CN106522939B - 一种分层开采的大采高多滚筒采煤机 - Google Patents
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Abstract
一种分层开采的大采高多滚筒采煤机，采煤滚筒部分主要由两端部滚筒和中部滚筒组成。两端部滚筒及其摇臂、调高油缸机构固定在滑动块上，滑动块通过导轨连接在采煤机机身上，滑动块通过油缸驱动可在导轨上沿采煤机推进方向往复滑动。两端部滚筒通过沿采煤机推进方向往复滑动，两滚筒端面在推进方向上形成可调节高度差，前滚筒端面在采煤机推进方向上靠前部，后滚筒端面靠后。中部滚筒采用连采式上下滚筒，转动轴线为上下方向，随悬臂由油缸驱动可沿上下方向往复运动，有效地截割中部煤层，其截割深度为前滚筒端面与后滚筒端面截割深度的中间值。可在厚煤层形成刮板输送机推进方向的楼梯形台阶，减小了厚煤层开采时片帮现象对综采工作面的损害。
Description
技术领域
本发明涉及采煤机械技术领域，特别是一种分层开采的大采高多滚筒采煤机及其开采方法。
背景技术
大采高一次采全高采煤法以其具有的生产效率高、资源回收率高、易于管理、易实现自动化等优点，大采高工作面主要技术经济指标要优于分层综采工作面及综放开采工作面，已成为国内外厚煤层开采的主要发展方向之一，已在我国多个矿区得到应用，并取得了高产高效的效果。然而大采高工作面容易出现煤壁大面积片帮，片帮后端面距加大，顶板失去煤壁支撑，常造成冒顶事故。大采高工作面基本顶来压更为剧烈，局部冒顶和煤壁片帮现象更为严重，煤壁片帮深度随采高增大而增加，煤壁片帮严重是大采高综采的突出问题，如何从采煤机设计研发角度减少煤壁片帮现象是急需解决的关键技术问题。目前我国大采高采煤机的设计研发尚不成熟，现有的双滚筒采煤机很难满足8m以上厚煤层一次采全高开采要求。
公开号：CN104234711B公开了一种采煤机及开采方法，“适用于7～10m厚煤层的三滚筒采煤机以及开采”。属于煤矿开采技术领域，涉及一种7～10m厚煤层一次采全高开采方法。其特征在于将工作面煤层分为上部、中部、下部三部分，采用三滚筒采煤机进行开采，采煤机两个端部滚筒主要截割上部和下部煤层，中部滚筒截割中部煤层。三滚筒采煤机两端部通过长摇臂连接小直径滚筒，中部为短摇臂、大直径滚筒，两端部为等长摇臂、等直径滚筒，短摇臂设置于采煤机底托架上。三滚筒采煤机通过与刮板输送机、特大采高液压支架相互配合可实现端部自动斜切进刀。该发明采用三滚筒采煤机进行7～10m厚煤层大采高一次采全高开采，能够弥补现有综放开采、分层开采方法存在的资源回采率低、煤层自然发火、效率低等问题，为7～10m厚煤层提供一种可行的大采高开采方法。但该方法存在以下不足：1、三个滚筒端面在同一平面内，针对厚煤层一次采全高后，整个煤壁也是一个近似平面，上部煤层片帮脱落直接威胁综采工作面；2、中部滚筒转动轴线在推进方向上，螺旋滚筒直接把煤块输送到了采煤机身上，而不是刮板输送机上，造成刮板输送机对中部滚筒截割下煤的收煤效果降低甚至无法收煤。
申请号：CN200810116449.9公开了一种三滚筒采煤机，该采煤机是在两滚筒采煤机的基础上在中部采煤工作面上增加了一个摇臂式截割滚筒，三个截割滚筒在一个采煤工作面上同时工作，在相同的采煤高度情况下，将滚筒设计成较小直径，从而在制造工艺、成本等方面具有明显的进步。这种三滚筒采煤机摇臂尺寸短，在适应采高方面具有灵活性的特点。但是该采煤机的三个摇臂长度不相同，难以实现采煤机自动斜切进刀往返割两刀，对于厚煤层大采高一次采全高开采难以实现自动化生产。
申请号：CN201210033401.8公开了一种叠加臂三滚筒大采高采煤机，主要包括机身总成、摇臂装置、割煤滚筒、牵引部、控制系统、回转部、掘进机式截割部及顶割煤滚筒。左右割煤滚筒截割回转部高度以下煤体；顶割煤滚筒通过掘进机式截割部升降截割回转部高度以上部分煤体。此种采煤机三个滚筒直径比较小，具有制造工艺简单、生产成本低、对煤层变化的适应性强的特点。但是中部滚筒采用掘进机式截割部升降，开采工艺较复杂，且机身顶部挡煤护板安装困难，对采煤机机身中部不能有效防护，难以适应厚煤层大采高一次采全高开采的目的。
发明内容
技术问题：本发明的目的是要克服现有技术中的不足之处，提供一种分层开采的大采高多滚筒采煤机及其开采方法，以解决厚煤层一次采全高时片帮现象对综采工作面的损害问题以及中部滚筒截割中部煤层时，截割下的煤块向刮板输送机上输送转运的问题，使多滚筒采煤机更好地适用于厚煤层一次采全高开采法。
技术方案：本发明的层开采的大采高多滚筒采煤机，包括左端部摇臂滑动块机构、右端部摇臂滑动块机构、中部悬臂滚筒滑动机构、采煤机机身、挡煤护板、控制系统和行走部；所述左端部摇臂滑动块机构、右端部摇臂滑动块机构和中部悬臂滚筒滑动机构分别设在采煤机机身的左右两端部和中部，控制系统设在采煤机机身内，行走部设在采煤机机身的支架上；
所述的左端部摇臂滑动块机构包括左滚筒、左摇臂、左调高油缸、左滑动块、第一左滑动块驱动油缸和第二左滑动块驱动油缸；左滚筒固定在左摇臂上，左摇臂铰接在左滑动块上，第一左滑动块驱动油缸和第二左滑动块驱动油缸设在左滑动块的一侧，左调高油缸固定在左滑动块上，形成以左滑动块为固定支座的左摇臂调高四杆机构；
所述的右端部摇臂滑动块机构包括右滚筒、右摇臂、右调高油缸、右滑动块、第一右滑动块驱动油缸和第二右滑动块驱动油缸；右滚筒固定在右摇臂上，右摇臂铰接在右滑动块上，第一右滑动块驱动油缸和第二右滑动块驱动油缸设在右滑动块的一侧，右调高油缸固定在右滑动块上，形成以右滑动块为固定支座的右摇臂调高四杆机构；
所述的中部悬臂滚筒滑动机构包括连采式上滚筒、连采式下滚筒、悬臂、左滑轨支架、右滑轨支架和中部调节驱动油缸；所述的连采式上滚筒和连采式下滚筒分别安装于悬臂的上下两侧，左滑轨支架和右滑轨支架分别设在悬臂的左右两侧，悬臂上装有驱动电机，驱动电机通过悬臂内部的齿轮传动带动滚筒转动，悬臂体与左右滑轨支架通过多条滑动导轨连接固定，左右滑轨支架固定在采煤机机身上，悬臂通过调高油缸驱动沿左右滑轨支架上下往复滑动，连采式上下双滚筒跟随悬臂沿上下方向往复运动。
所述左右端部摇臂滑动块机构的结构相同，采煤机机身分别与左右滑动块通过多条滑动导轨连接固定，左右滑动块分别通过左右油缸驱动在导轨上沿采煤机推进方向往复滑动，进而带动左右摇臂调高四杆机构及相应的左右滚筒沿采煤机推进方向往复滑动。
所述的采煤机机身左右端部的滚筒沿采煤机推进方向往复相互独立运动，通过控制系统对左右滑块驱动油缸行程的控制，左右端部的滚筒端面在推进方向上形成可调节高度差，其中右滚筒端面在采煤机推进方向上靠前，左滚筒端面靠后。
所述中部悬臂连采式上下滚筒截割中部煤层的截割深度为右滚筒端面与左滚筒端面截割深度的中间值。
所述的左滚筒、右滚筒和连采式上下滚筒均可进行上下方向的调高，通过控制系统对左、中、右调高油缸行程的控制。
所述的挡煤护板有左中右三块，左右两侧的两块防护挡板设在左右调高油缸上部，作为左右滑动块上滑动轨道的防护，中间一块防护挡板设在中部悬臂滑动机构和采煤机机身上部，用于中部悬臂滑动机构和采煤机机身的防护。
所述的中部悬臂连采式上下滚筒截割中部煤层时，截割下的煤块脱落在后滚筒将要截割的下部煤层的第一台阶上，待后滚筒截割下部煤层第一台阶时，由后滚筒一并将煤块输送到刮板输送机上，从而实现中部悬臂连采式上下滚筒截割下的煤块的转运。
有益效果：本发明由左滚筒、右滚筒和连采式上下双滚筒组成的多滚筒采煤机能对厚煤层实现分层大采高一次采全高开采。前部右滚筒端面在采煤机推进方向上靠前，后部左滚筒端面靠后，中部悬臂连采式上下滚筒截割深度为前滚筒端面与后滚筒端面截割深度的中间值，这样便在厚煤层形成刮板输送机推进方向的楼梯形台阶，减小了厚煤层开采时片帮现象对综采工作面的损害。中部悬臂连采式上下滚筒截割下的煤块脱落在后滚筒将要截割的下部煤层的第一台阶上，由后滚筒一并将煤块输送到刮板输送机上，实现中部滚筒截割下的煤块的转运。左滚筒、右滚筒和连采式上下滚筒截割厚煤层时，在厚煤层上形成刮板输送机推进方向的楼梯形台阶，大大减小了厚煤层开采时片帮现象对综采工作面的损害。其结构简单，操作方便，使用效果好，具有广泛的实用性。
附图说明
图1是本发明的结构主视图。
图2是本发明的左端部摇臂滑动块机构结构图。
图3是本发明的右端部摇臂滑动块机构结构图。
图4是本发明的中部悬臂滚筒滑动机构结构图。
图5是本发明的多滚筒采煤机结构及其采掘煤层过程俯视图。
图6是本发明的多滚筒采煤机结构及其采掘煤层示意过程左视图。
图7是本发明的多滚筒采煤机结构及其采掘煤层行走过程轴侧视图。
图8是本发明的端部滑动块及中部悬臂连接固定示意图。
图中：1-左端部摇臂滑动块机构；2-采煤机机身；3-挡煤护板；4-控制系统；5-中部悬臂滚筒滑动机构；6-行走部；7-右端部摇臂滑动块机构；8-左滚筒；9-左摇臂；10-左滑动块；11-第一左滑动块驱动油缸；12-左调高油缸；13-第二左滑动块驱动油缸；14-第二右滑动块驱动油缸；15-右调高油缸；16-右滑动块；17-第一右滑动块驱动油缸；18-右摇臂；19-右滚筒；20-上连采式滚筒；21-下连采式滚筒；22-左滑轨支架；23-悬臂；24-中部调节驱动油缸；25-右滑轨支架；26-厚煤层。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的一个实施例作进一步的说明：
如图1所示，本发明分层开采的大采高多滚筒采煤机，主要由左端部摇臂滑动块机构1、右端部摇臂滑动块机构7、中部悬臂滚筒滑动机构5、机身2、挡煤护板3、控制系统4、行走部6构成。如图2、图3、图4所示，左端部摇臂滑动块机构1包括：左滚筒8、左摇臂9、左调高油缸12、左滑动块10、第一左滑动块驱动油缸11、第二左滑动块驱动油缸13；右端部摇臂滑动块机构7包括：右滚筒19、右摇臂18、右调高油缸15、右滑动块16、第一右滑动块驱动油缸17、第二右滑动块驱动油缸14；中部悬臂滚筒滑动机构5包括上连采式滚筒20、下连采式滚筒21、悬臂23、左滑轨支架22、右滑轨支架25、中部调节驱动油缸24。左右端部的滚筒8、19及其摇臂9、18、调高油缸12、15固定在其相应滑动块10、16上，形成以滑动块10、16为相应固定支座的摇臂调高四杆机构1、7。如图8所示，采煤机机身2与滑动块16通过多条滑动导轨连接固定，滑动块16通过油缸14、17驱动可在导轨上沿采煤机推进方向往复滑动，进而带动摇臂调高四杆机构7及其相应滚筒19沿采煤机推进方向往复滑动。如图4所示，中部滚筒采用连采式上下滚筒20、21，转动轴线为上下方向，连采式上下滚筒20、21中的上连采式滚筒20及下连采式滚筒21分别安装于悬臂23的上下两侧，悬臂23上装有驱动电机，驱动电机通过悬臂23内部的齿轮传动带动上下连采式滚筒20、21转动，悬臂体23与左右滑轨支架22、25通过多条滑动导轨连接，左右滑轨支架22、25固定在采煤机机身2上，悬臂23通过调高油缸24驱动可沿左右滑轨22、25上下往复滑动，连采式上下滚筒20、21跟随悬臂23沿上下方向往复运动。由左滚筒8、右滚筒19和连采式上下滚筒20、21组成的多滚筒采煤机可针对厚煤层实现分层大采高一次采全高开采。
如图5、图6所示，左右端部滚筒8、19沿采煤机推进方向往复相互独立运动，通过控制系统4对左第一第二滑块驱动油缸11、13，右第一第二滑块驱动油缸14、17行程的控制，左右滚筒8、19端面在推进方向上形成可调节高度差L，其中右滚筒19的端面在采煤机推进方向上靠前，左滚筒8的端面靠后。
针对厚煤层大采高，靠前的左滚筒19和靠后的右滚筒8分别截割上下部位的煤层，中部悬臂连采式上下滚筒20、21截割中间部位煤层，其截割深度为前部左滚筒19端面与后部右滚筒8端面截割深度的中间值L/2，如图5、图6所示。
左滚筒8、右滚筒19和连采式上下滚筒20、21截割厚煤层26时，如图6所示，在厚煤层26上形成刮板输送机推进方向的楼梯形台阶，每一个台阶的宽度为L/2，从而减小了厚煤层26开采时片帮现象对综采工作面的损害。
左滚筒8、右滚筒19和连采式上下滚筒20、21均可实现上下方向调高，通过控制系统4对左、中、右调高油缸12、24、15行程的控制，对于厚煤层不同的采高实现高效开采。
采煤机机身2上部装有三部分防护挡板3，左右两侧的防护挡板设在左右调高油缸12、15上，用于左右调高油缸12、15上滑动块10、16以及滑动轨道的防护，中间防护挡板留有供悬臂23及左右滑轨支架22、25通过的方形孔，中间防护挡板最大限度地对中部悬臂滑动机构5和采煤机机身2起到防护作用，如图5、图7所示。
如图7所示，中部悬臂连采式上下滚筒20、21截割中部煤层第二台阶时，截割下的煤块脱落在左滚筒8将要截割的下部煤层的第一台阶上，待后左滚筒8截割下部煤层第一台阶时，由左滚筒8一并将煤块输送到刮板输送机上，从而实现将中部悬臂连采式上下滚筒20、21截割下的煤块的转运。
Claims (6)
1.一种分层开采的大采高多滚筒采煤机，其特征在于：它包括左端部摇臂滑动块机构（1）、右端部摇臂滑动块机构（7）、中部悬臂滚筒滑动机构（5）、采煤机机身（2）、挡煤护板（3）、控制系统（4）和行走部（6）；所述左端部摇臂滑动块机构（1）、右端部摇臂滑动块机构（7）和中部悬臂滚筒滑动机构（5）分别设在采煤机机身（2）的左右两端部和中部，控制系统（4）设在采煤机机身（2）内，行走部（6）设在采煤机机身（2）的支架上；
所述的左端部摇臂滑动块机构（1）包括左滚筒（8）、左摇臂（9）、左调高油缸（12）、左滑动块（10）、第一左滑动块驱动油缸（11）和第二左滑动块驱动油缸（13）；左滚筒（8）固定在左摇臂（9）上，左摇臂（9）铰接在左滑动块（10）上，第一左滑动块驱动油缸（11）和第二左滑动块驱动油缸（13）设在左滑动块（10）的一侧，左调高油缸（12）固定在左滑动块（10）上，形成以左滑动块为固定支座的左摇臂调高四杆机构；
所述的右端部摇臂滑动块机构（7）包括右滚筒（19）、右摇臂（18）、右调高油缸（15）、右滑动块（16）、第一右滑动块驱动油缸（17）和第二右滑动块驱动油缸（14）；右滚筒（19）固定在右摇臂（18）上，右摇臂（18）铰接在右滑动块（16）上，第一右滑动块驱动油缸（17）和第二右滑动块驱动油缸（14）设在右滑动块（16）的一侧，右调高油缸（15）固定在右滑动块（16）上，形成以右滑动块为固定支座的右摇臂调高四杆机构；
所述的中部悬臂滚筒滑动机构（5）包括连采式上滚筒（20）、连采式下滚筒（21）、悬臂（23）、左滑轨支架（22）、右滑轨支架（25）和中部调节驱动油缸（24）；所述的连采式上滚筒（20）和连采式下滚筒（21）分别安装于悬臂（23）的上下两侧，左滑轨支架（22）和右滑轨支架（25）分别设在悬臂（23）的左右两侧，悬臂（23）上装有驱动电机，驱动电机通过悬臂（23）内部的齿轮传动带动连采式上下滚筒（20、21）转动，悬臂（23）与左右滑轨支架通过多条滑动导轨连接固定，左右滑轨支架固定在采煤机机身（2）上，悬臂（23）通过调高油缸（24）驱动沿左右滑轨支架上下往复滑动，连采式上下双滚筒跟随悬臂（23）沿上下方向往复运动；
所述左右端部摇臂滑动块机构的结构相同，采煤机机身（2）分别与左右滑动块通过多条滑动导轨连接固定，左右滑动块分别通过左右油缸驱动在导轨上沿采煤机推进方向往复滑动，进而带动左右摇臂调高四杆机构及相应的左右滚筒沿采煤机推进方向往复滑动。
2.根据权利要求1所述的一种分层开采的大采高多滚筒采煤机，其特征在于：所述的采煤机机身（2）左右端部的滚筒沿采煤机推进方向往复相互独立运动，通过控制系统（4）对左右滑块驱动油缸行程的控制，左右端部的滚筒端面在推进方向上形成可调节高度差，其中右滚筒（19）端面在采煤机推进方向上靠前，左滚筒（8）端面靠后。
3.根据权利要求1所述的一种分层开采的大采高多滚筒采煤机，其特征在于：所述中部悬臂连采式上下滚筒截割中部煤层的截割深度为右滚筒（19）端面与左滚筒（8）端面截割深度的中间值。
4.根据权利要求1所述的一种分层开采的大采高多滚筒采煤机，其特征在于：所述的左滚筒（8）、右滚筒（19）和连采式上下滚筒（20、21）均可进行上下方向的调高，通过控制系统（4）对左、中、右调高油缸（12、24、15）行程的控制。
5.根据权利要求1所述的一种分层开采的大采高多滚筒采煤机，其特征在于：所述的挡煤护板（3）有左中右三块，左右两侧的两块防护挡板设在左右调高油缸（12、15）上部，作为左右滑动块（10、16）上滑动轨道的防护，中间一块防护挡板设在中部悬臂滚筒滑动机构（5）和采煤机机身（2）上部，用于中部悬臂滚筒滑动机构（5）和采煤机机身（2）的防护。
6.根据权利要求1所述的一种分层开采的大采高多滚筒采煤机，其特征在于：所述的中部悬臂连采式上下滚筒（20、21）截割中部煤层时，截割下的煤块脱落在左滚筒（8）将要截割的下部煤层的第一台阶上，待左滚筒（8）截割下部煤层第一台阶时，由后滚筒（8）一并将煤块输送到刮板输送机上，从而实现中部悬臂连采式上下滚筒（20、21）截割下的煤块的转运。
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