CN113586106A - 防止倾斜松散厚煤层漏顶的无架间距综放液压支架及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种适用于倾斜综采工作面防止倾斜松散厚煤层漏顶的无架间距综放液压支架及方法，属于采矿液压支架技术领域。包括液压支架本体，在其前梁或护帮板下通过铰链机构分别左右铰接一对侧护板，以实现防止相邻两液压支架之间前梁或护帮板之间因配合有缝隙而出现顶板漏顶现象的功能；在其顶梁上部和顶梁侧护板上设置材质为橡胶的隔挡板，以防止大倾角工作面煤层顶板因倾角在工作面开采过程中沿液压支架顶梁侧向漏矸，橡胶材质的隔挡板使得顶梁能够挤紧顶板从而实现液压支架防滑防倒的功能。本发明能够实现大倾角工作面开采时液压支架的防滑、防倒、防漏矸，提升井下作业人员工作时的安全系数，节约煤矿企业支护和材料成本。

Description

防止倾斜松散厚煤层漏顶的无架间距综放液压支架及方法

技术领域

本发明涉及采矿液压支架技术领域，特别涉及一种适用于倾斜综采工作面防止倾斜松散厚煤层漏顶的无架间距综放液压支架及方法。

背景技术

煤炭行业作为带动国家经济发展的命脉，其生产的安全性也尤为重要。据不完全资料统计，2010-2020年全国发生的8类煤矿事故类型中，由于冒顶、片帮、漏矸等诱发的顶板事故所造成的死亡人数相对较多。片帮、冒顶极易引起大块煤岩体的垮落，片帮造成支架前端至煤壁间的空顶面积扩大，在顶板压力的作用下，容易发生冒顶事故，从而导致机器设备损坏和人员伤亡，给工作面生产造成巨大威胁，严重影响推进速度和煤炭产量。尤其在松散厚煤层的开采中，由于此类煤层具有煤体、顶底板均较松散的特性，当工作面采高较大时，前方煤体裂隙较为发育，极易出现支架插底严重、支架迁移困难，煤壁片帮、冒顶等问题。

倾斜煤层是指埋藏倾角为25°～45°的煤层,广泛赋存于我国东部矿区深部与西部矿区大部,约占我国煤炭资源探明储量的10％～20％，其中60％以上为优质或稀缺煤种，是国际公认的复杂难采煤层。随着我国浅部及缓倾斜的易采煤炭资源日益枯竭，倾斜煤层特别是中厚煤层的安全高效开采业已成为了东部矿区亟需解决而西部矿区必须面临的重大战略命题，对我国社会经济发展与和谐稳定具有重要建设性、促进性与保障性作用。但在综放开采过程中,特别是煤层松散条件下,由端面顶煤破碎漏冒而诱发的支护系统失稳问题始终未得到有效解决,严重制约了该类工作面安全高效开采水平的进一步提升。

在倾斜软煤综放采场,松散破碎顶煤在架前、架间的漏冒易造成支架空载，为支架的下滑倾倒提供了条件，弱化了支架的稳定性。同时在煤层倾角的影响下，采空区垮落矸石不能在原地停留，向倾斜下部滑移充填，沿倾斜方向易形成“下实、中满、上空的非均匀充填，上覆岩层岩体结构及采动应力拱壳形态也将随之表现出非对称特征。在这种复杂的围岩应力环境下顶煤的破坏程度也将呈现岀区域性差异,对采场“支架围岩”系统的控制与管理带来了现实困难。

倾斜煤层的综放工作面具有非常明显的特殊性，工作环境和地质条件都比较差。例如,工作面底板易出现滑移,特别是底板与顶板的滑移速度不一致时,将会造成工作面“底板-支架-顶板”之间的平衡系统破坏,导致冒顶、渗水等安全事故的发生；在顶底板运动时承受着工作面的压力，极易出现支架倒架、失稳。再加上顶板压力的切向分力和法向分力之间成反比关系，将会加剧失稳的状态，工作面上的煤壁受到较大的向下倾斜分力,极易出现煤壁片帮、漏顶等现象；煤矿工人在综放的工作面上下作业，其站立、观察、行走受到井内工作面高度、空度等环境的影响，对设备的操作存在极大的困难。

因此，需要发明一种适用于倾斜综采工作面防止倾斜松散厚煤层漏顶的无架间距综放液压支架及方法，能够有效解决倾斜煤层工作面松散破碎顶板在相邻两液压支架前方护帮板之间及顶梁处发生冒落、漏矸、漏滑的问题。

发明内容

本发明的目的是针对现在存在的问题，提供一种防止倾斜松散厚煤层漏顶的无架间距综放液压支架及方法，能够有效解决倾斜煤层工作面松散破碎顶板在相邻两液压支架前方护帮板之间及顶梁处发生冒落、漏矸、漏滑的问题。

本发明提供的一种防止倾斜松散厚煤层漏顶的无架间距综放液压支架，包括液压支架本体，液压支架前方护帮板下侧护板和顶梁橡胶隔挡板。操作方法是这样实现的：在液压支架前方护帮板下侧两边通过铰接机构对称铰接一对方形侧护板，侧护板可收回于护帮板下侧并随护帮板收回至前梁，不影响液压支架局部零部件以及支架整体的伸缩运动；在顶梁和左右顶梁侧护板上部安装材质为橡胶的可拆卸的隔挡板，其中左、右两侧顶梁侧护板上部的隔挡板随侧护板运动而相对顶梁隔挡板独立存在。

所述侧护板设置于前梁护帮板下方左右两侧的位置，与护帮板通过转轴铰接，两侧护板沿护帮板中心线相互对称。

所述侧护板通过围绕铰接处转轴转动至水平位置，并且与护帮板平行。

所述侧护板与相邻液压支架前梁护帮板下侧护板无间距接合，以承接来自顶板掉落的煤矸石。

所述侧护板与相邻液压支架前梁护帮板下侧护板通过锁紧锁紧销紧而保持无间距接合状态，以保证侧护板不因重力作用下落。

所述侧护板在非工作期间可收回至前梁护帮板下，并通过锁紧销与同一护帮板下收回的另一侧侧护板锁紧而不伸出，以保证液压支架移架时侧护板不干扰支架的移动。

所述侧护板可在现有液压支架设备上改装使用，根据工作面现场实际情况需要来安装使用。

所述橡胶隔挡板分别设置在顶梁和左、右顶梁侧护板上，在顶梁、顶梁侧护板和隔挡板上均开设螺纹孔，利用螺栓连接以上各构件。

所述橡胶隔挡板在左右两侧顶板侧护板内侧边缘处开设锯齿状啮合齿，在同样位置处顶板上隔挡板开设锯齿状啮合齿，锯齿状的边缘用以增加对掉落的煤矸石的摩擦阻力，防止高速掉落的煤矸石滚出滑槽外。

所述橡胶隔挡板在左右两侧顶板侧护板内部的侧推千斤顶收回时通过锯齿状啮合齿紧密啮合，橡胶隔挡板上部保持平整，避免了对松散破碎顶板造成破坏。

所述橡胶隔挡板在左右两侧顶板侧护板内部的侧推千斤顶伸出时退出啮合状态，在顶梁和两顶梁侧护板上的橡胶隔挡板之间形成具有一定宽度与深度的滑槽，使得顶板落下的煤矸石可以沿着滑槽滑落至后方刮板输送机上。

所述橡胶隔挡板可在现有液压支架设备上改装使用，根据工作面现场实际情况需要来安装使用。

所述橡胶隔挡板在达到磨损使用期限后可自行拆卸下来更换。

所述顶梁侧护板橡胶隔挡板通过液压支架液压系统控制随顶梁侧护板运动。

本发明所达到的有益效果：

(1)通过在液压支架护帮板上加装侧护板，来填补相邻两液压支架护帮板之间的间隙，解决倾斜煤层放顶煤时松散破碎顶板在护帮板间隙发生冒落漏矸的问题。

(2)通过在液压支架护帮板上加装侧护板，填补相邻两液压支架护帮板之间的间隙，降低液压支架下工人因顶板冒落、漏矸而发生人身伤害的危险。

(3)侧护板采用耐磨损，不易消耗的材料，避免煤矿企业因相邻液压支架护帮板间发生顶板冒落、漏矸而使用木板填补支架间隙，每年支出木板购买费用高达数十万元的问题，可以大大节省所有煤矿企业在该类工作面条件下非必要的开支。

(4)液压支架上方橡胶隔挡板所形成的滑槽，可使部分煤、矸石沿着此滑槽滑落至液压支架后方刮板输送机上，解决倾斜煤层开采条件下煤矸石沿倾斜方向从支架顶梁滚落的问题，降低放顶煤时煤、矸石对人员造成伤害的危险，减轻了对设备的损伤。

(5)滑槽锯齿状的边缘能够增大对掉落的煤矸石的摩擦阻力，防止煤矸石从滑槽内滑出，阻止煤矸石从液压支架侧面滚落。

(6)隔挡板的材质为橡胶，而橡胶材质具有防滑的特性，在不破坏松散破碎顶板完整性的前提下，可增大液压支架对顶、底板的摩擦力，防止液压支架在倾斜煤层工作面中倾斜、滑倒状况的发生。

(7)新型液压支架阻止了倾斜煤层松散破碎顶板漏矸的发生，防止液压支架上方和顶板之间出现悬空，保证了液压支架的支撑力和支撑效果。

(8)所述侧护板和橡胶隔挡板均可根据工作面需要在传统液压支架上改装使用，无需复杂的技术要求，简单快捷，安装方便。

附图说明

图1是倾斜煤层中发生漏顶的传统液压支架示意图；

图2是无架间距液压支架前梁护帮板加装侧护板的示意图；

图3是前梁护帮板侧护板收回状态示意图；

图4是无架间距液压支架顶梁及顶梁侧护板加装橡胶隔挡板的示意图。

附图标记为：附图1中：1、4--护帮板，2、5--顶梁，3、6--左、右顶梁侧护板，7--掩护梁，8--液压支柱，9--支架底座；附图2中:1、2--护帮板,1-1、1-2、2-1、2-2--侧护板,1-4、1-5、2-4、2-5--侧护板锁紧销杆,1-3、2-3、1-6、2-6--侧护板锁紧销座,3-顶梁；附图3中：1--护帮板，2--左护帮板侧护板，3--右护帮板侧护板，4--侧护板锁紧销杆，5--侧护板锁紧销座；附图4中：1--顶梁，2--右顶梁侧护板,3--左顶梁侧护板,4--右顶梁侧护板隔挡板,5--左顶梁侧护板隔挡板,6--顶梁隔挡板，7--连接螺母，8--前梁护帮板。

具体实施方式

为了使本领域的专业人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合本发明的附图，对本发明的技术方案进行清楚、完整的描述。

参见附图1，在倾斜松散厚煤层工作面中，由于煤层倾角的原因，传统液压支架顶梁2、5和底座9无法严密支护煤层顶底板，使得松散破碎的煤层顶板掉落的煤、矸石除了沿液压支架顶梁向后方的刮板输送机滚落，还常常在相邻两液压支架前梁护帮板1、4之间的空隙及顶梁侧面处发生破碎漏矸；

为解决上述问题，参见附图1和附图2，在前梁护帮板1、2下通过铰链机构左右各对称铰接一对侧护板1-1、1-2、2-1、2-2，侧护板可在护帮板下围绕铰链处转轴作180度的半圆形旋转运动；当液压支架工作时，护帮板从顶梁下伸出支护住工作面顶板，同时护帮板下的侧护板从护帮板下旋转出来与相邻液压支架护帮板下的侧护板实现无间距相接，如附图2中侧护板1-2和2-1所示，从而使得相邻两液压支架护帮板之间的空隙消失，由侧护板承接住放顶煤时来自松散顶板掉落下来的煤矸石，从而实现了液压支架无架间距的目的，防止掉落下来的煤矸石对人员和设备造成损害；由于侧护板下面无动力驱动和支撑装置，因而在侧护板下均设置有锁紧销装置，当侧护板撑开填补支架间空隙时，可由人工手动将锁紧销杆拨动至锁紧销座上，从而锁紧侧护板，防止因侧护板下方无支撑装置导致侧护板在重力作用下转至竖直状态，而无法实现上述功能，如附图2中锁紧销杆1-5和锁紧销座2-3所示。

参见附图3，当液压支架移架时，将锁紧销杆拨回至原位使锁紧销装置解锁，使左、右侧护板2、3收回至护帮板下，并将两侧护板下的锁紧销装置锁紧，使得两侧护板随护板帮收回至顶梁下而不会干扰到液压支架的移架运动。每台液压支架护帮板侧护板下的锁紧销装置的锁紧销杆和锁紧销座呈中心对称布置，既可在煤层放顶煤时使相邻两液压支架护帮板下侧护板锁紧实现液压支架无间距目的，又可在液压支架移架时使同一护帮板下侧护板收回锁紧。

参见附图4，在顶梁1、左侧顶梁侧护板2、右侧顶梁侧护板3上分别打设螺纹孔，并用若干螺栓7各自连接一块橡胶材质的隔挡板4、5、6，共3块，螺栓的规格可以自定,共设置11个。其中，橡胶隔挡板4、5随左、右顶梁侧护板2、3移动，在隔挡板边缘处开设锯齿状啮合齿，可实现顶梁及侧护板上隔挡板的张开与闭合。当液压支架紧紧支护住顶、底板时，上侧橡胶材质的隔挡板可在不破坏顶板完整性的前提下增大对顶板的支护力度，两侧顶梁侧护板在侧推千斤顶的推动下展开，增大了液压支架对顶板的支护面积，也对液压支架的防倒、防倒具有一定的促进作用；而当顶板发生漏矸时，掉落的煤矸石可从顶梁隔挡板和两侧顶梁侧护板隔挡板之间的滑槽沿液压支架顶梁滑落至支架后方刮板输送机上，从而避免了掉落的煤块、矸石的侧向滑落。

以上对本发明提供的防止倾斜松散厚煤层漏顶的无架间距综放液压支架及方法进行了详细介绍。具体实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

Claims (4)

1.一种防止倾斜松散厚煤层漏顶的无架间距综放液压支架及方法，包括液压支架本体，液压支架前方护帮板下侧护板和顶梁橡胶隔挡板，操作方法是这样实现的：在液压支架前方护帮板下侧两边通过铰接机构对称铰接一对方形侧护板，侧护板可收回于护帮板下侧并随护帮板收回至前梁，不影响液压支架局部零部件以及支架整体的伸缩运动；在顶梁和左右顶梁侧护板上部安装材质为橡胶的可拆卸的隔挡板，其中左、右两侧顶梁侧护板上部的隔挡板随侧护板运动而相对顶梁隔挡板独立存在。

2.根据权利要求1所述的防止倾斜松散厚煤层漏顶的无架间距综放液压支架及方法，其特征在于：所述侧护板设置于前梁护帮板下左右两侧，与护帮板铰接，对称布置，侧护板通过铰接处转轴而转动至水平位置与护帮板平行。与相邻液压支架前梁护帮板下侧护板无缝接合。

3.根据权利要求1所述的防止倾斜松散厚煤层漏顶的无架间距综放液压支架及方法，其特征在于：所述侧护板与相邻液压支架前梁护帮板下侧护板通过销锁装置锁紧，侧护板在非工作期间可收回至前梁护帮板下并通过销锁与另一侧侧护板锁紧而不伸出。

4.根据权利要求1所述的防止倾斜松散厚煤层漏顶的无架间距综放液压支架及方法，其特征在于：所述橡胶隔挡板分别设置在顶梁和左、右顶梁侧护板上，在顶梁、顶梁侧护板和隔挡板上均开设螺纹孔，利用螺栓连接各构件。橡胶隔挡板在左右两侧顶板侧护板内侧边缘处开设锯齿状啮合齿，在同样位置处顶板上隔挡板开设锯齿状啮合齿。橡胶隔挡板在左右两侧顶板侧护板下侧推千斤顶收回时通过锯齿状啮合齿紧密啮合，橡胶隔挡板在啮合状态下保持平面。顶梁侧护板橡胶隔挡板通过液压支架液压系统控制随侧护板运动。

Images