CN113047884B - 大倾角综采面液压支架置换方法 - Google Patents

Abstract

本发明大倾角综采面液压支架置换方法，属于采煤领域，目的是提高液压支架置换的效率和安全性，降低原煤损失率。步骤一，对顶板进行支护；设置装撤通道、装撤设备和牵引设备；装撤设备包括装车装置、下车装置和平板车；步骤二，利用装车装置，由牵引设备牵引待撤液压支架转向移出其安装位置；由平板车载运待撤液压支架向回风巷撤出；步骤三、由平板车载运待装液压支架下放至待安装位置；利用下车装置，由牵引设备牵引待装液压支架转向移进安装位置。本发明，待撤液压支架移出和推入待装液压支架共用同一装撤通道，减少了装撤通道的工程量，避免了人工调节环节，显著提高了置换效率；避免了预留煤柱，从而降低了原煤损失率；施工安全性提高。

Description

大倾角综采面液压支架置换方法

技术领域

本发明属于采煤领域，具体的是大倾角综采面液压支架置换方法。

背景技术

大倾角综采面是指煤层倾角在35°～55°的综合机械化开采的工作面，受煤层陆向沉积的影响，煤层厚度存在很大的变化，但煤质较好，主要是主焦煤、瘦煤等，经济价值较高，因此，为了提高资源的回收率，须对综采设备进行一次或多次置换，以实现对不同厚度煤层的开采，其中液压支架的置换至关重要，液压支架的置换是指将无法满足煤层开采需求的液压支架撤出，将能满足煤层开采的液压支架安装到对应位置。

目前，液压支架的置换采取的方式为：在综采工作面施工撤出通道，并预留20-30m的煤柱，然后开掘安装切眼，通过安装切眼撤出待撤液压支架，并安装待装液压支架。该方式存在以下弊端：

其一、各液压支架的安装和撤出都需要硐室施工、铺设轨道，且支架撤出后需要人工将牵拉钢丝绳拉至待撤的下一架支架，安装好支架后，需要重新回收牵拉钢丝绳。其工作繁复，置换效率低下，且增大施工危险系数。

其二、预留的煤柱导致原煤损失率大。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有液压支架置换存在的效率低、优质资源损失的问题，提供一种大倾角综采面液压支架置换方法，提高液压支架置换的效率和安全性，降低原煤损失率。

本发明采用的技术方案是：大倾角综采面液压支架置换方法，

步骤一，对顶板进行支护；沿着回风巷至进风巷方向在综采面设置装撤通道；配置装撤设备，并铺设牵引装撤设备沿着装撤通道运行的牵引设备；

所述装撤设备包括装车装置、下车装置以及运载装车装置和下车装置的平板车；所述装车装置与平板车可拆卸连接；所述下车装置与平板车可拆卸连接；

步骤二，利用装车装置，由牵引设备牵引待撤液压支架转向移出其安装位置；由平板车载运转向至平行于装撤通道的待撤液压支架，沿着装撤通道将待撤液压支架向回风巷撤出；

步骤三、由平板车载运平行于装撤通道的待装液压支架，沿着装撤通道将待装液压支架下放至待安装位置；利用下车装置，由牵引设备牵引待装液压支架转向移进安装位置。

进一步的，步骤一中，沿着采煤机推进方向，所述顶板包括垮落段和控顶段，且控顶段的宽度大于或者等于待撤液压支架主梁的长度与装撤通道的宽度之和；

所述垮落段铺设有防护网，并在防护网外侧沿着垮落段宽度方向设置有多排钢筋托梁，经锚杆将防护网锚固于垮落段的岩层内，且锚杆的外端与钢筋托梁固定连接；

所述控顶段铺设有防护网，并在防护网外侧沿着垮落段宽度方向设置有多排钢筋托梁，经锚杆和锚索将防护网锚固于垮落段的岩层内，且锚杆和锚索的外端与钢筋托梁固定连接；

综采面的煤壁上铺设有防护网，并在防护网外侧设置有多排钢筋托梁，经锚杆将防护网锚固于垮落段的岩层内，且锚杆的外端与钢筋托梁固定连接。

进一步的，所述牵引设备包括主绞车、副绞车和辅助绞车；所述主绞车和副绞车设置于回风巷，位于装撤通道的外侧并与装撤通道相对；所述辅助绞车设置于回风巷的巷头侧；

在回风巷与装撤通道交汇处设置有旋转平台。

进一步的，步骤二的具体操作为：

首先，主绞车和副绞车牵引装撤设备沿着装撤通道向进风巷方向移动至待撤液压支架处，将装车装置临时固定于平板车，将下车装置放置于进风巷；

接着，主绞车与平板车相连接；副绞车与待撤液压支架相连接，并牵引待撤液压支架转向至平行于装撤通道，并牵引至平板车上；

然后，从平板车上取下装车装置；

接下来，主绞车牵引平板车，副绞车牵引待撤液压支架，直至平板车移动至旋转平台；

最后，利用辅助绞车牵引平板车在旋转平台上旋转方向后，沿着回风巷拉走平板车。

进一步的，步骤三的具体操作为：

首先，通过平板车将待装液压支架推至旋转平台，主绞车的钢丝绳连接平板车，副绞车的钢丝绳连接待装液压支架；

接着，辅助绞车牵引旋转平台旋转90°，使待装液压支架平行于装撤通道；

然后，主绞车和副绞车牵引待装液压支架向进风巷方向下移至待撤液压支架撤出留出的安装位置；

接下来，将留置于进风巷的下车装置与平板车临时固定；

最后，副绞车牵引待装液压支架，通过下车装置和液压支柱将待装液压支架从平板车上取下，并转向至垂直于装撤通道的安装状态。

进一步的，已撤出的待撤液压支架比已安装的待装液压支架多一架或者两架。

进一步的，所述装车装置呈前端设置有避让缺口的三棱柱状，包括外侧的外侧板、底部的底板和顶部的顶板；所述外侧板垂直于底板，且其底端与底板的外端固定连接；所述顶板的内端与底板的内端固定连接，顶板的外端倾斜向上延伸至外侧板的顶端与外侧板的顶端固定连接；在外侧板上设置有销孔。

进一步的，在顶板上镶嵌有滚珠。

进一步的，所述下车装置呈三棱柱状，包括外侧的外侧壁、底部的底壁和顶部的顶壁；所述外侧壁垂直于底壁，且其底端与底壁的外端固定连接；所述顶壁的内端与底壁的内端固定连接，顶壁的外端倾斜向上延伸至外侧壁的顶端与外侧壁的顶端固定连接；在外侧壁上设置有销孔。

本发明的有益效果是：本发明公开的大倾角综采面液压支架置换方法，通过在待撤液压支架撤出之前对顶板进行支护，提高了液压支架置换过程中顶板的稳定性，弥补了因待撤液压支架撤离开至待装液压支架安装之间的这段时间的支护缺陷，也降低了因液压支架置换时对顶板的扰动影响，提高了液压支架置换的安全性，增大了综采面工作人员的安全系数。

通过装撤设备和牵引设备协同，使得将待撤液压支架移出后再推入待装液压支架的过程共用同一装撤通道、硐室及设备，减少了装撤通道、硐室及设备的工程量，显著提高了置换效率。避免了预留煤柱，从而降低了原煤损失率。

附图说明

图1为顶板支护示意图；

图2为待撤液压支架支护示意图；

图3为待装液压支架支护示意图；

图4为装撤设备示意图；

图5为装车装置右视图；

图6为装车装置主视图；

图7为装车装置俯视图；

图8为下车装置右视图；

图9为下车装置主视图；

图10为下车装置俯视图；

图11为液压支架置换示意图。

图中，垮落段A、控顶段B、煤壁C、回风巷1、进风巷2、主绞车3、副绞车4、辅助绞车5、待撤液压支架6、待装液压支架7、平板车8、旋转平台9、锚杆10、锚索11、钢筋托梁12、防护网13、装撤通道14、单体液压支柱15、装车装置16、外侧板16A、底板16B、顶板16C、滚珠16D、避让缺口16E、下车装置17、外侧壁17A、底壁17B、顶壁17C、销轴18。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步的说明如下：

大倾角综采面液压支架置换方法，

步骤一，对顶板进行支护；如图11所示，沿着回风巷1至进风巷2方向在综采面设置装撤通道14；配置装撤设备，并铺设牵引装撤设备沿着装撤通道14运行的牵引设备；

如图4所示，所述装撤设备包括装车装置16、下车装置17以及运载装车装置16和下车装置17的平板车8；所述装车装置16与平板车8可拆卸连接；所述下车装置17与平板车8可拆卸连接；

步骤二，利用装车装置16，由牵引设备牵引如图2所示的待撤液压支架6转向移出其安装位置；由平板车8载运转向至平行于装撤通道14的待撤液压支架6，沿着装撤通道14将待撤液压支架6向回风巷1撤出；

步骤三、由平板车8载运平行于装撤通道14的如图3所示的待装液压支架7，沿着装撤通道14将待装液压支架7下放至待安装位置；利用下车装置17，由牵引设备牵引待装液压支架7转向移进安装位置。

本发明公开的大倾角综采面液压支架置换方法，通过在待撤液压支架6撤出之前对顶板进行支护，提高了液压支架置换过程中顶板的稳定性，弥补了因待撤液压支架6撤离开至待装液压支架7安装之间的这段时间的支护缺陷，也降低了因液压支架置换时对顶板的扰动影响，提高了液压支架置换的安全性，增大了综采面工作人员的安全系数。

通过布置装撤通道14，将待撤液压支架6移出后，再推入待装液压支架7，使得待撤液压支架6的移出和待装液压支架7的推入共用同一装撤通道14，降低了装撤通道14布置的工作量，提高了装撤通道14布置的效率。

通过装车装置16的设置，使得牵引设备将待撤液压支架6由其安装位置移出至平板车8过程中，待撤液压支架6转动至平行于装撤通道14；通过下车装置17的设置，使得牵引设备将待装液压支架7推入由其安装位置的过程中，待装液压支架7转动至垂直于装撤通道14；如此，避免了在工作面预留煤柱，从而降低了原煤损失；还减少了硐室施工、铺设轨道以及牵拉钢丝绳移动等工序，工序缩减，提高了置换效率，增加了施工安全系数。

优选的，如图1和图2所示，步骤一中，沿着采煤机推进方向，所述顶板包括垮落段A和控顶段B，且控顶段B的宽度大于或者等于待撤液压支架6主梁的长度与装撤通道14的宽度之和；其中待撤液压支架6主梁的长度为H，装撤通道14的宽度为B，垮落段A的顶板控制长度为L。

所述垮落段A铺设有防护网13，并在防护网13外侧沿着垮落段A宽度方向设置有多排钢筋托梁12，经锚杆10将防护网13锚固于垮落段A的岩层内，且锚杆10的外端与钢筋托梁12固定连接；

所述控顶段B铺设有防护网13，并在防护网13外侧沿着垮落段A宽度方向设置有多排钢筋托梁12，经锚杆10和锚索11将防护网13锚固于垮落段A的岩层内，且锚杆10和锚索11的外端与钢筋托梁12固定连接；

综采面的煤壁C上铺设有防护网13，并在防护网13外侧设置有多排钢筋托梁12，经锚杆10将防护网13锚固于垮落段A的岩层内，且锚杆10的外端与钢筋托梁12固定连接。

通过垮落段A和控顶段B进行分段支护，保证了支护可靠性的同时，利于节约材料，缩短支护工期，进而节约成本。通过防护网13锚杆10和锚索11对垮落段A和控顶段B进行支护，保证了液压支架置换时以及置换后采空区的安全性。

优选的，如图4所示，所述牵引设备包括主绞车3、副绞车4和辅助绞车5；所述主绞车3和副绞车4设置于回风巷1，位于装撤通道14的外侧并与装撤通道14相对；所述辅助绞车5设置于回风巷1的巷头侧；在回风巷1与装撤通道14交汇处设置有旋转平台9。

步骤二的具体操作为：

首先，主绞车3和副绞车4牵引装撤设备沿着装撤通道14向进风巷2方向移动至待撤液压支架6处，将装车装置16通过销轴18临时固定于平板车8，以便利用装车装置16将待撤液压支架6由其安装位置拉出的过程中将待撤液压支架6转向并装到平板车8上。将下车装置17放置于进风巷2，以便于待装液压支架7通过平板车8运输至安装位置时，将待装液压支架7从平板车8上下放。通过将下车装置17放置于进风巷2等候待装液压支架7，避免了整个置换过程中，下车装置17始终跟随平板车8运动，利于减少牵引平板车8移动的牵引力。

接着，主绞车3与平板车8相连接；副绞车4与待撤液压支架6相连接，并牵引待撤液压支架6转向至平行于装撤通道14，并牵引至平板车8上。此过程，副绞车4牵引待撤液压支架6由其安装位置移出至移动到平板车8上的过程实现待撤液压支架6由垂直于装撤通道14至平行于装撤通道14的转向。

然后，从平板车8上取下装车装置16。取下装车装置16，使得移出待撤液压支架6的时，装车装置16不跟随平板车8移动，减少牵引平板车8移动的牵引力，同时，还避免牵引装车装置16可能出现的干涉问题。

接下来，主绞车3牵引平板车8，副绞车4牵引待撤液压支架6，直至平板车8移动至旋转平台9。通过主绞车3牵引平板车8，副绞车4牵引待撤液压支架6，保证足够的牵引力的同时，能有效防止待撤液压支架6倾倒。

最后，利用辅助绞车5牵引平板车8在旋转平台9上旋转方向后，沿着回风巷1拉走平板车8。

同理，步骤三的具体操作为：

首先，通过平板车8将待装液压支架7推至旋转平台9，主绞车3的钢丝绳连接平板车8，副绞车4的钢丝绳连接待装液压支架7；

接着，辅助绞车5牵引旋转平台9旋转90°，使待装液压支架7平行于装撤通道14；

然后，主绞车3和副绞车4牵引待装液压支架7向进风巷2方向下移至待撤液压支架6撤出留出的安装位置；

接下来，将留置于进风巷2的下车装置17通过销轴18与平板车8临时固定；

最后，副绞车4牵引待装液压支架7，通过下车装置17和单体液压支柱15将待装液压支架7从平板车8上取下，并转向至垂直于装撤通道14的安装状态。若待装液压支架7仅通过副绞车4的牵拉钢丝绳牵拉，当其通过下车装置17放下后，易向进风巷2侧下滑，而不能垂直于综采工作面。通过单体液压支柱15的设置，能有效防止上述问题。

已撤出的待撤液压支架6数量比已安装的待装液压支架7多太多，会增加顶板控制难度，影响施工安全。故，本发明中，已撤出的待撤液压支架6比已安装的待装液压支架7多一架或者两架。

为了尽量简化装车装置16的结构，保证待撤液压支架6移至平板车8的稳定性，优选的，如图5、图6和图7所示，所述装车装置16呈前端的内侧设置有避让缺口16E的三棱柱状，包括外侧的外侧板16A、底部的底板16B和顶部的顶板16C；所述外侧板16A垂直于底板16B，且其底端与底板16B的外端固定连接；所述顶板16C的内端与底板16B的内端固定连接，顶板16C的外端倾斜向上延伸至外侧板16A的顶端与外侧板16A的顶端固定连接；在外侧板16A上设置有销孔。

该结构，倾斜设置顶板16C，作为待撤液压支架6移出液压支架安装区，顺利移至平板车8的运输通道。而避让缺口16E的设置，使得装车装置16前端的外侧有足够的空间满足撤液压支架6移出液压支架安装区的过程中进行转向至平行于装撤通道14的需求，还能避免装车装置16前端的内侧与液压支架安装区未撤出的待撤液压支架6发生干涉。外侧板16A上设置有销孔则用于插入销轴18与平板车8进行临时固定。该装车装置16，结构简单，使用方便。

为了降低待撤液压支架6移动过程中的摩擦力，在顶板16C上镶嵌有滚珠16D。

同理，如图8、图9和图10所示，所述下车装置17呈三棱柱状，包括外侧的外侧壁17A、底部的底壁17B和顶部的顶壁17C；所述外侧壁17A垂直于底壁17B，且其底端与底壁17B的外端固定连接；所述顶壁17C的内端与底壁17B的内端固定连接，顶壁17C的外端倾斜向上延伸至外侧壁17A的顶端与外侧壁17A的顶端固定连接；在外侧壁17A上设置有销孔。由于下车装置17工作时，液压支架安装区已空置了安装位置，下车装置17不会与待撤液压支架6或待装液压支架7待发生干涉，故，下车装置17呈前后两端一致的规则三棱柱状即可，无需留置避让缺口。

其中，前端，是指相对而言，更靠近回风巷1的一端，后端则为靠近进风巷2的一端；外侧，是指相对而言，更靠近装撤通道14的一侧，内侧则为靠近液压支架分布区的一侧。

Claims (7)

1.大倾角综采面液压支架置换方法，其特征在于：

步骤一，对顶板进行支护；沿着回风巷（1）至进风巷（2）方向在综采面设置装撤通道（14）；配置装撤设备，并铺设牵引装撤设备沿着装撤通道（14）运行的牵引设备；

所述装撤设备包括装车装置（16）、下车装置（17）以及运载装车装置（16）和下车装置（17）的平板车（8）；所述装车装置（16）与平板车（8）可拆卸连接；所述下车装置（17）与平板车（8）可拆卸连接；

步骤二，利用装车装置（16），由牵引设备牵引待撤液压支架（6）转向移出其安装位置；由平板车（8）载运转向至平行于装撤通道（14）的待撤液压支架（6），沿着装撤通道（14）将待撤液压支架（6）向回风巷（1）撤出；

步骤三、由平板车（8）载运平行于装撤通道（14）的待装液压支架（7），沿着装撤通道（14）将待装液压支架（7）下放至待安装位置；利用下车装置（17），由牵引设备牵引待装液压支架（7）转向移进安装位置；

步骤二的具体操作为：

首先，主绞车（3）和副绞车（4）牵引装撤设备沿着装撤通道（14）向进风巷（2）方向移动至待撤液压支架（6）处，将装车装置（16）临时固定于平板车（8），将下车装置（17）放置于进风巷（2）；

接着，主绞车（3）与平板车（8）相连接；副绞车（4）与待撤液压支架（6）相连接，并牵引待撤液压支架（6）转向至平行于装撤通道（14），并牵引至平板车（8）上；

然后，从平板车（8）上取下装车装置（16）；

接下来，主绞车（3）牵引平板车（8），副绞车（4）牵引待撤液压支架（6），直至平板车（8）移动至旋转平台（9）；

最后，利用辅助绞车（5）牵引平板车（8）在旋转平台（9）上旋转方向后，沿着回风巷（1）拉走平板车（8）；

步骤三的具体操作为：

首先，通过平板车（8）将待装液压支架（7）推至旋转平台（9），主绞车（3）的钢丝绳连接平板车（8），副绞车（4）的钢丝绳连接待装液压支架（7）；

接着，辅助绞车（5）牵引旋转平台（9）旋转90°，使待装液压支架（7）平行于装撤通道（14）；

然后，主绞车（3）和副绞车（4）牵引待装液压支架（7）向进风巷（2）方向下移至待撤液压支架（6）撤出留出的安装位置；

接下来，将留置于进风巷（2）的下车装置（17）与平板车（8）临时固定；

最后，副绞车（4）牵引待装液压支架（7），通过下车装置（17）和液压支柱将待装液压支架（7）从平板车（8）上取下，并转向至垂直于装撤通道（14）的安装状态。

2.如权利要求1所述的大倾角综采面液压支架置换方法，其特征在于：步骤一中，沿着采煤机推进方向，所述顶板包括垮落段（A）和控顶段（B），且控顶段（B）的宽度大于或者等于待撤液压支架（6）主梁的长度与装撤通道（14）的宽度之和；

所述垮落段（A）铺设有防护网（13），并在防护网（13）外侧沿着垮落段（A）宽度方向设置有多排钢筋托梁（12），经锚杆（10）将防护网（13）锚固于垮落段（A）的岩层内，且锚杆（10）的外端与钢筋托梁（12）固定连接；

所述控顶段（B）铺设有防护网（13），并在防护网（13）外侧沿着垮落段（A）宽度方向设置有多排钢筋托梁（12），经锚杆（10）和锚索（11）将防护网（13）锚固于垮落段（A）的岩层内，且锚杆（10）和锚索（11）的外端与钢筋托梁（12）固定连接；

综采面的煤壁（C）上铺设有防护网（13），并在防护网（13）外侧设置有多排钢筋托梁（12），经锚杆（10）将防护网（13）锚固于垮落段（A）的岩层内，且锚杆（10）的外端与钢筋托梁（12）固定连接。

3.如权利要求1或2所述的大倾角综采面液压支架置换方法，其特征在于：

所述牵引设备包括主绞车（3）、副绞车（4）和辅助绞车（5）；所述主绞车（3）和副绞车（4）设置于回风巷（1），位于装撤通道（14）的外侧并与装撤通道（14）相对；所述辅助绞车（5）设置于回风巷（1）的巷头侧；

在回风巷（1）与装撤通道（14）交汇处设置有旋转平台（9）。

4.如权利要求1或2所述的大倾角综采面液压支架置换方法，其特征在于：已撤出的待撤液压支架（6）比已安装的待装液压支架（7）多一架或者两架。

5.如权利要求1或2所述的大倾角综采面液压支架置换方法，其特征在于：所述装车装置（16）呈前端设置有避让缺口（16E）的三棱柱状，包括外侧的外侧板（16A）、底部的底板（16B）和顶部的顶板（16C）；所述外侧板（16A）垂直于底板（16B），且其底端与底板（16B）的外端固定连接；所述顶板（16C）的内端与底板（16B）的内端固定连接，顶板（16C）的外端倾斜向上延伸至外侧板（16A）的顶端与外侧板（16A）的顶端固定连接；在外侧板（16A）上设置有销孔。

6.如权利要求5所述的大倾角综采面液压支架置换方法，其特征在于：在顶板（16C）上镶嵌有滚珠（16D）。

7.如权利要求1或2所述的大倾角综采面液压支架置换方法，其特征在于：所述下车装置（17）呈三棱柱状，包括外侧的外侧壁（17A）、底部的底壁（17B）和顶部的顶壁（17C）；所述外侧壁（17A）垂直于底壁（17B），且其底端与底壁（17B）的外端固定连接；所述顶壁（17C）的内端与底壁（17B）的内端固定连接，顶壁（17C）的外端倾斜向上延伸至外侧壁（17A）的顶端与外侧壁（17A）的顶端固定连接；在外侧壁（17A）上设置有销孔。

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