CN1920255B - 在房柱式回采中用于后退式柱式回采的单体支架 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种在地下的层状的矿床中按房柱式回采法回采矿物或原料时用于后退式柱式回采的单体支架(10)。该单体支架能设置于两个矿柱之间的切割巷道内、能移动到另一位置并且为了支承顶板而具有一个可借助于支柱(13)调整高度的、可压靠顶板的支承装置。该支承装置具有两个彼此隔开距离地设置的支梁(12)，其中每个支梁借助于两个支柱(13)和一个设置于支柱之间的连杆机构支承在底座(11)上，在支梁(12)之间设置一个移动块，为了通过中间连杆调整支梁(12)的距离，至少其中一个支梁(12)可运动地固定在移动块上并且单体支架(10)能通过移动块借助于车辆运走。

Description

在房柱式回采中用于后退式柱式回采的单体支架

技术领域

本发明涉及按房柱式回采法在地下的层状的矿床中回采矿物或原料时用于后退式柱式回采的单体支架。

背景技术

在地下开采层状储藏的矿物和原料尤其例如煤炭和盐时，作为传统的回采方法一方面采用全面采矿法，另一方面采用房柱式回采法。在房柱式回采法中不同于全面采矿法，为了保持矿工创造和必需的空间，顶板的支承由竖立的天然的矿柱承担并且通过锚杆支护在已回采的矿房和已掘进的切割巷道中进行支持。由于因系统引起的天然矿柱的载荷，取决于必要的矿柱尺寸必然产生明显的回采损失，并且这种回采损失可能达到可回采的矿物或原料总储量的60％。另外，房柱式回采的优点为在相对较低的投资的同时具有高的生产效率、非常高的操作柔性以及低的必需的组织程度，房柱式回采的特别的优点形成矿山机械的相对简单的操纵。在房柱式回采中，矿床特定的因素例如矿床的总储量、储藏范围和分布、干扰程度的意义明显小于长壁工作面式或短壁工作面式全面采矿法。在房柱式回采中也已知的是，总利用度以如下方式持久地改善，即在第二开采步骤、所谓的后退式柱式回采或反回采矿柱(De-Pillaring)中，包含在矿柱中的原料和矿物通过回采矿柱被回收并且本发明涉及房柱式回采的这个范围。

用于后退式柱式回采的同种方法公开于DE 30 09 923 A1。在该已知的方法中，在使用刨式或切割式工作的开采设备的情况下，后退式回采区段在长壁工作面回采中通过一个弧形延伸的工作面前壁进行回采，其中弯曲延伸的开采设备如在长壁工作面回采中通常的那样通过液压的掩护支架进行支承和保护。但是因为长壁工作面开采设备的输送机的相对较高的弯曲是必需的，在该输送机上引导开采机械，所以这种方法的工业使用有问题。开放的切割巷道的掘进或通行连同顶板的控制可能导致频繁的问题，因此该已知的方法不可能实现充分高的生产效率。

例如由DE 32 38 356 A1已知用于后退式柱式回采的单体支架，它们由多个相互连接的液压的节式支架构成，它们借助于链式或履带式输送机进行驱动和运动。已知的单体支架具有一个可压靠在顶板上的盖，每个盖在其中一个节式支架的宽度上延伸。

发明内容

本发明的任务是提出一种用于后退式柱式回采的方法以及为此的单体支架，在对于供使用的器械的尽可能低的技术费用的情况下以及依靠由全面采矿法已知的短壁工作面式或长壁工作面式开采设备的情况下，通过所述单体支架可以在后退式柱式回采中实现高的生产效率。

该任务以及其他任务在方法方面如下解决，即开采设备倾斜于纵向切割巷道地定向，因此在其中一个外面的横向切割巷道上的后退式回采工作面在所有其余的后退式回采工作面之前，并且顶板沿回采方向在该后退式回采工作面之前或在开采设备之前用多个在矿柱之间设置在切割巷道中的、可移动的单体支架进行支承。本发明的方案建立在以下之上，即在长壁工作面回采法或短壁工作面回采法中进行回采的开采设备倾斜地定向，该开采设备在回采工作面之前通过横向切割巷道和纵向切割巷道的敞开的切割巷道系统的优选系统性的支承来进行支持。后退式回采工作面在此根据矿柱的尺寸(长度和宽度)在大约二至四个矿柱上延伸。因此回采工作面按本发明总是仅在矿层中的整个地下切割巷道的伸展长度的一个部分区域上延伸。倾斜于纵向切割巷道延伸的开采设备的背部可以比弯曲设置的开采设备的背部明显更简单地控制。

在本发明的方法中优选的是，对于每个矿柱在纵向切割巷道中设置至少两个单体支架以及在每个里面的横向切割巷道中设置至少一个单体支架，它们由系统限定地按需要转换。特别有利的是，对于每个矿柱在纵向切割巷道中设置三至五个单体支架以及在每个里面的横向切割巷道中设置一个单体支架。优选使用半活动的单体支架，它们不具有自己的驱动装置，而是借助于车辆移动，该车辆例如具有装载平台、提升装置、铲斗等，用于经历单体支架的承接、运输和卸下。为了沿回采方向在后退式回采工作面之前支承顶板，优选采用由较低的技术设计的单体支架。为了在本发明的方法中能进行移动，特别有利的是，单体支架不仅在高度上而且在宽度上都可以缩回。特别有利的是，单体支架这样构成，使得在进行移动时，已缩回的单体支架可以借助于车辆运动穿过已伸出的并架设的单体支架即支承顶板的单体支架。这有附加的优点，即顶板层的不希望的松动通过单体支架的经常加载和卸载来避免，因为没有必要拆除和移动已经在切割巷道中架设的单体支架，以便以后基本上在相同的位置上重新架设一个单体支架。更多地，一次架设的单体支架可以保持在其架设位置上，直到它由于回采进展无论如何必须移动以回采下一矿柱。

为了解决上述任务，本发明建议一种按房柱式回采法在地下的层状的矿床中回采矿物或原料时用于后退式柱式回采的单体支架，该单体支架能设置于两个矿柱之间的切割巷道内、能移动到另一位置并且为了支承顶板而具有一个可借助于支柱调整高度的、可压靠顶板的支承装置，其中，支承装置具有两个彼此隔开距离地设置的并且可至少有限地彼此无关地运动的支梁，其中每个支梁借助于两个支柱和一个设置于支柱之间的连杆机构支承在底座上，在支梁之间设置一个移动块，为了通过中间连杆调整支梁的距离，至少其中一个支梁可运动地固定在移动块上，并且单体支架可以借助于车辆运走，以便能够用车辆移动未架设的单体支架。在运输期间，单体支架可以优选地通过移动块支承在车辆上或者被它抓紧。通过支梁的距离调整可能的是，在一个单体支架的移动期间，其他的支承顶板的单体支架可以保持架设。支梁的距离调整应该足够使得一个单体支架在收拢和缩回状态下即单体支架在高度和宽度上降低时可以用车辆运输穿过已架设的并且展开到完全宽度的单体的底座之间。

在按本发明的结构中，支梁可以借助于可伸缩的并构成为调整缸的中间连杆处于直线运动中。在另一结构中，中间连杆可摆动地固定在支梁和移动块上。在这种结构中特别有利的是，在其中一个中间连杆与移动块之间设置一个可液压调整的调整缸，以便能够用简单的方式液压地产生单体支架的支梁和底座的收拢折叠和展开。特别合乎目的的是，中间连杆可以借助于调整缸在一个第一摆动位置和一个第二摆动位置之间摆动，在所述第一摆动位置上时，调整缸和支梁平行于移动块的纵侧面，而在第二摆动位置上时，支梁从侧面伸出并且中间连杆相对于移动块的纵侧面构成角度。在确定的应用时可能足够的是，仅两个支梁的其中一个是可运动或可摆动的。在优选的结构中与此相反，两个支梁都是可运动或可摆动地经由中间连杆固定在移动块上。

如果支柱和/或调整缸可以连接到一个在后退式柱式回采中使用的长壁工作面式或短壁工作面式开采设备的工作面液压系统上和/或可连接到位于车辆上的液压泵站的液压系统上，那么可以实现特别简单的结构方式。在这种结构中，单体支架因此是可以被动调整的并且不具有自己的驱动装置或自己的液压泵站，而是必需或者连接到工作面液压系统或者车辆上的液压泵站上，以便实现单体支架的架设或调整缸的伸出和/或缩回。另外优选的是，中间连杆的支梁侧的连接铰链设置在支承座上，所述支承座可翻转地固定在所属的支梁上，用于这两个支梁的不同的高度调整。在这种结构中，这两个支梁可以伸出到不同的高度。合乎目的的是，引导支梁运动的连杆机构构成为四连杆机构和/或可摆动地固定的中间连杆构成为平行连杆机构。四连杆机构用于使支梁能仅平行于所属的底座伸出，支柱支撑在所述底座上，平行连杆机构用于使支梁可以平行地和均衡地摆动到两个支梁之间的移动块上。在此特别有利的是，支梁的顶面高于移动块的顶面。

移动块的底面可以具有一个用于车辆装载平台的导向装置或托架，以便通过移动块的下降使单体支架可以下放在车辆的装载平台上并且实现单体支架在车辆的装载平台上的最佳下放，然后单体支架通过车辆移动。也可以选择的是，单体支架的移动块设有嵌接装置或嵌接凹槽等，它们用于与车辆一起引导的提升装置或抓紧装置。

附图说明

本发明的其他优点和结构由后面对在附图中示出的本发明的实施例的示意描述得出。其中：

图1、2、3  在房柱式回采中回采的矿床的俯视图中分别显示在本发明的后退式柱式回采中的方法过程；

图4  在侧视图中示意显示收拢的单体支架用车辆移动穿过另一架设的单体支架；

图5  在侧视图中示意示出本发明的在架设状态下的单体支架；

图6  在前视图中示意示出本发明的按第一实施例的单体支架，包括收拢的以及展开的支梁；

图7  图6的单体支架的俯视图；

图8  在侧视图中示意示出本发明的单体支架，包括不同远地伸出的支柱；

图9  按本发明第二实施例的单体支架的俯视图，包括可伸缩的中间连杆。

具体实施方式

在图1至3中总体上用附图标记1表示地下的煤层或其他的地下矿床，它按本身公知的方式在房柱式回采中被回采并且具有多个位于顶板与底板之间的矿柱2，在各矿柱之间彼此成直角地掘进纵向延伸的纵向切割巷道3和横向延伸的横向切割巷道4，例如在矿柱尺寸沿纵向和横向为18m时，巷道的宽度例如为6m。

矿柱2的后退式回采在所示实施例中在前进式或后退式回采中在沿回采方向A的短壁工作面工作时用一个总体上标记为5的开采设备进行，该开采设备如对于全面采矿法所公知的那样包括多个并列设置的电液的节式支架6，回采工作面借助于各节式支架在回采工作线处保持敞开并且一个输送槽被向回采方向A挤压，例如一个在短壁工作面式开采设备5的两端之间可以往复行驶的滚筒式采煤机8在该输送槽上引导。开采设备5在所示实施例中为三个矿柱2的后退式回采工作面上延伸并且用于输送机7的巷道输送机拉紧部与未表示的驱动装置相应设置在一个外面的横向切割巷道4中。在后退式回采工作面在三个矿柱2上延伸的情况下，在两个外面的横向切割巷道4之间有两个另外的内部的横向切割巷道4。如本身公知的，通过长壁工作面输送机7，在后退式回采工作面上在矿柱2上开采进来的物料转送到一个平巷输送机9中，该平巷输送机放置在两个外面的横向切割巷道4之一中。输送方向用附图标记F表示。在两个外面的横向切割巷道4的侧面存在其他的矿柱2和切割巷道3、4，所述其他的矿柱在以后的时刻回采，在开采设备后面顶板崩落作为冒落63。

按本发明，开采设备5设置成相对于纵向切割巷道3的方向倾斜角度α，优选大约10°，因此在图1至3右边的外面的横向切割巷道4处的矿柱2上的后退式回采工作面位于其他后退式回采工作面之前，在所述右边外面的横向切割巷道中也放置平巷输送机9。除了开采设备5的在此直线的倾斜的定向之外，按本发明不仅在纵向切割巷道3中而且在里面的横向切割巷道4中设置多个根据需要以及后退式回采进展情况可移置的单体支架10，顶板借助于各单体支架相对于底板在矿柱2之间的纵向切割巷道3和横向切割巷道4中进行支承。按本发明借助于一个在切割巷道3、4中可移动的车辆50进行各单体支架10的装车(Umsetzen)和移架，所述车辆为了运输和移架而在车辆50的尾部设有一个装载平台51。如下面还要详细解释的，各个单体支架10的移架按这样一种方式进行，即单体支架10为了移架而收拢和缩回，使得它们与车辆50一起穿过其他的架设在切割巷道3、4中的单体支架10到达它们的新的位置，它们又在所述新的位置可以进行架设、运动。然后紧接着如果系统条件要求的话，其他单体支架10在收拢状态下运动穿过现在还架设的单体支架。

在图1至3中对于后退式柱式回采总体上安装十一个单体支架10。随着后退式柱式回采因开采设备5沿回采方向A前移而进展，在回采中的矿柱2的深度连续下降，在一定时刻设置在右边的里面的切割巷道4中的单体支架10必需首先移架。根据矿柱2的尺寸，在每个里面的切割巷道4中，一个唯一的单体支架10就足够了。单体支架10通过车辆50从其在图1中在同一个里面的横向切割巷道4中的初始位置移动到下一列矿柱2并且又在那里架设(10′，图2)。在图1和2的视图之间已经移动的单体支架在图2中用10′表示。图2另外显示在图1和2中标记为10A的单体支架借助于车辆50从初始位置移动到最终位置的过程，其中尤其如图2用车辆50的不同位置所表示的那样，这种移动穿过已经架设的单体支架10′以及两个尚且架设的单体支架10B和10C。随着后退式回采的继续进展，所有其他的单体支架10也用车辆50运输到同一横向切割巷道4的下一区段中或者下一纵向切割巷道3中并且在那里架设(也就是说，液压地压靠顶板)。在图3中，在单体支架10B在下一纵向切割巷道3中从车辆50的平台上卸载、展开并重新架设之前，单体支架10B用车辆50运输穿过单体支架10C以及架设在横向切割巷道4中的单体支架10′。单体支架10的收拢、缩回、装车、展开以及重新架设连续进行，直到所有的单体支架基本上又获得图1所示的初始位置并且然后连续地运行，直到所有的矿柱2沿回采方向A被回采并且在其他系列中的矿柱2用短壁工作面式开采设备5进行回采。

单体支架10的结构以及单体支架10借助于车辆50的移动现在参照附图4至8进行解释。在图4中描述按本发明的单体支架10可以怎样在缩回和收拢状态下借助于车辆50行驶穿过一个伸出的并架设的单体支架10′，以便能够在另一位置上进行架设。如下面还要解释的，每个单体支架10、10′各包括两个底座11和两个支梁12，所述支梁可以借助于一对支柱13在一个伸出位置与一个缩回位置之间移动，在所述伸出位置上时，如对于单体支架10′所描述的那样，每个底座11平放在底板60上并且每个支柱12压靠在顶板61上，所述缩回位置如对于单体支架10所描述的，在此仅在缩回和收拢状态下才允许用车辆50运输单体支架10，为此车辆50在后面的区域中设有一个可抬起和可下降的为提升托架形式的平台53，单体支架10上的一个移动块14可以通过该提升托架下降，该移动块设置在两个支梁12之间并且如还要解释的那样，支梁可摆动地固定在该移动块上。平台53可以优选地一直运动到一个提升高度，在该提升高度时，该平台支持移动块14，而支梁12还顶靠到顶板上。当然，车辆50的设有马达52的车架具有的宽度小于切割巷道的宽度以及小于在伸出状态下的单体支架10′的宽度。

图5显示架设状态下的单体支架10，在该状态下，一端铰接在底座上且另一端铰接在支梁12上的可液压操纵的支柱12是完全伸出的并且被施加液压流体的架设压力。在支梁12的底面上构成一个连接铰链140，一个支臂15铰接在该连接铰链上，该支臂经由一个包括两个连杆16、17的四连杆机构与底座11连接，因此在支柱13的伸缩运动时，支梁12始终平行于底座11运动。通过连杆16、17构成的四连杆机构设置在相应支梁12的两个支柱13之间。

尤其如图6和7可以看出，每个单体支架10包括相互平行设置的两组底座11、支柱13、支梁12和四连杆机构，它们设置在中间的移动块18的两侧，移动块的顶面19低于两个支梁12的顶面12′。移动块18与两个支梁12之间的连接相应包括一个由中间连杆22或21构成的连杆对20，各中间连杆在移动块侧在轴承23或24处固定在移动块18上。轴承23、24允许中间连杆21、22绕着一条垂直于移动块18的板平面的摆动轴线25进行摆动运动。中间连杆21、22的另一端经由摆动铰链26或27与一个支承座28连接，该支承座可翻转地固定在支梁12上，因此如图8所示，如果要支承一个倾斜的顶板61′，支梁12在底板或顶板61′不平的情况下可以伸出到不同的高度。在移动块18翻转的情况下，各摆动轴承21、22或26、27围绕单体支架10的相应倾斜位置相对于垂向倾斜。

通过中间连杆21、22以及与之连接的支梁12的摆动，如特别从图6和7中清楚可见的，单体支架10的宽度可以减小。在单体支架10的最小宽度时，支梁12从侧向收拢到移动块18的纵侧面上。两个支梁12的调整运动通过调整缸30产生，所述调整缸在移动块18与其中一个中间连杆22之间起作用，并且在单体支架10的收拢状态下，如果支柱13还附加地移动到下沉位置，那么单体支架10不仅在宽度上而且在高度上都穿过伸展的并架设的单体支架10。

为了移动单体支架10，需要在图4中描述的车辆10，移动块18的底面18′可以设有专用的托架18A或者导向装置，以便可以用车辆50的平台53使移动块18下降并且保证整个单体支架10在平台53上的可靠支承。

在所示的优选的实施例中，单体支架10构成为被动机架，为了操纵支柱13或者调整缸30，该机架必需或者连接到开采设备(5，图1至3)的工作面液压系统或者连接到合适的与车辆一起运动的液压泵站上。但是可以在单体支架上设置中间存储器，以便能够中间存储支柱的压力或液压液体上以及必要时用于调整缸30的调整运动，因此至少能够进行单体支架的收拢和缩回，而单体支架不连接到工作面液压系统上。

在图9中描述本发明的单体支架10的第二实施例。在该单体支架110中也是在两个支梁112中间设置一个移动块118，该移动块可以通过车辆的装载平台下降或者可以按其他方式支承在车辆上，以便能够将单体支架110运输到切割巷道内的另一安装位置。两个支梁112又可以如在单体支架10的第一实施例中那样与底座、支柱和四连杆机构一起构成一个结构单元，为了扩宽或者收拢单体支架，所述结构单元可以相对于移动块运动。但是支梁112或相应结构单元的运动在此借助于一对可伸缩的中间连杆121进行，各中间连杆分别由可液压操纵的调整缸170构成，所述调整缸包括一个固定在移动块118顶面或侧面上的缸171和一个可从两侧加载的活塞杆172，该活塞杆的杆头173间接或直接经由铰链轴承(Kipplager)128固定在支梁112上，该铰链轴承带有一条水平的或者平行于移动块的平面的翻转轴线129。因为两个支梁112是可运动的，在此总体上使用四个调整缸170。两个支梁112通过铰链轴承128可以伸出到不同的高度，在活塞杆头173与支梁112之间可以设置稳定装置，例如弹簧加载的夹紧缸，以便总体上加固单体支架。调整缸170的顶面应该相应低于支梁112的顶面。

技术人员从上述说明中得出无数修改形式，它们应该落入各权利要求的保护范围。在本发明的方法中也可以在长壁工作面全面采矿法中同时回采四个或多个矿柱，或者仅两个矿柱。对于单体支架，可以仅其中一个支梁可摆动地连接在移动块上。所采用的单体支架的数量可以根据使用情况以及矿柱尺寸与切割巷道宽度的比例发生变化。移动块可以由一块结实的板或者由一个蒙面的支撑结构构成。开采设备也可以包括一种刨煤机。只要外面的横向切割巷道还邻接待回采的矿柱，它就通过合适的措施保持打开。单体支架的调整运动也可以用其他方式进行。车辆也可以具有一个抓斗、起重机或其他提升装置，以便能够承接单体支架以便用车辆运输到另一地方。

Claims (13)

1.按房柱式回采法在地下的层状的矿床中回采矿物或原料时用于后退式柱式回采的单体支架，该单体支架能设置于两个矿柱(2)之间的切割巷道(3、4)内、能移动到另一位置并且为了支承顶板而具有一个可借助于支柱(13)调整高度的、可压靠顶板的支承装置，其特征在于：该支承装置具有两个彼此隔开距离地设置的支梁(12；112)，其中每个支梁借助于两个支柱(13)和一个设置于支柱之间的连杆机构(15、16、17)支承在底座(11)上，在支梁(12；112)之间设置一个移动块(18；118)，为了通过中间连杆(21、22；121)调整支梁(12；112)的距离，至少其中一个支梁(12；112)可运动地固定在移动块上并且单体支架(10；110)能通过移动块借助于车辆运走。

2.根据权利要求1所述的单体支架，其特征在于：用于调整支梁(112)的距离的中间连杆(121)构成为可伸缩的调整缸(170)。

3.根据权利要求1所述的单体支架，其特征在于：中间连杆(21、22)可摆动地固定在支梁(12)和移动块(18)上。

4.根据权利要求3所述的单体支架，其特征在于：在其中一个中间连杆(22)与移动块(18)之间设置一个可液压调整的调整缸(30)。

5.根据权利要求1所述的单体支架，其特征在于：两个支梁(12；112)可运动地经由中间连杆(21、22；121)固定在移动块(18；218)上。

6.根据权利要求1所述的单体支架，其特征在于：支柱(13)能连接到一个在后退式柱式回采中使用的开采设备(5)的工作面液压系统上和/或能连接到位于车辆上的液压泵站的液压系统上。

7.根据权利要求2或4所述的单体支架，其特征在于：支柱(13)和/或调整缸(30、170)能连接到一个在后退式柱式回采中使用的开采设备(5)的工作面液压系统上和/或能连接到位于车辆上的液压泵站的液压系统上。

8.根据权利要求1所述的单体支架，其特征在于：中间连杆(21、22)的支梁侧的连接铰链(26、27)设置在支承座(28)上，所述支承座可翻转地固定在所属的支梁(12)上，以用于这两个支梁(12)的不同的高度调整。

9.根据权利要求1所述的单体支架，其特征在于：连杆机构构成为四连杆机构(16、17)和/或中间连杆(21、22)构成为平行连杆机构。

10.根据权利要求1所述的单体支架，其特征在于：支梁(12)的顶面(12′)高于移动块(18)的顶面(19)。

11.根据权利要求1所述的单体支架，其特征在于：移动块(18；118)能通过车辆的装载平台下降。

12.根据权利要求11所述的单体支架，其特征在于：移动块的底面(18′)具有一个用于车辆装载平台的导向装置或托架(18A)。

13.根据权利要求1所述的单体支架，其特征在于：移动块设有用于与车辆一起引导的提升装置的嵌接装置或嵌接凹槽。

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