CN105257291A - 一种急倾斜煤层采运煤装置及采运煤方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种急倾斜煤层采运煤装置及采运煤方法，该装置包括采煤单元、运煤单元和控制系统，采煤单元通过前后端串接在环形的柔性牵引件上，柔性牵引件由具有正反转输出的旋转驱动单元驱动，以使采煤单元前行或后退，采煤单元后部设有用于将下方煤岩体截取后凹槽的采煤部；位于采煤单元后方设定长度的柔性牵引件呈牵引链结构，在牵引链段的长度方向上分布有多排可深入所述凹槽的刮煤板，牵引链与刮煤板构成所述运煤单元。该方法利用前述急采运煤装置进行，包括由驱动单元正转，采煤单元前行进行截煤；驱动单元反向旋转，牵引链上的刮煤板利用截煤形成的凹槽运煤。本发明的有益效果是，采煤装置结构简单，制造成本低。采煤方法的采煤效率高、采煤安全。

Description

一种急倾斜煤层采运煤装置及采运煤方法

技术领域

本发明涉及到急倾斜煤层采煤技术领域，特别是一种急倾斜煤层采运煤装置及采运煤方法。

背景技术

柔性掩护支架采煤法是急倾斜煤层最常用的采煤方法之一，通过在采煤工作面搭设柔性掩护支架，采用人工放炮落煤方式的采煤，采落的煤炭沿煤底壁自溜，通过运输巷内的运煤设备运出。当一个工作面采掘完成后，从新开设一个新的工作面，依次进行完成整个区域的采煤。由于采煤由人工完成，其俯伪斜工作面倾角不宜设置太大，否则，存在人员摔倒跌落的风险；同时，煤炭的自息角受煤质影响，在满足人员安全的前提下，绝大多数煤矿的煤炭通常不能实现自溜而需借助自溜槽完成。在溜煤前要摆放溜煤槽，在溜煤完成后要收拣溜煤槽，收拣后摆放在煤层上的溜煤槽影响落煤操作。为此，需要对该采煤方法改进，以提高采煤效率，降低采煤成本。

发明内容

本发明的第一目的是提供一种急倾斜煤层采运煤装置，用于布置在急倾斜煤层的水平、近水平或设定角度范围内的俯伪斜工作面内，以实现机械化采煤和运煤，达到提高采煤效率的和降低采煤成本目的。本发明的第二目的是提供一种基于该采煤运煤装置的采运煤方法。

为实现第一目的，本发明采用如下技术方案。

一种急倾斜煤层采运煤装置，包括采煤单元、运煤单元和控制系统，所述采煤单元通过前后端串接在环形的柔性牵引件上，柔性牵引件由具有正反转输出的旋转驱动单元驱动，以使采煤单元前行或后退，采煤单元后部设有用于将下方煤岩体截取后凹槽的采煤部；位于采煤单元后方设定长度的柔性牵引件呈牵引链结构，在牵引链段的长度方向上分布有多排可深入所述凹槽的刮煤板，牵引链与刮煤板构成所述运煤单元。

采用前述技术方案的本发明，采煤单元通过旋转驱动单元正转由柔性牵引件或牵引链拖动前行或后退，在采煤单元前行过程中截煤；截煤行程完成后，采煤单元通过旋转驱动单元正转反转由柔性牵引件的牵引链拖动后退，牵引链上的刮煤板将截煤单元截煤后所形成的凹槽作为运煤槽，而形成刮板式运煤，以将煤炭运出工作面，从而形成机械化采煤与运煤，提高了采煤效率，降低采煤成本。同时，由于采运煤都采用机械动力完成，工作面可设置为水平、近水平或较小角度的伪倾斜结构，进入其中的人员行走安全、无摔倒或跌落风险，确保采煤工作安全好。其中，柔性牵引件可采用牵引绳或牵引链，旋转驱动单元设在采煤单元的前方或者后方均可；或者，采煤单元的前后方均设置成旋转驱动单元，二者相互换向，可有效提高总驱动力矩。

优选的，所述采煤单元还包括设在滑靴式底座上的减速箱和动力源；所述采煤部通过减速箱与动力源连接。以形成具有独立动力的采煤单元，简化采煤装置结构，降低制造成本；同时，滑靴式用以减小滑行阻力，降低能源消耗。

优选的，所述采煤单元的采煤部具有至少两排的多排链式截煤结构。以在煤层上掏出多条沟槽，利用煤层在两沟槽之间残余煤岩体厚度较小时可自行垮塌的特点，减少截煤工作量和截煤动力能源消耗；即使存在未垮塌的残余煤岩体通过风镐方式人工落煤，其效率也明显高于现有的纯人工落煤。

优选的，所述采煤单元的采煤部具有辊筒采煤和链式截煤的组合结构。以利用链式截煤齿和辊筒上的截煤齿截煤，从而形成设定宽度的运煤槽，减少或避免人工落煤，进一步提高采煤效率。

优选的，所述柔性牵引件在整个长度方向均呈牵引链结构。以形成整个链传动，利于结构简化。

优选的，所述旋转驱动单元设有一个，柔性牵引件通过换向单元换向；或者，所述旋转驱动单元设有两个，两个旋转驱动单元还同时用于柔性牵引件换向。采用一个旋转驱动单元时，柔性牵引件由换向单元换向；当采用旋转驱动单元时，两个旋转驱动单元对柔性牵引件形成双人拔河式牵引，提高驱动动力，且两个旋转驱动单元相互形成柔性牵引件的换向结构，从而形成单驱动或双驱动，其结构形式灵活，单个牵引旋转驱动单元的空间占位小。

优选的，所述一个旋转驱动单元和一个换向单元，或者两个旋转驱动单元分别设在两个支护架上，位于采煤单元前方的支护架上形成有用于接纳所述采煤单元的接纳台。以便完成对工作面整个长度长的煤层截取，确保采净率高。

进一步优选的，所述两个支护架通过工作面内的柔性液压掩护支护系统上设置的挑梁悬挂；或者，两个支护架均通过两对八字形液压支腿支撑在对应竖井的岩壁上。支架悬挂在挑梁上，可确保与支架随柔性液压掩护支架形成同步推进；当采用两组八字形支腿支撑时，可利用柔性掩护支架与支护架之间的距离变化信号，由控制系统控制其下降，并通过两组八字形支腿的交替支护形成迈步时推进。

为实现第二目的，本发明采用如下技术方案。

一种采运煤方法，利用实现本发明第一目的的急倾斜煤层采运煤装置进行，包括以下步骤：

第一步、采煤：启动旋转驱动单元正向旋转，采煤单元前行进行截煤，直至工作面整个长度方向的煤层被截取完成后停机；

第二步、运煤：启动旋转驱动单元反向旋转，采煤单元后退，牵引链上的刮煤板利用截煤形成的凹槽将煤运送出工作面。

以便在急倾斜煤层内实现机械化采煤，确保采煤效率高，采煤成本低，且采煤安全。

在利用前述方法采煤前还需在急倾斜煤层上方形成开切眼；在煤层长度方向根据设定的工作面长度形成两个与煤层倾斜方向一致的倾斜巷道；在两巷道之间开掘初采工作面，且初采工作面的俯伪斜角度为0～30度；将柔性液压掩护支护系统和所述采运煤装置布设在初采工作面；在采运煤前将运输巷通过煤仓与工作面下端的巷道连通，以通过运煤巷将送进煤仓煤炭运出。以进一步确保在柔性掩护支护系统下，按向下推进的方式实施机械化采煤，即使部分煤体需要人工风镐落煤，由于其工作面倾角在0～30度之间，可完全确保进入工作面的人员安全。

本发明的有益效果是，采煤装置结构简单，制造成本低，可实现机械化采煤和运煤，采煤效率高，适用于采用柔性掩护支护系统工作面的采煤。该方法采煤效率高、采煤安全。

附图说明

图1是本发明中的采煤装置的结构示意图。

图2是本发明实施例1中的采煤单元结构示意图，其中，采煤部由两个截煤链和两截煤链之间的截煤辊筒组合形成。

图3是本发明实施例2中的采煤单元结构示意图，其中，采煤部由两个截煤链构成。

以上附图还用于说明本发明的采煤方法。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步的说明，但并不因此将本发明限制在所述的实施例范围之中。

实施例1参见图1、图2，一种急倾斜煤层采运煤装置，包括采煤单元1、运煤单元和控制系统，采煤单元1通过前后端串接在环形的柔性牵引件2上，柔性牵引件2由具有正反转输出的旋转驱动单元3驱动，柔性牵引件2通过换向单元4换向，以使采煤单元1前行或后退，采煤单元1后部设有用于将下方煤岩体截取后凹槽的采煤部1a；位于采煤单元1后方设定长度的柔性牵引件2呈牵引链2a结构，在牵引链段的长度方向上分布有多排可深入所述凹槽的刮煤板2b，牵引链2a与刮煤板2b构成所述运煤单元。

其中，采煤单元1还包括设在滑靴式底座1b上的减速箱1c和动力源1d，以及配重1e；减速箱1c前端设有推煤铲1f，配重1e前端和减速箱1c后端上方设有托辊，以用于托举柔性牵引件2的运行到该处的部分，采煤部1a通过减速箱1b与动力源1d连接；采煤单元1的采煤部1a具有两排截煤链和一截煤辊组合形成。旋转驱动单元3包括卷扬机的卷筒，柔性牵引件2以一部分为牵引绳。牵引绳由卷扬机的卷筒卷绕；旋转驱动单元3和换向单元4分别设在采煤单元1前后方巷道内的两个支护架5上，且采煤单元1前方支护架5上还形成有接纳所述采煤单元1的接纳台；两个支护架5均通过两对八字形液压支腿支撑在对应竖井式巷道的巷道壁上。

本实施例中，旋转驱动单元3还可设在采煤单元1后方的巷道内，旋转驱动单元3通过驱动链轮驱动柔性牵引件2上的牵引链段，换向单元4采用绳轮结构。

本实施例中，换向单元4可采用旋转驱动单元3替代，以形成双驱动结构，两个旋转驱动单元3对柔性牵引件2形成双人拔河式驱动，旋转驱动单元3相互形成柔性牵引件2的换向结构。

实施例2，参见图3，所述截煤部1a由两个链式截煤结构构成，两个链式截煤结构分别设在减速箱1b两侧。

本实施例的其余结构与实施例1相同，在此不再赘述。

前述实施例1和2中，两个支护架5也可采用通过工作面内的柔性液压掩护支护系统上设置的挑梁悬挂。

前述实施例1和2中，柔性牵引件2整体采用牵引链结构，旋转驱动单元3通过驱动链轮驱动柔性牵引件2上的牵引链段，换向单元4采用链轮结构。

前述实施例1和2中，截煤部1a也可由三个、四个甚至更多的链式截煤结构构成，当然截煤辊筒也可设置为两个，甚至两个以上的多个。

实施例3，一种采运煤方法，利用实施例1或2所述的急倾斜煤层采运煤装置进行，包括以下步骤：

第一步、采煤：启动旋转驱动单元3正向旋转，采煤单元1前行进行截煤，直至工作面整个长度方向的煤层被截取完成后停机；

第二步、运煤：启动旋转驱动单元3反向旋转，采煤单元1后退，牵引链2a上的刮煤板利用截煤形成的凹槽将煤运送出工作面。

其中，在采煤前还需在急倾斜煤层上方形成开切眼；在煤层长度方向根据设定的工作面长度形成两个与煤层倾斜方向一致的倾斜巷道6和巷道7；在巷道6和巷道7之间开掘初采工作面，且初采工作面的俯伪斜角度为0～30度；将所述采运煤装置布设在初采工作面；在采运煤前将运输巷通过煤仓与工作面下端的巷道6连通，以在工作面送到煤仓后通过运煤巷运煤。

在采用实施例2中截煤部1a的截煤单元1时，在截煤后，矩形槽之间的残余不能自动垮塌时，需要人工落煤完成后，再进行送煤操作。

在两个支护架5采用工作面内的柔性液压掩护支护系统上设置的挑梁悬挂时，两个支护架5在支护系统推进时同时推进；在采用八字形液压支腿支撑时，由监测单元监测到两个支护架5中之一与柔性液压掩护支护系统相对高度变化至设定值时，控制系统控制其向下推进。

以上详细描述了本发明的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术人员无需创造性劳动就可以根据本发明的构思作出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本发明的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。

Claims (9)

1.一种急倾斜煤层采运煤装置，包括采煤单元(1)、运煤单元和控制系统，其特征在于，所述采煤单元(1)通过前后端串接在环形的柔性牵引件(2)上，柔性牵引件(2)由具有正反转输出的旋转驱动单元(3)驱动，以使采煤单元(1)前行或后退，采煤单元(1)后部设有用于将下方煤岩体截取后凹槽的采煤部(1a)；位于采煤单元(1)后方设定长度的柔性牵引件(2)呈牵引链(2a)结构，在牵引链段的长度方向上分布有多排可深入所述凹槽的刮煤板(2b)，牵引链(2a)与刮煤板(2b)构成所述运煤单元。

2.根据权利要求1所述的急倾斜煤层采运煤装置，其特征在于，所述采煤单元(1)还包括设在滑靴式底座(1b)上的减速箱(1c)和动力源(1d)；所述采煤部(1a)通过减速箱(1b)与动力源(1d)连接。

3.根据权利要求1所述的急倾斜煤层采运煤装置，其特征在于，所述采煤单元(1)的采煤部(1a)具有至少两排的多排链式截煤结构。

4.根据权利要求1所述的急倾斜煤层采运煤装置，其特征在于，所述采煤单元(1)的采煤部(1a)具有辊筒采煤和链式截煤的组合结构。

5.根据权利要求1所述的急倾斜煤层采运煤装置，其特征在于，所述柔性牵引件(2)在整个长度方向均呈牵引链结构。

6.根据权利要求1所述的急倾斜煤层采运煤装置，其特征在于，所述旋转驱动单元(3)设有一个，柔性牵引件(2)通过换向单元(4)换向；或者，所述旋转驱动单元(3)设有两个，两个旋转驱动单元(3)还同时用于柔性牵引件(2)换向。

7.根据权利要求1～6中任意一项权利要求所述的急倾斜煤层采运煤装置，其特征在于，所述一个旋转驱动单元(3)和一个换向单元(4)，或者两个旋转驱动单元(3)分别设在两个支护架(5)上，位于采煤单元(1)前方的支护架(5)上形成有用于接纳所述采煤单元(1)的接纳台。

8.根据权利要求7所述的急倾斜煤层采运煤装置，其特征在于，所述两个支护架(5)通过工作面内的柔性液压掩护支护系统上设置的挑梁悬挂；或者，两个支护架(5)均通过两对八字形液压支腿支撑在对应竖向巷道的岩壁上。

9.一种采运煤方法，其特征在于，利用权利要求1～8中任意一项权利要求所述的急倾斜煤层采运煤装置进行，包括以下步骤：

第一步、采煤：启动旋转驱动单元(3)正向旋转，采煤单元(1)前行进行截煤，直至工作面整个长度方向的煤层被截取完成后停机；

第二步、运煤：启动旋转驱动单元(3)反向旋转，采煤单元(1)后退，牵引链(2a)上的刮煤板利用截煤形成的凹槽将煤运送出工作面。