CN113653523B - 液压支架快速回撤的三角区宽型临时支护装置及支护方法 - Google Patents

Abstract

液压支架快速回撤的三角区宽型临时支护装置及支护方法，属于井工煤矿开采支护领域，可解决煤矿井下回撤工作面三角区域安全、高效临时支护问题，本发明方法如下：回撤工作面液压支架时，从中部向两端依次回撤，中部区域第一架液压支架回撤后将一组宽型临时支护支架组支设至原第一架回撤支架位置；之后依次回撤第二、第三架液压支架，第三架支架移至回撤通道后调整临时支架组支护方向，使支架组移架方向与工作面液压支架移动方向垂直，形成对端部三角区域的支护，随着工作面支架的回撤，临时支护支架组由工作面中部向端部循环移架，完成回撤过程中端部三角区域的支护。本发明实现综采工作面液压支架的安全快速回撤，提高综采设备的整体回撤效率。

Description

液压支架快速回撤的三角区宽型临时支护装置及支护方法

技术领域

本发明属于井工煤矿开采支护技术领域，具体涉及一种液压支架快速回撤的三角区宽型临时支护装置及支护方法。

背景技术

随着综采技术装备的不断发展和开采理论研究的不断深入，我国许多地区矿井综采工作面实现了高产高效，在快速推进条件下，单个综采工作面开采周期越来越短，在一定的时间范围内相应的回撤频率也越来越高。目前的综采技术装备越来越大，特别是强力综采液压支架数量多、重量大，由于回撤通道空间有限，增大了支架的回撤难度。在回撤通道三角区区域内顶板相对破碎，受不同方向的集中应力的影响，至支架回撤过程中三角区域顶板上覆岩层运移剧烈，破碎程度进一步提高，导致该区域顶板维护难度大幅度增大，制约了液压支架的快速回撤，同时具有一定的安全隐患。

目前煤矿井下回撤工作面三角区域临时支护普遍采用木垛、单体立柱配套工字钢梁等进行支护，这些支护方式存在一定的局限性，主要表现在如下方面：

（1）支护效率低。三角区域临时支护主要靠人工作业，劳动强度大，支护速度慢，制约了液压支架的整体回撤速度，同时单体立柱回柱危险性大，具有一定的安全隐患。

（2）资源消耗严重。用于三角区域临时支护的木垛等材料为一次性耗材，大量材料将遗留于采空区，此外大量的单体液压支柱也无法回收而遗留于采空区，造成了资源消耗严重，增加了回撤成本。

（3）支护效果差。对于破碎顶板回撤工作面而言，三角区域受不同方向集中应力影响破碎程度进一步增大，上述支护方式对破碎顶板支护效果差，存在局部顶板冒落的风险。

发明内容

本发明为解决煤矿井下回撤工作面三角区域安全、高效临时支护问题，提供了一种综采工作面液压支架快速回撤临时支护工艺方法，实现综采工作面液压支架的安全、快速回撤，从而提高综采设备的整体回撤效率。

本发明采用如下技术方案：

一种液压支架快速回撤的三角区宽型临时支护装置，包括位于回撤工作面三角区域内的内嵌式宽型四柱支撑式液压支架和外套式宽型两柱掩护式液压支架，宽型四柱支撑式液压支架位于宽型两柱掩护式支架前方中部凹槽内，宽型四柱支撑式液压支架和宽型两柱掩护式支架通过推移油缸前后嵌套连接。

进一步地，所述宽型四柱支撑式液压支架包括顶梁Ⅰ、可伸缩的套筒、立柱Ⅰ和底座Ⅰ，所述立柱Ⅰ的数量为四个，立柱Ⅰ的两端分别与顶梁Ⅰ和底座Ⅰ连接，套筒的一端通过十字连接头与顶梁Ⅰ连接，另一端与底座Ⅰ连接，四个立柱Ⅰ分别位于顶梁Ⅰ的四个顶角，套筒位于四个立柱Ⅰ的中心。

进一步地，所述顶梁Ⅰ的前后两端分别为球形端面，可以避免在移架过程中划破顶板金属网，避免破碎岩块落入三角区。

进一步地，所述底座Ⅰ的前后两端分别为圆弧形结构，有助于快速移架，可适应支护区域底板的起伏不平。

进一步地，所述宽型两柱掩护式液压支架包括顶梁Ⅱ、掩护梁、前连杆、后连杆、立柱Ⅱ和底座Ⅱ，顶梁Ⅱ的一端与宽型四柱支撑式液压支架的顶梁Ⅰ连接，另一端与掩护梁的一端连接，掩护梁的另一端通过后连杆与底座Ⅱ连接，掩护梁的底部和底座Ⅱ之间设有前连杆，立柱Ⅱ的一端与顶梁Ⅱ的一端连接，另一端与底座Ⅱ连接，顶梁Ⅱ的中部及两侧分别设有推移伸缩梁，推移伸缩梁嵌入顶梁Ⅱ内，所述推移伸缩梁包括位于中部的伸缩千斤顶Ⅰ和伸缩梁Ⅰ以及位于两侧的伸缩千斤顶Ⅱ和伸缩梁Ⅱ、伸缩千斤顶Ⅲ和伸缩梁Ⅲ。

进一步地，所述顶梁Ⅱ的前端为球形结构，避免支护过程中对三角区金属网的破坏。

进一步地，所述顶梁Ⅱ的边缘靠近采空区一侧设计有挡矸板，挡矸板设计为整体结构，可以避免支护过程中大块矸石落入三角区而对支架造成破坏。

进一步地，所述立柱Ⅱ为双伸缩结构，支护高度范围广，对三角区支护空间具有良好的适应性。

一种液压支架快速回撤的三角区宽型临时支护装置的支护方法，包括如下步骤：

第一步，综采工作面开采结束待顺槽皮带、设备列车、管缆、转载机、破碎机、超前支架、工作面采煤机、刮板输送机回撤后开始回撤综采工作面液压支架，根据回撤通道联络巷的布置情况，回撤综采液压支架从靠近工作面中部区域的联络巷的位置开始，通过绞车将相邻两架液压支架拉出至回撤通道，由两辆支架搬运车分别将支架搬运至地面或下一工作面；相邻两架液压支架拉出后，分别将两组三角区支架组后部的宽型两柱掩护式支架布置于相邻两架支架回撤后的支护空间内，宽型两柱掩护式支架与综采面液压支架平行布置，完成初次临时支护；

第二步，第一组相邻两架液压支架回撤后开采由中部向边缘回撤，通过绞车分别将临时支架组后部宽型两柱掩护式支架旁边的两架液压支架拉出，回撤，第二组支架拉移出后，根据所空留空间大小，分别将相邻宽型两柱掩护式支架向工作面端部区域偏转30°，实现两架宽型两柱掩护式支架分别对原有相邻四架综采面支架回撤后空间的倾斜临时支护，完成第二组支架回撤后临时支护；

第三步，开始回撤第三组综采液压支架，将临时支护区域边缘靠近工作面端部方向的架液压支架拉移至回撤通道后开始搬运，第三组支架拉移至回撤通道后分别将三角区支架组前架垛式支架与后部宽型两柱掩护式支架连接，根据允许空间将支架组整体，并旋转至40~50°，实现单组临时支架组分别对原有相邻三架综采支架宽度范围的空间进行倾斜全覆盖支护，完成第三组支架回撤后的临时支护；

第四步，向工作面端头方向开始回撤第四组两架综采支架，第四组综采支架拉移至回撤通道后，调整三角区支架组支护方向，使临时支架组顶梁指向方向与回撤通道走向方向一致，垂直于待回撤综采支架顶梁指向的方向；

第五步，综采液压支架由中部区域分别向工作面两端部方向移架，随着综采支架的回撤，两组三角区支架组分别由中部区域向两端依次移动，实现对三角区的快速机械化临时支护。临时支护期间，两组三角区支架组相背移架，直至工作面也一直支架全部回撤后才完成三角区域的临时支护作业。

本发明板综采面回撤三角区临时支护方法主要为：工作面推进至停采线后，开始依次回撤综采设备，回撤工作面液压支架时，从中部开始向两端依次回撤，中部区域第一架液压支架回撤后将一组临时支护支架组支设至原第一架回撤支架位置；之后依次回撤第二架、第三架液压支架，第三架支架移至回撤通道后调整临时支架组支护方向，使支架组移架方向与工作面液压支架移动方向垂直，形成对端部三角区域的支护，随着工作面支架的回撤，临时支护支架组由工作面中部向端部循环移架，完成对工作面液压支架回撤过程中端部三角区域的快速支护。

本发明的有益效果如下：

本发明采用一架四柱支撑式液压支架和一架带有三个推移伸缩梁的两柱掩护式液压支架前后配套组成三角区域临时支护支架组，对回撤工作面液压支架在回撤过程中的三角区域进行安全、高效临时支护，随着综采液压支架由工作面中部向端部依次回撤，临时支护支架组由中部初始支护位置向端部依次移架，确保位于端部位置的待回撤工作面支架边缘的三角区域处于较大范围实时支护状态，为综采支架快速回撤提供了安全作业空间。与以往的回撤通道三角区临时支护方法相比，本发明改变了传统的临时支护方式，避免了支护材料的大量损失，实现了回撤工作面三角区域的安全、快速支护，大幅度降低了作业人员劳动强度，缩短了临时支护时间，在保证破碎顶板区域及时安全支护的基础上提高了综采支架的整体回撤效率。

宽型顶梁直接布置一组即可，用于中等稳定顶板条件。

附图说明

图1为回撤工作面三角区宽型临时支护总体布置图；

图2为回撤工作面三角区宽型临时支护装备整体结构主视图；

图3为回撤工作面三角区宽型临时支护装备俯视图；

图4为回撤工作面三角区宽型临时支护装备底座俯视图；

图5为宽型两柱掩护式支架顶梁俯视图，推移油缸收缩状态；

图6为宽型两柱掩护式支架顶梁俯视图，推移油缸伸出状态；

其中：1-宽型四柱支撑式液压支架；2-宽型两柱掩护式液压支架；3-综采工作面液压支架；4-推移油缸；5-顶梁Ⅰ；6-立柱Ⅰ；7-底座Ⅰ；8-十字连接头；9-套筒；10-顶梁Ⅱ；11-掩护梁；12-前连杆；13-后连杆；14-伸缩千斤顶Ⅰ；15-伸缩千斤顶Ⅱ；16-伸缩千斤顶Ⅲ；17-立柱Ⅱ；18-底座Ⅱ；19-伸缩梁Ⅱ；20-伸缩梁Ⅰ；21-伸缩梁Ⅲ。

具体实施方式

结合附图，对本发明做进一步说明。

本发明所使用的支护设备为组合式回撤工作面三角区宽型临时支架组。

所述的三角区宽型临时支护支架组由一架内嵌式宽型四柱支撑式支架和一架外套式宽型两柱掩护式液压支架组成，宽型四柱支撑式支架位于宽型两柱掩护式支架前方中部凹槽内，两种不同型式的支架通过推移油缸前后嵌套连接，实现相互推拉，支架组布置于回撤工作面三角区域内，能够实现对三角区破碎顶板整体实时支护，在支护范围内无空顶区域，可以适应回撤通道破碎顶板跨落形态，为综采工作面支架回撤提供安全作业空间。

所述的宽型四柱支撑式液压支架由顶梁、立柱、底座、十字连接头、伸缩套筒组成，支护强度高，整体结构紧凑稳定，能够很好的适应巷道顶板跨落形态，为综采工作面支架回撤提供安全作业空间；所述的顶梁设计为整体结构，前后边缘设计为大半径球形端面结构，可以避免在移架过程中划破顶板金属网，避免破碎岩块落入三角区；所述的底座设计为整体结构，底座前后端设计为圆弧形结构，有助于快速移架，可适应支护区域底板的起伏不平。

所述的伸缩套筒为方框式结构，由上下两组伸缩套筒相互嵌套，上组伸缩梁的伸缩杆与顶梁通过十字连接头连接，可以实现顶梁前后及左右一定角度的摆动，增大了支架对三角区域顶板的适应性；下组伸缩套筒与底座采用刚性连接，增大了支架的横向抗变形能力和整体稳定性；所述的立柱为单伸缩，单个垛式支架配置根立柱，支架整体支护强度高，可以有效承载三角区域集中应力，实现高效支护。

一种三角区域宽型临时支架组后部凹形两柱掩护式支架由顶梁、掩护梁、前连杆、后连杆、伸缩梁千斤顶、立柱、底座、伸缩梁组成，支架整体结构稳定，与宽型四柱支撑式支架通过推拉千斤顶相互连接组成临时支护支架组，实现对回撤工作面三角区临时支护。

进一步的，所述的支架顶梁设计为凹形结构，顶梁前部中间区域带有伸缩梁，顶梁及伸缩梁前部边缘设计为大半径球形结构，避免支护过程中对三角区金属网的破坏，顶梁边缘靠近采空区一侧设计有挡矸板，挡矸板设计为整体结构，可以避免支护过程中大块矸石落入三角区而对支架造成破坏；所述的立柱设计为双伸缩结构，支护高度范围广，对三角区支护空间具有良好的适应性；

进一步的，伸缩千斤顶Ⅰ和伸缩梁Ⅰ以及伸缩千斤顶Ⅱ和伸缩梁Ⅱ、伸缩千斤顶Ⅲ和伸缩梁Ⅲ组成了支架伸缩顶梁，伸缩顶梁与支架的顶梁设计为嵌套结构，伸缩梁千斤顶收缩时伸缩梁可收缩至顶梁内部。在实际支护过程中当支撑式液压支架1向前推移后，及时伸开三个伸缩千斤顶向前推移相应的伸缩梁，使空顶区域及时支护，维护破碎顶板安全，三个伸缩梁千斤顶可以实现同步伸缩。

基于回撤工作面三角区内顶板相对破碎，实际高度的变化较大，一种液压支架快速回撤的三角区临时支护装置的支护高度可应根据实际情况调整，可很好的适应回撤工作面三角区支护高度范围，增加了支架组的整体适应性。

三角区支架组前后两架支架底座通过两根推拉千斤顶连接，推拉千斤顶设计为单伸缩结构，移架时前后两架支架互为支点相互拉移，实现支架组快速移架。

所述的临时支架组前后两架支架均可实现手动控制和电液控制，电液控制可实现本架、临架控制和远程遥控控制，控制方式灵活多变，可实现支架组的快速移架。

一种综采面液压支架快速回撤临时支护方案包括为以下主要步骤：

综采工作面开采结束待顺槽皮带、设备列车、管缆、转载机、破碎机、超前支架、工作面采煤机、刮板输送机等设备回撤后开始回撤综采工作面液压支架，根据回撤通道联络巷的布置情况，回撤综采液压支架从靠近工作面中部区域的联络巷的位置开始，通过绞车将相邻两架液压支架拉出至回撤通道，由两辆支架搬运车分别将支架搬运至地面或下一工作面；相邻两架液压支架拉出后，分别将两组三角区支架组后部的两柱掩护式支架布置于相邻两架支架回撤后的支护空间内，两柱掩护式支架与综采面液压支架平行布置，完成初次临时支护。

第一组相邻两架液压支架回撤后开采由中部向边缘回撤，通过绞车分别将临时支架组后部两柱掩护式支架旁边的两架液压支架拉出，回撤，第二组支架拉移出后，根据所空留空间大小，分别将相邻两架掩护式支架向工作面端部区域偏转30度，实现两架掩护式支架分别对原有相邻四架架综采面支架回撤后空间的倾斜临时支护，完成第二组支架回撤后临时支护。

之后开始回撤第三组综采液压支架，将临时支护区域边缘靠近工作面端部方向的架液压支架拉移至回撤通道后开始搬运，第三组支架拉移至回撤通道后分别将三角区支架组前架垛式支架与后部两柱掩护式支架连接，根据允许空间将支架组整体，并旋转至45~60度，实现单组临时支架组分别对原有相邻三架综采支架宽度范围的空间进行倾斜全覆盖支护，完成第三组支架回撤后的临时支护。

进一步的，向工作面端头方向开始回撤第四组两架综采支架，第四组综采支架拉移至回撤通道后，调整三角区支架组支护方向，使临时支架组顶梁指向方向与回撤通道走向方向一致，垂直于待回撤综采支架顶梁指向的方向。

进一步的，综采液压支架由中部区域分别向工作面两端部方向移架，随着综采支架的回撤，两组三角区支架组分别由中部区域向两端依次移动，实现对三角区的快速机械化临时支护。临时支护期间，两组三角区支架组相背移架，直至工作面也一直支架全部回撤后才完成三角区域的临时支护作业。

Claims (9)

1.一种液压支架快速回撤的三角区宽型临时支护装置的支护方法，其特征在于：包括如下步骤：

第一步，综采工作面开采结束待顺槽皮带、设备列车、管缆、转载机、破碎机、超前支架、工作面采煤机、刮板输送机回撤后开始回撤综采工作面液压支架，根据回撤通道联络巷的布置情况，回撤综采工作面液压支架从靠近工作面中部区域的联络巷的位置开始，通过绞车将相邻两架综采工作面液压支架拉出至回撤通道，由两辆支架搬运车分别将综采工作面液压支架搬运至地面或下一工作面；相邻两架综采工作面液压支架拉出后，分别将两组三角区宽型临时支护装置后部的宽型两柱掩护式支架布置于相邻两架综采工作面液压支架回撤后的支护空间内，宽型两柱掩护式支架与综采工作面液压支架平行布置，完成初次临时支护；

第二步，第一组相邻两架综采工作面液压支架回撤后开采由中部向边缘回撤，通过绞车分别将三角区宽型临时支护装置后部宽型两柱掩护式支架旁边的两架综采工作面液压支架拉出，回撤，第二组综采工作面液压支架拉移出后，根据所空留空间大小，分别将相邻宽型两柱掩护式支架向工作面端部区域偏转30°，实现两架宽型两柱掩护式支架分别对原有相邻四架综采工作面液压支架回撤后空间的倾斜临时支护，完成第二组综采工作面液压支架回撤后临时支护；

第三步，开始回撤第三组综采工作面液压支架，将临时支护区域边缘靠近工作面端部方向的两架综采工作面液压支架拉移至回撤通道后开始搬运，第三组综采工作面液压支架拉移至回撤通道后分别将三角区宽型临时支护装置前部宽型四柱支撑式液压支架与后部宽型两柱掩护式支架连接，根据允许空间将三角区宽型临时支护装置整体旋转至40~50°，实现单组三角区宽型临时支护装置分别对原有相邻三架综采工作面液压支架宽度范围的空间进行倾斜全覆盖支护，完成第三组综采工作面液压支架回撤后的临时支护；

第四步，向工作面端头方向开始回撤第四组两架综采工作面液压支架，第四组综采工作面液压支架拉移至回撤通道后，调整三角区宽型临时支护装置支护方向，使三角区宽型临时支护装置顶梁指向方向与回撤通道走向方向一致，垂直于待回撤综采工作面液压支架顶梁指向的方向；

第五步，综采工作面液压支架由中部区域分别向工作面两端部方向移架，随着综采工作面液压支架的回撤，两组三角区宽型临时支护装置分别由中部区域向两端依次移动，实现对三角区的快速机械化临时支护，临时支护期间，两组三角区宽型临时支护装置相背移架，直至综采工作面液压支架全部回撤后才完成三角区域的临时支护作业。

2.根据权利要求1所述的一种液压支架快速回撤的三角区宽型临时支护装置的支护方法，其特征在于：所述支护方法使用的三角区宽型临时支护装置包括位于回撤工作面三角区域内的内嵌式宽型四柱支撑式液压支架和外套式宽型两柱掩护式液压支架，宽型四柱支撑式液压支架位于宽型两柱掩护式支架前方中部凹槽内，宽型四柱支撑式液压支架和宽型两柱掩护式支架通过推移油缸前后嵌套连接。

3.根据权利要求2所述的一种液压支架快速回撤的三角区宽型临时支护装置的支护方法，其特征在于：所述宽型四柱支撑式液压支架包括顶梁Ⅰ、可伸缩的套筒、立柱Ⅰ和底座Ⅰ，所述立柱Ⅰ的数量为四个，立柱Ⅰ的两端分别与顶梁Ⅰ和底座Ⅰ连接，套筒的一端通过十字连接头与顶梁Ⅰ连接，另一端与底座Ⅰ连接，四个立柱Ⅰ分别位于顶梁Ⅰ的四个顶角，套筒位于四个立柱Ⅰ的中心。

4.根据权利要求3所述的一种液压支架快速回撤的三角区宽型临时支护装置的支护方法，其特征在于：所述顶梁Ⅰ的前后两端分别为球形端面。

5.根据权利要求4所述的一种液压支架快速回撤的三角区宽型临时支护装置的支护方法，其特征在于：所述底座Ⅰ的前后两端分别为圆弧形结构。

6.根据权利要求2所述的一种液压支架快速回撤的三角区宽型临时支护装置的支护方法，其特征在于：所述宽型两柱掩护式液压支架包括顶梁Ⅱ、掩护梁、前连杆、后连杆、立柱Ⅱ和底座Ⅱ，顶梁Ⅱ的一端与宽型四柱支撑式液压支架的顶梁Ⅰ连接，另一端与掩护梁的一端连接，掩护梁的另一端通过后连杆与底座Ⅱ连接，掩护梁的底部和底座Ⅱ之间设有前连杆，立柱Ⅱ的一端与顶梁Ⅱ的一端连接，另一端与底座Ⅱ连接，顶梁Ⅱ的中部及两侧分别设有推移伸缩梁，推移伸缩梁嵌入顶梁Ⅱ内，所述推移伸缩梁包括位于中部的伸缩千斤顶Ⅰ和伸缩梁Ⅰ以及位于两侧的伸缩千斤顶Ⅱ和伸缩梁Ⅱ、伸缩千斤顶Ⅲ和伸缩梁Ⅲ。

7.根据权利要求6所述的一种液压支架快速回撤的三角区宽型临时支护装置的支护方法，其特征在于：所述顶梁Ⅱ的前端为球形结构。

8.根据权利要求7所述的一种液压支架快速回撤的三角区宽型临时支护装置的支护方法，其特征在于：所述顶梁Ⅱ的边缘靠近采空区一侧设计有挡矸板，挡矸板设计为整体结构。

9.根据权利要求8所述的一种液压支架快速回撤的三角区宽型临时支护装置的支护方法，其特征在于：所述立柱Ⅱ为双伸缩结构。