、外箱体134、133的两侧。液压升降机构提供调整垫架高度的动力并在调整完成后用紧固件锁定垫架。垫架内箱体134的底板安放于巷道底面上，其底板两端有移动垫架用的拉移或推移耳板。垫架外箱体133和内箱体134之间的升降机构也可采用其它机械调节形式，例如由丝母、丝杠、手轮等构成。

五.薄煤层工作面滚筒采煤机的遥控方式采用自动分段遥控：

滚筒采煤机的遥控是通过无线电遥控发射机发出控制采煤机的控制指令，无线电遥控接收机接收控制采煤机的控制指令并实时传输到采煤机控制中心，由采煤机控制中心根据接收到的控制指令和控制程序，控制采煤机的运行。本发明是在此基础上实现自动分段遥控；即：根据需要将工作面沿面长分成若干段，并将分段参数输入到采煤机控制中心。采煤机实际所处的位置信息由定位装置实时提供并传输到采煤机控制中心，由采煤机控制中心根据预先输入的分段参数和实时接收到的位置信息运算处理，输出采煤机位置分段编码信号，控制无线电遥控接收机接收的适时自动切换。或者，专门设一信号处理单元接收并处理定位装置提供的采煤机位置信息，输出采煤机位置分段编码信号，控制无线电遥控接收机接收的适时自动切换。

无线电遥控发射机采用多部不同发射的发射机，发射机的不同发射是指发射不同载频或编码格式等。不同发射的各发射机分别与工作面各分段对应。

无线电遥控接收机采用可切换接收的接收机，接收机的可切换接收是指切换接收不同的载频、或通道、或解码格式、或接收模块等。无线电遥控接收机的可切换接收，与各发射机的不同发射载频或编码格式一一对应。

随采煤机的行走，当采煤机越过分段点进入工作面某一分段时，无线电遥控接收机自动切换接收与该分段对应的无线电遥控发射机的发射；此时，它只接收设定于该分段的无线电遥控发射机发出的控制采煤机的控制指令。

在图15中示出薄煤层工作面滚筒采煤机自动分段遥控系统的组成。主要由无线电遥控发射机、无线电遥控接收机、采煤机控制中心、定位装置、信号转换电路、本安电源、非本安电源等组成。除了无线电遥控发射机为采煤机操控人员便携，其余部分为采煤机机载。

无线电遥控发射机用于发射控制采煤机的控制指令，两部为一组，举例为八组：发射机组1～8。每一发射机组的两部无线电遥控发射机，分别控制采煤机的左、右滚筒。一个发射机组采用两部发射机并由两人分别操控，是因为在薄煤层工作面距离稍远采煤机左右滚筒的截割情况就不容易看清。

无线电遥控发射机可通过机内安装不同频率的晶振，使高频发射板获得不同的主振频率。八个发射机组用八个不同主振频率作载频。发射机也可采用无线数传模块，根据需要设定八个不同频点作信道载频；还可采用八个不同格式的编码进行发射，由接收机用对应的解码格式进行解码等。

无线电遥控接收机内有高频接收板、单片机等。接收1～接收8：表示自动切换接收的个数为八个，可切换的接收可以是八个不同的载频、即主振频率或频点，也可以是八个不同的通道，与八个发射机组的载频对应；也可以是切换八个不同的解码格式、或八个不同接收模块等。

在图16中示出薄煤层工作面采煤机自动分段遥控装置的第一种实施方案。其定位装置采用空心轴光电编码器，采煤机控制中心即采煤机主控单元，采用可编程序控制器，信号转换电路采用转换控制器。

无线电遥控接收机的主振1～8、即八个主振频率，由用作解码器用的单片机的八个输出控制端控制切换。采煤机的两部接收机分别接收同一发射机组的两部发射机的遥控信号，分别控制采煤机左、右滚筒。

无线电遥控发射机组1～8，有八个载频。发射机的型号为：FYF20C，石家庄广录科技公司产品。在无线电发射机内安装不同频率的晶振，使高频发射板有不同的载频。八个发射机组的载频与接收机的八个主振频率对应相同，并与所设定的工作面的八个分段对应。其余同图1。

在图18中示出第一种实施方案接收机及自动分段控制部分的电路原理。

①防爆型空心轴光电编码器BM₁：作为采煤机的行程传感器，安装在采煤机牵引部某一输出轴上，随采煤机行走而转动，其输出端A、B端可输出相差90°的、反映采煤机行走方向、速度、距离的两相方波信号。其型号为：SZF30-1024RF-30G，为长春市汇通电子有限公司制造。其电源端B24V、接地端GND接本安电源BDY的B24V、GND端，由本安电源的直流24伏供电。

②可编程序控制器PLC：采用三菱公司的产品、型号为FX2N64MR。其输入端X₀、X₁端与光电编码器BM₁的输出端A、B连接，接收光电编码器BM₁发出的A、B两相方波信号，对信号进行运算、处理、存储、显示，并根据设定的工作面分段长度，在输出端Y₃₀～Y₃₅输出分段编码信号。COM₅端为其公共地端。PLC的输入端X₃～X₇、X₁₀～X₁₇、X₂₀～X₂₇、X₃₀～X₃₇，和输出端Y₀～Y₇、Y₁₀～Y₁₇、Y₂₀～Y₂₇，为接采煤机电控系统控制回路以及遥控输出的端子。PLC的L、N端为电源端，采用AC 220V供电。

③转换控制器A₂：是以单片机IC₂为主构成的、将PLC输出的并行分段编码信号转换成串行分段编码信号的器件，型号为：LYZH-7。其内单片机IC₂的型号为：PIC16C57。转换控制器A₂通过端子5、6、7及12、13、14端子，与PLC发出分段编码信号的输出端子Y₃₀～Y₃₂及Y₃₃～Y₃₅对应连接，在内部与单片机IC₂的引脚4、6、7、8、11、12、13对应连接；转换控制器的端子8与其内单片机IC₂的引脚4连接，对外与PLC的端子COM₅连接，作为输出的公共地端。在单片机IC₂内将两组并行的位置分段编码信号转换成串行的分段编码信号，通过单片机的14脚、转换控制器A₂的信号端SIG、即4端发出。

转换控制器A₂的电源正端B5V、接地端GND，接本安电源BDY的B5V、GND端，采用DC 5V供电。转换控制器A₂的电源端F12V、接地端GND，接非本安电源FDY的电源端F12V、接地端GND，采用DC 12V供电。其余端子10、2：为其它输出端V₀₁、V₀₂。

④无线电遥控接收机RX₁、RX₂：两部接收机RX₁、RX₂分别接收每一发射机组的两部发射机的控制指令，由输出端V₀、即2端输出，经PLC解码后分别控制采煤机的左右滚筒。两部接收机RX₁、RX₂对同一发射机组的两部同频发射机的遥控指令，是利用编码时序的不同加以鉴别。接收机型号为：FYS20C型，，厂家同发射机。本接收机可以在普通单通道遥控接收机基础上加以改造。

改造方法：将无线电接收机的信号端SIG、即接线端3与转换控制器A₂的串行分段编码的信号端SIG、即端子4，对内与单片机IC₁、PIC16C57的12脚相连，把单片机IC₁作译码器用，译码后的八个控制信号输出端、即IC₁的引脚10、11、13、14、15、18、20、21端，分别接八个微型继电器J₁～J₈。八个继电器的八对接点J_1-1～J_8-1分别串联在晶振X₁～X₈与高频接收板A₁主振电路的连接中，构成控制不同晶振切换接入的切换控制电路。因晶振X₁～X₈的频率不同，所以高频接收板A₁具有八个不同的主振频率。其余端子：4端为电源正端B5V、1端为电源负端0V。继电器型号为：G6K2P型。

用转换控制器A₂与接收机内的译码器配合，增加编码串行通讯功能，使电控箱PLC与接收机之间信号传输，不需要用多芯通讯电缆。

⑤电源：给防爆型空心轴光电编码器、转换控制器、无线电遥控接收机供电。包括本安电源BDY和非本安电源FDY。本安电源的电源端B24V、接地端GND为光电编码器提供DC 24V工作电压；其电源端B5V、接地端GND，提供DC5V。非本安电源的电源端F12V、接地端GND提供DC 12V。

在图17中示出薄煤层工作面采煤机自动分段遥控装置第二种实施方案。

无线电遥控接收机采用多通道接收机，通过控制接收通道的切换实现分段遥控。接收机通道的切换控制：由PLC的两组输出端子、每组三个发出的分段编码信号，以并行编码信号方式通过多芯电缆，传送到无线电遥控接收机，经接收机内的三/八解码器解码，由解码器的八个输出端输出至单片机，然后通过单片机的八个输出端输出控制信号，控制接收机八个通道的切换。接收机的八个通道：通道1～8，与高频接收器连接。这种信号传输方式，不用转换控制器和编码串行通讯，但由采煤机电控箱至接收机传输信号要用多芯通讯电缆。其中单片机作为切换控制电路的一部分。其余与实施例1相同。

在图19、21中示出薄煤层采煤机自动分段遥控装置第三种实施方案。

采煤机控制中心采用工控机IPC。定位装置采用空心轴光电编码器BM1，其输出端A、B端与IPC计数模块A_CT的输入端IN₀、IN₁连接。IPC输出模块A_OUT的输出端R₀₁～R₀₃、R₀₄～R₀₆是输出两组分段编码信号的端子。COM₀端为公共地端，+12V、GND端为直流电源端、接地端。AC220V为IPC交流电源端。

光电编码器BM₁输出端A、B发出的两相方波信号，通过IPC的计数模块A_CT的输入端IN₀、IN₁输入IPC，工作面分段参数通过IPC的人机对话装置进行输入，由IPC对信号进行运算、处理、存储、显示，根据设定的工作面分段长度，IPC的输出模块A_OUT的输出端R₀₁～R₀₃、R₀₄～R₀₆分别输出两组三位采煤机位置分段编码信号。该编码信号经信号转换电路、即转换控制器A₂，转换成切换控制电路的输入信号，控制接收机切换晶振X₁～X₈，改变接收的主振频率：主振1～主振8。实现无线电遥控接收机自动分段遥控的接收切换。

工控机型号为：MIC3001/8；计数模块A_CT的型号为：ADAM4080，输出模块A_OUT的型号为：ADAM3937。台湾研华公司产品。其余与实施例1相同。

在图20中示出薄煤层工作面采煤机自动分段遥控装置第四种实施方案。

定位装置通过专设的信号处理单元，输出采煤机位置分段编码信号，传送到接收机内的切换控制电路，由切换控制电路输出控制接收切换。该例的采煤机位置信号单独处理，而不通过作为采煤机控制中心的PLC和IPC。

以定位装置采用轴光电编码器为例。信号处理单元可以由计数模块、单片机等组成。计数模块的输入端与轴光电编码器输出端连接，其输出端与单片机输入端连接。单片机的输出端与接收机的采煤机位置分段编码信号输入端连接。在接收机内，由单片机等组成的切换控制电路控制不同接收的切换。本例图示采用切换不同的频点：频点1～频点8。其余与实施例1相同。

定位装置除了采用作为行程传感器的轴光电编码器、霍尔转速传感器等以外，也可以采用位置传感装置；如：采煤机红外线定位装置，型号为：pm32/wm/r、德国玛珂公司产品。

举例的工作面分段数、发射机组数、接收机的主振频率数为8个，可作为优选，实际使用数可能少于或多于8个。作为产品设计，也不局限于8个。

六.薄煤层综采液压支架：

在图22中示出含硫化铁结核和硬夹矸薄煤层综采液压支架的结构；是一种适用于煤厚在650～1600mm范围的两柱掩护式薄煤层综采液压支架。采用两柱掩护式是为了简化支架结构，增加支架前部空间，减小支架整体尺寸。通过采用板式顶梁前端、内嵌喷头等进一步扩大支架前部空间。

本支架主要由金属结构件、液压元件两大部分组成。金属结构件有：顶梁201、掩护梁204、上连杆、下连杆、底座205等。液压元件有：立柱202、平衡千斤顶203、推移千斤顶、液压控制元件、液压辅助元件等。液压控制元件有邻架先导控制换向阀、单向阀、安全阀等。液压辅助元件有胶管、弯头、三通等。

在图23中示出支架立柱的结构。立柱采用双伸缩立柱辅助机械加长段的结构；由双伸缩立柱202再加机械加长段206构成。可增加支架的调高范围，保证立柱足够的支撑效率，扩大对煤层厚度的适用范围。

在图24中示出顶梁前端的板式结构及其内嵌式喷雾系统的结构。

顶梁前端采用板式结构；即：其前板207采用一块整板，后部铣出台阶，与顶梁顶板焊接在一起，下部与下腹板焊接在一起，使后部形成一个箱体。

顶梁前端采用整板结构，可最大限度减小构件厚度，既增加过人、过机空间，又保证顶梁强度。

为了不占用支架过机空间，同时也是为保护喷雾系统，优化管路。本支架的架前喷雾采用内嵌式喷雾系统，即架前喷雾系统的喷头208内嵌于顶梁体内，喷雾管路内置。而且，喷头208的喷雾角度可调。

在图25中示出喷头208的结构。由喷雾头209和喷雾座210组成。喷雾头209通过螺纹联接于喷雾座210上，其中喷雾头209的陶瓷喷咀与旋转轴线成α＝15°角，可通过旋转陶瓷喷咀，调节喷雾方向。

在图26中示出铰接连杆式底调机构的结构。底调机构采用铰接连杆式结构；由安装在底座侧面上的推移座211、底调千斤顶212构成。底调千斤顶212的缸体铰接在底座侧面上，其推杆与推移座211铰接；推移座211为弧形，一端铰接在本架底座侧面上，另一端的弧形作用面可推动邻架的底座。

采用铰接连杆式底调结构，解决了薄煤层之间没有空间设置传统底调装置的难题，通过底调千斤顶的伸出，带动推移座推动邻架底座，由于杠杆的原理，调架力有放大效应，可有效提高侧调力。

在图27中示出底座205的结构。底座205采用封底式刚性结构；底座前端213、包含中裆，均有上翘量。采用封底式刚性结构，底板比压小，可适应软底板地质条件，减小支架对底板的比压；底座前部上翘，在移架时可产生向上的分力，便于移架。位于其横向中央下部的推移千斤顶220完成推溜和移架。

在图28中示出本支架的液压控制系统。

液压系统组成：进液管路P、回液管路O通过邻架先导控制换向阀214，分别与立柱、推移千斤顶、底调千斤顶、平衡千斤顶的控制回路连接。其中，进液管P与控制阀214之间接有过滤器226、截止阀227；回液管O与控制阀214之间接有回液断路器228。其余有：喷雾系统的供水管路W、截止阀229和架前喷头208。

立柱控制回路由左立柱215、右立柱216、液控单向阀组217、安全阀218等组成。底调千斤顶控制回路由底调千斤顶212、单向锁223等组成。平衡千斤顶控制回路由平衡千斤顶203、双向锁224、安全阀225等组成。推移千斤顶控制回路由推移千斤顶220、定量缸221、交替阀222、组合差动阀219等组成。

本支架为适应含硫化铁结核和硬夹矸薄煤层开采工艺采用的、邻架先导控制与成组定量推进相结合的控制方式，由推移千斤顶控制回路来实现：可以通过先导控制阀实现邻架单独的推溜、拉架控制，也可通过定量缸实现成组的定量推进和充液控制。为实现定量推进功能，推移千斤顶控制回路中增加一个定量缸221，放置于支架顶梁201体内。先导控制换向阀214一片控制单独推拉，一片用于控制成组定量推进和充液。采用一个组合差动阀219和一个交替阀222共同实现这一功能。液压邻架先导控制单独推拉控制回路与成组定量推进控制回路的具体组成如下：

A.单独推拉控制回路：

a.单独推拉控制阀的出液口，经单独拉架供液管1′接差动阀219的接口3′，接口3′一路接差动阀219内单向阀的液控口，另一路接差动阀219内交替阀的接口5′。差动阀219内交替阀的出口6′接推移千斤顶220的杆腔。

b.单独推拉控制阀另一对应的出液口，经单独推溜供液管2′，接差动阀219的接口4′，接口4′经差动阀219内的单向阀后分为三路：一路接差动阀219内交替阀的接口7′，另一路经差动阀219的接口8′接推移千斤顶20的下腔，第三路接交替阀222的接口9′。交替阀222出口10′与定量缸221上腔连接。

B.成组定量推进充液控制回路：

a.成组定量推进控制阀一出液口，经成组推溜供液管13′，接定量缸221下腔的接口12′；10～20台支架的成组定量推溜供液管13′并联。

b.成组定量推进控制阀的另一出液口，经成组充液供液管14′，接交替阀222的接口11′；10～20台支架的成组定量充液供液管14′并联。

液压邻架先导控制与成组定量推进控制的工作原理：

A.单独推拉控制：

a.单独拉架(DLJ)控制：控制阀打向单独拉架位置，高压乳化液由其出液口经供液管1′、差动阀219的接口3′、差动阀内交替阀的接口5′、差动阀内交替阀出口6′，进入推移千斤顶220杆腔，推移千斤顶活塞杆收缩移架。

此时，差动阀内交替阀的接口7′封闭；差动阀219的接口4′与差动阀内单向阀的出口连通；推移千斤顶20的下腔，一路经差动阀219的接口8′和接口4′与供液管2′接通，另一路通过交替阀222的接口9′接其出口10′、与定量缸221的上腔连通。当定量缸221的上腔充满乳化液时，则差动阀接口4′、供液管2′，为推移千斤顶下腔的乳化液提供回液通路。

b.单独推溜(DTL)控制：控制阀打向单独推溜位置，高压液由其出液口经供液管2′、差动阀219的接口4′、差动阀内单向阀的出口，到达接推移千斤顶220下腔的差动阀219的接口8′、差动阀内交替阀的接口7′和交替阀222的接口9′。再由交替阀222的接口9′通过其出口10′到达定量缸221的上腔。此时，交替阀222的接口11′封闭。

此时，供液管2′通过差动阀内交替阀的接口7′、该阀的出口6′，与推移千斤顶220的杆腔连通；亦即，推移千斤顶220的杆腔和下腔均与供液管2′连通、进液；由于杆腔面积比缸腔小，产生的向后推力比向前推力小，活塞杆伸出、推溜。单独拉架、单独推溜供液管1′和2′，互为对应的供液、回液管。

B.成组定量推进充液控制：

a.成组定量推溜(ZTL)时：控制阀打向成组推溜位置，高压液由其出液口经供液管13′、定量缸221的接口12′，至定量缸221的下腔进液；定量缸221的上腔经交替阀222的接口10′和9′后，经差动阀219的接口8′与推移千斤顶220的下腔连通；同时，接口8′经差动阀219内交替阀的接口7′、其出口6′，与推移千斤顶220的杆腔连通；亦即，推移千斤顶220的杆腔和下腔均与定量缸221的上腔连通、进液。由于杆腔面积比缸腔小，产生的向后的推力比向前的推力小，活塞杆伸出、进行推溜。又因定量缸221内容纳的介质体积一定，进入推移千斤顶220下腔的乳化液流量一定，故推进步距定量。此时，交替阀222的接口11′封闭，差动阀219内交替阀的接口5′封闭。10～20台支架的成组定量推溜供液管13’同时并联供液、推溜。

b.成组定量充液(ZCY)时：控制阀打向成组充液位置，高压液由其出液口经供液管14′、交替阀222的接口11′和10′，进入定量缸221的上腔，实现对定量缸的充液。此时，交替阀222的接口9′封闭。10～20台支架的成组定量充液供液管14′同时并联充液。

为了提高支架工作可靠性，设平衡千斤顶机械限位装置和掩护梁最低高度限位装置。

本发明工艺及设备是针对含硫化铁结核和/或硬夹矸薄煤层回采工作面综采而研制，但不局限于在这种薄煤层中应用。其新工艺新设备在含有其它结核的薄煤层、普通薄煤层，以及中厚煤层、厚煤层工作面同样可以采用。

Claims (11)

1.一种含硫化铁结核和硬夹矸薄煤层回采工艺，其特征在于：用综采工艺回采；回采工作面的综采设备包括滚筒采煤机、液压支架和刮板输送机；

a.滚筒采煤机采用大功率采煤机、高强度宽滚筒，浅截深截割、即截深小于滚筒宽度；

b.液压支架采用掩护式液压支架，定量分次推移、一次拉架；

c.回采前，在回采工作面内注水软化。

2.根据权利要求1所述的含硫化铁结核和硬夹矸薄煤层回采工艺，其特征在于：所说的滚筒采煤机滚筒宽度为600mm～900mm，截深为滚筒宽度的1/3或1/2。

3.根据权利要求1所述的含硫化铁结核和硬夹矸薄煤层回采工艺，其特征在于：所说的液压支架定量推移一次拉架，是每次推溜步距与截深相同，一次拉架步距与滚筒宽度相同；滚筒割三刀，推溜三次，一次拉架；或滚筒割两刀，推溜两次，一次拉架。

4.根据权利要求1或3所述的含硫化铁结核和硬夹矸薄煤层回采工艺，其特征在于：所说的定量推移一次拉架的液压支架的推移千斤顶液压控制回路，由邻架先导控制换向阀(214)、组合差动阀(219)、定量缸(221)、交替阀(222)组成；用邻架先导控制换向阀(214)中的单独推拉控制阀、成组定量推进充液控制阀，分别组成单独推拉控制回路和成组定量推进充液控制回路；具体如下：

A.单独推拉控制回路：

a.单独推拉控制阀的出液口，经单独拉架供液管(1′)接差动阀(219)的接口(3′)，接口(3′)一路接差动阀(219)内单向阀的液控口，另一路接差动阀(219)内交替阀的接口(5′)；差动阀(219)内交替阀的出口(6′)接推移千斤顶(220)的杆腔；

b.单独推拉控制阀另一对应出液口，经单独推溜供液管(2′)接差动阀(219)的接口(4′)，接口(4′)经差动阀(219)内的单向阀后分为三路：一路接差动阀(219)内交替阀的接口(7′)，另一路经差动阀(219)的接口(8′)接推移千斤顶(220)下腔，第三路接交替阀(222)的接口(9′)；交替阀(222)出口(10′)与定量缸(221)上腔连接；

B.成组定量推进充液控制回路：

a.成组定量推进控制阀一出液口，经成组推溜供液管(13′)，接定量缸(221)下腔的接口(12′)；数台支架的成组定量推溜供液管(13′)相并联；

b.成组定量推进控制阀的另一出液口，经成组充液供液管(14′)，接交替阀(222)的接口(11′)；数台支架的成组定量充液供液管(14′)相并联；

用邻架先导控制阀，实施单独推拉控制与成组定量推进充液控制：

A.单独推拉控制：

a.单独拉架(DLJ)控制：把控制阀打向单独拉架位置，使高压乳化液由其出液口经供液管(1′)、差动阀(219)的接口(3′)、差动阀内交替阀的接口(5′)、差动阀内交替阀的出口(6′)，进入推移千斤顶(220)杆腔，使推移千斤顶(220)的活塞杆收缩、拉架；

此时，差动阀(219)内交替阀的接口(7′)封闭；差动阀(219)的接口(4′)与差动阀内单向阀的出口连通；推移千斤顶(220)的下腔，一路经差动阀(219)的接口(8′)和接口(4′)与供液管(2′)接通，另一路通过交替阀(222)的接口(9′)接其出口(10′)、与定量缸(221)上腔连通；当定量缸(221)上腔充满时，则差动阀(219)接口(4′)、供液管(2′)，为推移千斤顶(220)下腔的回液通路；

b.单独推溜(DTL)控制：把控制阀打向单独推溜位置，使高压乳化液由其出液口经供液管(2′)、差动阀(219)的接口(4′)、差动阀内单向阀的出口，到达接推移千斤顶(220)下腔的差动阀(219)的接口(8′)、差动阀内交替阀的接口(7′)和交替阀(222)的接口(9′)连通；再由交替阀(222)的接口(9′)通过其出口(10′)到达定量缸(221)上腔连通；交替阀(222)的接口(11′)封闭；

此时，供液管(2′)通过差动阀(19)内交替阀的接口(7′)、该阀的出口(6′)，与推移千斤顶(220)的杆腔连通；亦即，推移千斤顶(220)的杆腔和下腔均与供液管(2′)连通、进液；由于杆腔面积比缸腔小，产生的向后推力比向前推力小，活塞杆伸出、推溜；

B.成组定量推进充液控制：

a.成组定量推溜(ZTL)：把控制阀打向单独推溜位置，使高压乳化液由其出液口经供液管(13′)、定量缸(221)的接口(12′)，至定量缸(221)的下腔进液；定量缸(221)上腔经交替阀(222)的接口(10′)和(9′)后，再经差动阀(219)的接口(8′)与推移千斤顶(220)的下腔连通；同时，差动阀(219)的接口(8′)经阀内交替阀的接口(7′)及其出口(6′)，与推移千斤顶(220)杆腔连通；亦即，推移千斤顶(220)的杆腔和下腔均与供液源、定量缸(221)的上腔连通、进液；由于杆腔面积小，向后的推力比向前的推力小，活塞杆伸出、推溜；又因定量缸(221)容积一定，进入推移千斤顶(220)上腔的乳化液流量一定，推进步距一定；此时，交替阀(222)的接口(11′)封闭，差动阀(219)内交替阀的接口(5′)封闭；数台支架的成组定量推溜供液管(13′)同时并联供液、推溜；

b.成组定量充液(ZCY)：把控制阀打向成组充液位置，使高压乳化液由其出液口经供液管(14′)、交替阀(222)的接口(11′)和(10′)，进入定量缸(221)的上腔、进行充液；交替阀(222)的接口(9′)封闭；数台支架的成组定量充液供液管(14′)同时并联充液。

5.根据权利要求1所述的含硫化铁结核和硬夹矸薄煤层回采工艺，其特征在于：所说的刮板输送机采用机头、机尾中板平直布置的刮板输送机，即机头(101)、机尾(112)的中板呈水平布置且与中部槽(106)的中板的夹角为0+6度～0-20度、处于同一高度，机头、机尾刮板运行的下链道(104、109)是反曲线形；机头(101)、机尾(112)的底部分别有调整机头、机尾高度的可升降垫架(102、111)；刮板链采用准中双链刮板链、即刮板链两链条的中心距(M)介于中双链与边双链的链距之间。

6.根据权利要求5所述的含硫化铁结核和硬夹矸薄煤层回采工艺，其特征在于：所说的刮板输送机的机头(101)有机头溜煤装置和/或机尾(112)有机尾回收装置；机头溜煤装置包括固定挡板(115)、伸缩挡板(117)、二者之间联接的伸缩机构，构成呈倾斜布置的可伸缩的槽型装置；机尾回收装置包括固定挡板(124)、伸缩挡板(121)、伸缩弯板(120)、固定挡板(124)与伸缩挡板(121)之间联接的一级伸缩机构、伸缩挡板(121)和伸缩弯板(120)之间联接的二级伸缩机构，构成可伸缩的槽型装置；伸缩弯板(120)与采煤机滚筒(127)之间呈弧形装煤通道。

7.根据权利要求1所述的含硫化铁结核和硬夹矸薄煤层回采工艺，其特征在于：所说的滚筒采煤机，其遥控方式采用自动分段遥控；即：根据需要将工作面沿面长分成若干段，并将分段参数输入到采煤机控制中心；采煤机实际所处的位置信息由定位装置实时提供并传输到采煤机控制中心，由采煤机控制中心根据预先输入的分段参数和实时接收到的位置信息运算处理，输出采煤机位置分段编码信号，控制无线电遥控接收机接收的适时自动切换；或者，专设一信号处理单元接收并处理定位装置提供的采煤机位置信息，输出采煤机位置分段编码信号，控制接收机接收的适时自动切换；

无线电遥控发射机采用多部不同发射的发射机，各发射机分别与工作面各分段相对应；

无线电遥控接收机采用可切换接收的接收机，无线电遥控接收机可切换的接收，与各发射机的发射一一对应；

随采煤机的行走，当采煤机越过分段点进入工作面某一分段时，无线电遥控接收机自动切换接收与该分段对应的无线电遥控发射机的发射；此时，它只接收设定于该分段的无线电遥控发射机发出的控制采煤机的控制指令；

所说的不同发射：包括不同的发射载频或编码格式；所说的可切换接收：包括切换不同的接收载频、或接收通道、或解码格式。

8.根据权利要求7所述的含硫化铁结核和硬夹矸薄煤层回采工艺，其特征在于：所说的定位装置为装在牵引部输出轴上的防爆型轴编码器；所说的采煤机控制中心为PLC，工作面分段参数的输入是通过PLC的人机对话界面进行输入；PLC相应的输出端输出采煤机位置分段编码信号，经信号转换电路，转换成控制无线电遥控接收机分段切换的自动切换控制电路的控制信号。

9.根据权利要求7所述的含硫化铁结核和硬夹矸薄煤层回采工艺，其特征在于：所说的定位装置为装在牵引部输出轴上的防爆型轴编码器；所说的采煤机控制中心为IPC，工作面分段参数的输入是通过IPC的人机对话界面进行输入；IPC相应的输出端输出采煤机位置分段编码信号，经信号转换电路，转换成控制无线电遥控接收机分段切换的切换控制电路的控制信号。

10.根据权利要求1所述的含硫化铁结核和硬夹矸薄煤层回采工艺专用的含硫化铁结核和硬夹矸薄煤层综采液压支架，为两柱掩护式薄煤层支架，包括顶梁、立柱、平衡千斤顶(203)、掩护梁(204)、上连杆、下连杆、底座、推移千斤顶(220)、液压控制回路，以及架前喷雾系统，其特征在于：所说的推移千斤顶(220)，其液压控制回路是邻架先导控制与成组定量推进相结合的液压控制回路；包括邻架先导控制换向阀(214)、组合差动阀(219)、定量缸(221)、交替阀(222)；先导控制换向阀(214)中有单独推拉控制阀及成组定量推进充液控制阀，分别组成单独推拉控制回路和成组定量推进充液控制回路；具体组成如下：

A.单独推拉控制回路：

a.单独推拉控制阀的出液口，经单独拉架供液管(1′)接差动阀(219)的接口(3′)，接口(3′)一路接差动阀(219)内单向阀的液控口，另一路接差动阀(219)内交替阀的接口(5′)；差动阀(219)内交替阀的出口(6′)接推移千斤顶(220)的杆腔；

b.单独推拉控制阀另一对应出液口，经单独推溜供液管(2′)接差动阀(219)的接口(4′)，接口(4′)经差动阀(219)内的单向阀后分为三路：一路接差动阀(219)内交替阀的接口(7′)，另一路经差动阀(219)的接口(8′)接推移千斤顶(220)下腔，第三路接交替阀(222)的接口(9′)；交替阀(22)出口(10′)与定量缸(221)上腔连接；

B.成组定量推进充液控制回路：

a.成组定量推进控制阀一出液口，经成组推溜供液管(13′)，接定量缸(221)下腔的接口(12′)；数台支架的成组定量推溜供液管(13′)相并联；

b.成组定量推进控制阀的另一出液口，经成组充液供液管(14′)，接交替阀(222)的接口(11′)；数台支架的成组定量充液供液管(14′)相并联。

11.根据权利要求10所述的含硫化铁结核和硬夹矸薄煤层综采液压支架，其特征在于：所说的顶梁前端为板式结构；其前板(207)为一块整板，后部与顶梁顶板、下腹板焊接为后部箱体；所说的架前喷雾系统的喷头(208)内嵌于顶梁(201)内，管路内置；喷头(208)的喷雾头(209)为旋转可调式。

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