CN113898343A - 一种利用矿用履带式链臂锯在地下矿道顶部切缝的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及链臂锯领域，具体涉及一种利用矿用履带式链臂锯在地下矿道顶部切缝的方法，包括启动履带行走机构，使履带式链臂锯停放在需切割顶板的巷道内切割处；伸出上下支撑油缸，使履带行走机构脱离地面并固定；启动切割驱动头，带动切割链条高速旋转，链臂锯切割顶板，移动平台带着刀臂在滑动轨道上向切割方向匀速移动行程终止后，刀臂回到原水平初始状态；启动履带行走机构，将矿用履带式链臂锯停在待切割工作面的下方；刀臂顺时针旋起，利用移动平台上的切割头横移机构侧向移动，使得刀臂精准对齐上次切割裂缝；继续下一循环。重复上述切顶造缝流程，可以将顶板完整进行切割，去除切割残留，并大大提升了切割速度，达到最佳的切顶造缝效果。
Description
技术领域
本发明涉及采矿技术领域，具体涉及一种利用矿用履带式链臂锯在地下矿道顶部切缝的方法。
背景技术
为提高回采巷道内帮煤炭资源回收率，解决临空巷道动压难题，降低巷道的掘进和支护成本，国内学者提出无煤柱自成巷技术。该技术的主要核心步骤在于回采巷道顶板切顶造缝，破坏顶板完整性。利用采场矿压将顶板破碎到采空区，减小巷道侧向悬顶面积，降低巷道侧向支承压力，提高巷道的稳定性。目前顶板预裂主要采用爆破方式。采用爆破手段不仅钻孔、装药、连线等操作工艺复杂、机械化程度低，且对顶板扰动破坏大，造成顶板破碎，垮落岩块自稳性差，更无法精准定向爆破以保证相邻钻孔裂缝贯穿采。
为了解决上述问题，目前如专利号为CN109139012A中所采用的是链臂锯圆弧切割的方式对巷道顶部进行切割。但是采用这种切割方式存在着无法将顶部完整切割，圆弧切割的接缝处存在切割残留和切割速度慢、效率低，要克服链臂锯作圆弧切割时，整个刀臂线速度难匹配问题，而造成切割效率低的问题。因此，亟待更优的切割方法。
本地下矿道顶部切缝的方法，不仅适用于煤矿巷道切顶造缝，使用不同的切割链条及刀具，还适用于所有地下矿山需要切顶造缝的场所。
发明内容
本发明的目的在于，提供一种利用矿用履带式链臂锯在地下矿道顶部切缝的方法，解决以上技术问题。
本发明所解决的技术问题可以采用以下技术方案来实现：
一种利用矿用履带式链臂锯在地下矿道顶部切缝的方法，包括以下步骤：
S1、启动矿用履带式链臂锯的履带行走机构，将所述矿用履带式链臂锯停放在待切割顶板的巷道内的切割处；
S2、利用所述履带行走机构使所述矿用履带式链臂锯的刀臂靠近所述待切割顶板的所在位置，并保持所述矿用履带式链臂锯的机身与巷道平行，且所述刀臂水平设置；
S3、伸出所述矿用履带式链臂锯的支撑油缸，使所述履带行走机构脱离地面并固定；
S4、启动所述矿用履带式链臂锯的切割驱动头，带动切割链条高速旋转以切割顶板，并使所述刀臂在与被切割煤壁相平行的竖直面内顺时针匀速旋转，同时启动所述矿用履带式链臂锯的移动平台的驱动机构，使所述移动平台带着所述刀臂向切割方向的反方向匀速移动；
S5、当所述刀臂顺时针匀速旋转达到需要的切割深度H时，停止旋转，并使所述刀臂与地面之间成夹角Φ，所述移动平台直至移动至移动方向的行程终止位置停止；
S6、所述刀臂保持与地面保持夹角Φ不变，使所述移动平台带着所述刀臂在滑动轨道上向切割方向匀速移动，使所述刀臂匀速直线切割所述顶板，当移动平台移动到移动方向的行程终止位置时停止切割；
S7、按逆时针方向降下所述刀臂，使所述刀臂处于水平位置，收起所述支撑油缸；
S8、启动所述履带行走机构，行走距离L后使所述矿用履带式链臂锯停留在待切割工作面的下方；
S9、所述刀臂顺时针旋起，利用所述移动平台上的切割头横移机构侧向移动所述刀臂，使所述刀臂精准对齐步骤S6切割出的裂缝；伸出所述支撑油缸，使履带行走机构脱离地面并固定，启动所述移动平台的驱动机构，使所述移动平台带着所述刀臂向着切割方向的反方向快速移动，直至行程终止位置停止；当所述刀臂顺时针匀速旋转达到需要的切割深度H时，停止旋转，并使所述刀臂与地面之间成夹角Φ；
S10、重复切顶造缝步骤S6到S9，直至巷道顶板全部切割完成。
其中，支撑油缸可以包括上支撑油缸和下支撑油缸，上支撑油缸用于与巷道顶板相接，下支撑油缸用于与地面相接，这样可以保证矿用履带式链臂锯在工作的时候保持稳定不发生晃动。
可选地，当顶板的普氏系数为1～2时，所述刀臂的旋转速度为1.5°/min～2.0°/min；当顶板的普氏系数为3～5时，所述刀臂的旋转速度为1.0°/min～1.5°/min；当顶板的普氏系数为6～7时，所述刀臂的旋转速度为0.5～1.0°/min。
可选地，所述夹角Φ为60°～85°。
优选地，所述夹角Φ为75°。
可选地，所述切割深度H与所述夹角Φ相对应。
可选地，所述行走距离L不大于所述移动平台的长度。
本发明在履带式链臂锯切顶造缝过程中，虽然起步时刀臂以切割驱动头为支点作弧形切割，但当刀臂顺时针匀速旋转达到需要的切割深度H时，停止旋转，移动平台的驱动机构启动，移动平台带着刀臂在滑动轨道上匀速移动，使得刀臂在切割顶板的过程中是产生水平位移，从而切割成一条直线而不是弧线，即达到直线切割的目的，使得切割顶板更加高速、完整。
有益效果：采用直线切割代替了原有的圆弧切割方式，可以将顶板完整进行切割，消除圆弧切割的接缝处，存在切割残留的问题；采用直线切割代替原有的圆弧切割方式，克服了链臂锯作圆弧切割时，整个刀臂线速度的难匹配问题，而造成的切割效率低的缺点，大大提升了切割速度。使整个切顶造缝过程变得高速、高效、完整，达到最佳切缝效果。
附图说明
图1为本发明的一种利用矿用履带式链臂锯在地下矿道顶部切缝的方法的履带式链臂锯结构示意图；
图2为本发明的一种利用矿用履带式链臂锯在地下矿道顶部切缝的方法的步骤S1和步骤S2的示意图；
图3为本发明的一种利用矿用履带式链臂锯在地下矿道顶部切缝的方法的步骤S3的示意图；
图4为本发明的一种利用矿用履带式链臂锯在地下矿道顶部切缝的方法的步骤S4的示意图；
图5为本发明的一种利用矿用履带式链臂锯在地下矿道顶部切缝的方法的步骤S5的示意图；
图6为本发明的一种利用矿用履带式链臂锯在地下矿道顶部切缝的方法的步骤S6的示意图；
图7和图8为本发明的一种利用矿用履带式链臂锯在地下矿道顶部切缝的方法的步骤S7的示意图；
图9为本发明的一种利用矿用履带式链臂锯在地下矿道顶部切缝的方法的步骤S8的示意图；
图10为本发明的一种利用矿用履带式链臂锯在地下矿道顶部切缝的方法的步骤S9的示意图
图11为本发明的一种利用矿用履带式链臂锯在地下矿道顶部切缝的方法的步骤S10示意图；
图中：1、刀臂，2、切割链条，3、上支撑油缸，4、切割驱动头，5、下支撑油缸，6、切割头横移机构，7、移动平台，8、移动平台的驱动机构，9、履带行走机构，10、巷道，11、顶板。
具体实施方式
为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示进一步阐述本发明。
实施例1，一种利用矿用履带式链臂锯在地下矿道顶部切缝的方法，包括：
S1、如图2所示，启动矿用履带式链臂锯的履带行走机构9，将矿用履带式链臂锯停放在待切割顶板11的巷道10内的切割处；
S2、利用履带行走机构使矿用履带式链臂锯的刀臂1靠近待切割顶板的所在位置，并保持矿用履带式链臂锯的机身与巷道平行，且刀臂水平设置；
S3、如图3所示，伸出矿用履带式链臂锯的上支撑油缸3和下支撑油缸5，使履带行走机构脱离地面30mm并固定；
S4、如图4所示，启动矿用履带式链臂锯的切割驱动头4，带动切割链条2高速旋转以切割顶板，并使刀臂在与被切割煤壁相平行的竖直面内顺时针匀速旋转，同时启动矿用履带式链臂锯的移动平台的驱动机构8，使移动平台7带着刀臂向切割方向的反方向匀速移动；顶板的普氏硬度为5，刀臂的旋转速度为1.5°/min。
S5、如图5所示，当刀臂顺时针匀速旋转达到需要的切割深度5m时，停止旋转，并使刀臂与地面之间成夹角75°，移动平台直至移动至移动方向的行程终止位置停止；
S6、如图6所示，刀臂保持与地面保持夹角75°不变，使移动平台带着刀臂在滑动轨道上向切割方向匀速移动，使刀臂匀速直线切割顶板，当移动平台移动到移动方向的行程终止位置时停止切割；
S7、如图7和图8所示，按逆时针方向降下刀臂，使刀臂处于水平位置，收起支撑油缸；
S8、如图9所示，启动履带行走机构，行走距离3m后使矿用履带式链臂锯停留在待切割工作面的下方；
S9、如图10所示，刀臂顺时针旋起，利用移动平台上的切割头横移机构6侧向移动刀臂，使刀臂精准对齐步骤S6切割出的裂缝；伸出支撑油缸，使履带行走机构脱离地面30mm并固定，启动移动平台的驱动机构，使移动平台带着刀臂向着切割方向的反方向快速移动，直至行程终止位置停止；当刀臂顺时针匀速旋转达到需要的切割深度5m时，停止旋转，并使刀臂与地面之间成夹角75°；
S10、如图11所示，重复切顶造缝步骤S6到S9，直至巷道顶板全部切割完成。
实施例2，一种利用矿用履带式链臂锯在地下矿道顶部切缝的方法，包括：
S1、如图2所示，启动矿用履带式链臂锯的履带行走机构9，将矿用履带式链臂锯停放在待切割顶板11的巷道10内的切割处；
S2、利用履带行走机构使矿用履带式链臂锯的刀臂1靠近待切割顶板的所在位置，并保持矿用履带式链臂锯的机身与巷道平行，且刀臂水平设置；
S3、如图3所示，伸出矿用履带式链臂锯的上支撑油缸3和下支撑油缸5，使履带行走机构脱离地面50mm并固定；
S4、如图4所示，启动矿用履带式链臂锯的切割驱动头4，带动切割链条2高速旋转以切割顶板，并使刀臂在与被切割煤壁相平行的竖直面内顺时针匀速旋转，同时启动矿用履带式链臂锯的移动平台的驱动机构8，使移动平台7带着刀臂向切割方向的反方向匀速移动；顶板的普氏硬度为2，刀臂的旋转速度为2.0°/min。
S5、如图5所示，当刀臂顺时针匀速旋转达到需要的切割深度4m时，停止旋转，并使刀臂与地面之间成夹角60°，移动平台直至移动至移动方向的行程终止位置停止；
S6、如图6所示，刀臂保持与地面保持夹角60°不变，使移动平台带着刀臂在滑动轨道上向切割方向匀速移动，使刀臂匀速直线切割顶板，当移动平台移动到移动方向的行程终止位置时停止切割；
S7、如图7和图8所示，按逆时针方向降下刀臂，使刀臂处于水平位置，收起支撑油缸；
S8、如图9所示，启动履带行走机构，行走距离3m后使矿用履带式链臂锯停留在待切割工作面的下方；
S9、如图10所示，刀臂顺时针旋起，利用移动平台上的切割头横移机构6侧向移动刀臂，使刀臂精准对齐步骤S6切割出的裂缝；伸出支撑油缸，使履带行走机构脱离地面50mm并固定，启动移动平台的驱动机构，使移动平台带着刀臂向着切割方向的反方向快速移动，直至行程终止位置停止；当刀臂顺时针匀速旋转达到需要的切割深度4m时，停止旋转，并使刀臂与地面之间成夹角60°；
S10、如图11所示，重复切顶造缝步骤S6到S9，直至巷道顶板全部切割完成。
实施例3，一种利用矿用履带式链臂锯在地下矿道顶部切缝的方法，包括：
S1、如图2所示，启动矿用履带式链臂锯的履带行走机构9，将矿用履带式链臂锯停放在待切割顶板11的巷道10内的切割处；
S2、利用履带行走机构使矿用履带式链臂锯的刀臂1靠近待切割顶板的所在位置，并保持矿用履带式链臂锯的机身与巷道平行，且刀臂水平设置；
S3、如图3所示，伸出矿用履带式链臂锯的上支撑油缸3和下支撑油缸5，使履带行走机构脱离地面40mm并固定；
S4、如图4所示，启动矿用履带式链臂锯的切割驱动头4，带动切割链条2高速旋转以切割顶板，并使刀臂在与被切割煤壁相平行的竖直面内顺时针匀速旋转，同时启动矿用履带式链臂锯的移动平台的驱动机构8，使移动平台7带着刀臂向切割方向的反方向匀速移动；顶板的普氏硬度为7，刀臂的旋转速度为0.5°/min。
S5、如图5所示，当刀臂顺时针匀速旋转达到需要的切割深度6m时，停止旋转，并使刀臂与地面之间成夹角85°，移动平台直至移动至移动方向的行程终止位置停止；
S6、如图6所示，刀臂保持与地面保持夹角85°不变，使移动平台带着刀臂在滑动轨道上向切割方向匀速移动，使刀臂匀速直线切割顶板，当移动平台移动到移动方向的行程终止位置时停止切割；
S7、如图7和图8所示，按逆时针方向降下刀臂，使刀臂处于水平位置，收起支撑油缸；
S8、如图9所示，启动履带行走机构，行走距离3m后使矿用履带式链臂锯停留在待切割工作面的下方；
S9、如图10所示，刀臂顺时针旋起，利用移动平台上的切割头横移机构6侧向移动刀臂，使刀臂精准对齐步骤S6切割出的裂缝；伸出支撑油缸，使履带行走机构脱离地面40mm并固定，启动移动平台的驱动机构，使移动平台带着刀臂向着切割方向的反方向快速移动，直至行程终止位置停止；当刀臂顺时针匀速旋转达到需要的切割深度6m时，停止旋转，并使刀臂与地面之间成夹角85°；
S10、如图11所示，重复切顶造缝步骤S6到S9，直至巷道顶板全部切割完成。
本发明由于将链臂锯和履带式作业机器相结合，从而可以根据不同的工况进行合适的机器选配，同时由于采用易拆卸的结构设置可以随时更换作业机器和链臂，进而使链臂锯适用于各种复杂工况。
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
Claims (5)
1.一种利用矿用履带式链臂锯在地下矿道顶部切缝的方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、启动矿用履带式链臂锯的履带行走机构，将所述矿用履带式链臂锯停放在待切割顶板的巷道内的切割处；
S2、利用所述履带行走机构使所述矿用履带式链臂锯的刀臂靠近所述待切割顶板的所在位置，并保持所述矿用履带式链臂锯的机身与巷道平行，且所述刀臂水平设置；
S3、伸出所述矿用履带式链臂锯的支撑油缸，使所述履带行走机构脱离地面并固定；
S4、启动所述矿用履带式链臂锯的切割驱动头，带动切割链条高速旋转以切割顶板，并使所述刀臂在与被切割煤壁相平行的竖直面内顺时针匀速旋转，同时启动所述矿用履带式链臂锯的移动平台的驱动机构，使所述移动平台带着所述刀臂向切割方向的反方向匀速移动；
S5、当所述刀臂顺时针匀速旋转达到需要的切割深度H时，停止旋转，并使所述刀臂与地面之间成夹角Φ，所述移动平台直至移动至移动方向的行程终止位置停止；
S6、所述刀臂保持与地面保持夹角Φ不变，使所述移动平台带着所述刀臂在滑动轨道上向切割方向匀速移动，使所述刀臂匀速直线切割所述顶板，当移动平台移动到移动方向的行程终止位置时停止切割；
S7、按逆时针方向降下所述刀臂，使所述刀臂处于水平位置，收起所述支撑油缸；
S8、启动所述履带行走机构，行走距离L后使所述矿用履带式链臂锯停留在待切割工作面的下方；
S9、所述刀臂顺时针旋起，利用所述移动平台上的切割头横移机构侧向移动所述刀臂，使所述刀臂精准对齐步骤S6切割出的裂缝；伸出所述支撑油缸，使履带行走机构脱离地面并固定，启动所述移动平台的驱动机构，使所述移动平台带着所述刀臂向着切割方向的反方向快速移动，直至行程终止位置停止；当所述刀臂顺时针匀速旋转达到需要的切割深度H时，停止旋转，并使所述刀臂与地面之间成夹角Φ；
S10、重复切顶造缝步骤S6到S9，直至巷道顶板全部切割完成。
2.根据权利要求1所述的一种利用矿用履带式链臂锯在地下矿道顶部切缝的方法，其特征在于，在步骤S5中，当顶板的普氏系数为1～2时，所述刀臂的旋转速度为1.5°/min～2.0°/min；当顶板的普氏系数为3～5时，所述刀臂的旋转速度为1.0°/min～1.5°/min；当顶板的普氏系数为6～7时，所述刀臂的旋转速度为0.5～1.0°/min。
3.根据权利要求1或2所述的一种利用矿用履带式链臂锯在地下矿道顶部切缝的方法，其特征在于，所述夹角Φ为60°～85°。
4.根据权利要求3所述的一种利用矿用履带式链臂锯在地下矿道顶部切缝的方法，其特征在于，所述夹角Φ为75°。
5.根据权利要求1所述的一种利用矿用履带式链臂锯在地下矿道顶部切缝的方法，其特征在于，所述切割深度H与所述夹角Φ相对应。
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