CN205025481U - 一种矸石充填液压支架 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及煤矿开采技术领域，尤其涉及一种矸石充填液压支架，包括顶梁机构、立柱机构、连杆机构、捣实机构和底座机构，所述顶梁机构包括前顶梁和后顶梁，所述捣实机构连接于所述后顶梁与所述底座机构的后端之间，所述后顶梁的后端包括固定段和伸缩段，并设有后刮板伸缩千斤顶，所述后刮板伸缩千斤顶的活塞端与所述固定段连接，所述后刮板伸缩千斤顶的活塞端与所述伸缩段连接，所述伸缩段悬挂有刮板输送机。本实用新型将后顶梁的后端设计为伸缩段与固定段，并在伸缩段上悬挂刮板输送机输送矸石填料，在后顶梁与底座后端之间设置捣实机构，结构紧凑，大大减少了采煤工作面的空间占用量，且操作简便，实现了支护填充一体化，提高了回采与充填工作效率。

Description

一种矸石充填液压支架

技术领域

本实用新型涉及煤矿开采技术领域，尤其涉及一种矸石充填液压支架。

背景技术

目前我国煤炭开采形式以井工开采为主。充填采矿法有提高煤炭回采率，充分利用资源，有效控制地压，减少或消除地表沉降及可在“三下”开采等优点，加上采空区可以用废石来充填，可减少矸石等废物的堆放及环境污染，改善矿区周围生态环境，是钱鸣高院士倡导的煤矿绿色开采的重要组成部分。基于这些优点，在我国目前的能源状况及形势下，充填采矿法越来越受到人们的重视，充填工艺技术也在充填采矿法不断改造与发展的过程中得到创新与发展。

与以往的充填工艺不同的是，矸石速凝充填不着意提高充填料浆的质量浓度，而是利用矸石材料具有较好固水能力的特点，实现矸石胶结充填。该技术的优点是：可将较高比例水凝结起来，水体积可以接近87-90％；充填料浆凝固较快，早期强度较高，此特性可以缩短充填和采场回采周期，提高采场生产效率。具体工艺为：以矸石材料作胶结材料，使用全尾砂作充填骨料，按一定的配比加水混合后，形成充填料浆。根据工艺设备条件和现场技术的要求，充填料浆浓度可在30％～70％之间变化，充入采场后浆体可以不脱水便可凝结成固体，无环境污染，易于实现中低浓度料浆的水力输送。但矸石材料存在许多不足，如充填料输送与混合工艺复杂，当料浆凝结速度过快时，易造成输送管路和混合容器堵塞、充填体强度不均等结果，否则会造成不凝现象；在干燥条件下充填体易失水粉化；在大量长期使用时存在材料来源紧缺，充填成本高等问题。

液压支架是以高压液体为动力，由若干液压元件与金属结构件按着一定的连接方式而组成的一种采煤工作面支护设备，结构件是一个支架承载元件。现有的采煤技术中，作为综合机械化开采工作面主要装备之一，液压支架与采煤机、刮板输送机配套使用。通常会在采煤工作面上设置采煤支护液压支架和充填液压支架，采煤支护液压支架对采煤空间的顶板进行支护，起着管理顶板隔离围岩、维护作业空间的作用，充填液压支架与前、后部刮板输送机配套使用，能自行前移，推进采煤工作面，满足对后方采空区进行连续充填作业，因此在传统的开采充填方法中，受采煤支护液压支架与充填液压支架的工作关系的影响，使得液压支架的移架效率不高，采煤情况和充填的工作效果较差，且因为两种设备整体对采煤区空间占用量较大，在布置巷道工作面时耗费人力物力及时间，也不利于资源的利用，在实际工作操作中需同时监控两种设备的工作，操作过程复杂，效率低。

因此，针对以上不足，需要提供一种矸石充填液压支架。

实用新型内容

(一)要解决的技术问题

本实用新型要解决的技术问题是解决现有矸石充填液压支架因无法在采煤支护顶板的同时，实现对采空区的填充，从而导致整体回采和充填工作效率低，对采煤工作面空间占用量大，资源浪费的问题。

(二)技术方案

为了解决上述技术问题，本实用新型提供了一种矸石充填液压支架，包括顶梁机构、立柱机构、连杆机构、捣实机构和底座机构，所述顶梁机构包括前顶梁和后顶梁，所述前顶梁的后端与所述后顶梁的前端铰接，铰接处与所述底座机构通过所述连杆机构连接，所述前顶梁的中部与所述后顶梁的中部通过所述立柱机构分别与所述底座机构的前端和后端连接，所述捣实机构连接于所述后顶梁与所述底座机构的后端之间，所述后顶梁的后端包括固定段和伸缩段，并设有后刮板伸缩千斤顶，所述后刮板伸缩千斤顶的活塞端与所述固定段连接，所述后刮板伸缩千斤顶的活塞端与所述伸缩段连接，所述伸缩段悬挂有刮板输送机。

其中，所述捣实机构包括摆梁和推矸挡板，所述摆梁上设有摆梁千斤顶，所述摆梁千斤顶与所述后顶梁的中部连接，所述摆梁的前端与所述底座机构的后端连接，所述推矸挡板呈竖直状态设置于所述摆梁的后端，所述摆梁的内部设有压实千斤顶，所述压实千斤顶与所述推矸挡板连接。

其中，所述摆梁与水平面所成角度不超过30°，所述摆梁的长度至少为2925mm，所述压实千斤顶伸出后，所述推矸挡板与所述摆梁形成的总长度不超过4830mm。

其中，所述底座机构为H型，包括两个平行底座和中部箱形横档，所述中部箱形横档下部悬空，连接所述两个平行底座。

其中，所述连杆机构包括上连杆、前连杆和后连杆，所述上连杆一端铰接于所述前顶梁的后端与所述后顶梁的前端的连接处，另一端依次与所述前连杆的一端和后连杆的一端铰接，所述前连杆的另一端和所述后连杆的另一端与所述中部箱形横档铰接，所述前连杆的两个铰接点均在所述后连杆的两个铰接点的前方。

其中，所述顶梁机构还包括一级护帮和二级护帮，所述一级护帮的后端与所述二级护帮的前端连接，所述二级护帮的后端与所述前顶梁的前端铰接。

其中，所述顶梁机构还包括顶梁侧护板，所述顶梁侧护板为直角折弯钢板，所述前顶梁与所述后顶梁的两侧相对安装有所述顶梁侧护板，所述顶梁侧护板均为活动侧护板。

其中，所述前顶梁与所述后顶梁均为整体式结构，形状为钢板拼装箱形，所述顶梁的顶面两侧安装所述顶梁侧护板的部分低于所述顶梁的顶面中部一个板厚。

其中，所述立柱机构包括前立柱和后立柱，所述前立柱一端与所述前顶梁的中部连接，另一端与所述底座机构的前端连接，所述后立柱一端与所述后顶梁的中部连接，另一端与所述底座机构的后端连接。

其中，所述底座机构还设有抬底装置和推移装置，所述抬底装置包括抬底千斤顶，所述推移装置包括推移框架、推移千斤顶和连接头，所述推移框架的一端通过所述连接头与前部刮板输送机连接，另一端通过所述推移千斤顶与所述底座连接。

(三)有益效果

本实用新型的上述技术方案具有如下优点：本实用新型的矸石充填液压支架将后顶梁的后端设计为伸缩段与固定段，并在伸缩段上悬挂刮板输送机输送矸石填料，在后顶梁与底座后端之间设置捣实机构，将现有技术中的回采支护液压支架与充填液压支架相结合，结构紧凑，大大减少了采煤工作面的空间占用量，且操作简便，实现了快速采煤充填，支护填充一体化，提高了回采与充填工作效率。同时后顶梁的后端设置后刮板伸缩千斤顶将伸缩段与固定段连接，通过操纵后刮板伸缩千斤顶就可以实现刮板输送机的前移，提高了移架效率。

除了上面所描述的本实用新型解决的技术问题、构成的技术方案的技术特征以及有这些技术方案的技术特征所带来的优点之外，本实用新型的其他技术特征及这些技术特征带来的优点，将结合附图作出进一步说明。

附图说明

图1是本实用新型实施例的矸石充填液压支架的结构示意图；

图2是本实用新型实施例的矸石充填液压支架的底座机构结构示意图；

图3是图2的C-C剖面图；

图4是本实用新型实施例的矸石充填液压支架的前顶梁截面图。

图中：1：顶梁机构；2：捣实机构；3：连杆机构；4：立柱机构；5：底座机构；11：前顶梁；12：后顶梁；13：后刮板伸缩千斤顶；14：一级护帮；15：二级护帮；16：顶梁侧护板；21：摆梁；22：推矸挡板；23：摆梁千斤顶；24：压实千斤顶；31：上连杆；32：前连杆；33：后连杆；41：前立柱；42：后立柱；51：底座；52：中部箱形横档。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

如图1所示，本实用新型实施例提供的矸石充填液压支架，包括顶梁机构1、立柱机构4、连杆机构3、捣实机构2和底座机构5，顶梁机构1包括前顶梁11和后顶梁12，前顶梁11的后端与后顶梁12的前端铰接，铰接处与底座机构5通过连杆机构3连接，前顶梁11的中部与后顶梁12的中部通过立柱机构4分别与底座机构5的前端和后端连接，捣实机构2连接于后顶梁12与底座机构5的后端之间，后顶梁12的后端包括固定段和伸缩段，并设有后刮板伸缩千斤顶13，后刮板伸缩千斤顶13的活塞端与固定段连接，后刮板伸缩千斤顶13的活塞端与所述伸缩段连接，伸缩段悬挂有刮板输送机。

本实用新型的矸石充填液压支架将后顶梁的后端设计为伸缩段与固定段，并在伸缩段上悬挂刮板输送机输送矸石填料，在后顶梁与底座后端之间设置捣实机构，矸石填料落下后，捣实机构将其捣压充填后部采空区，将现有技术中的回采支护液压支架与充填液压支架相结合，结构紧凑，大大减少了采煤工作面的空间占用量，且操作简便，实现了快速采煤充填，支护填充一体化，提高了回采与充填工作效率。同时后顶梁的后端设置后刮板伸缩千斤顶将伸缩段与固定段连接，通过操纵后刮板伸缩千斤顶就可以实现刮板输送机的前移，提高了移架效率。

其中，捣实机构2包括摆梁21和推矸挡板22，摆梁21上设有摆梁千斤顶23，摆梁千斤顶23与后顶梁12的中部连接，摆梁21的前端与底座机构5的后端连接，推矸挡板22呈竖直状态设置于摆梁21的后端，摆梁21的内部设有压实千斤顶24，压实千斤顶24与推矸挡板22连接。摆梁21与水平面所成角度不超过30°，摆梁21的长度至少为2925mm，压实千斤顶24伸出后，推矸挡板22与摆梁21形成的总长度不超过4830mm。本实用新型按照5m采高设计捣实机构时，摆梁千斤顶的伸缩活动控制摆梁旋转一定角度，保证摆梁与水平面所成角度不大于30°，推矸挡板竖直状态，捣实装置最短2925mm，伸出后为4830mm，增加了捣实范围，保证了捣实质量，提高了充填效率。

进一步的，如图2和图3所示，底座机构5为H型，包括两个平行底座51和中部箱形横档52，中部箱形横档52下部悬空连接两个平行底座51。本实用新型的底座为刚性底座，中部底板开档，该结构的排矸性能好，有利于浮煤、矸石的排出，对底板起伏不平的适应性强，稳定性好；后部通过中部箱形横档将两部分平行底座连为一体，具有很高的强度和刚度。

其中，连杆机构3包括上连杆31、前连杆32和后连杆33，上连杆31一端铰接于前顶梁11的后端与后顶梁12的前端的连接处，另一端依次与前连杆32的一端和后连杆33的一端铰接，前连杆32的另一端和后连杆33的另一端与中部箱形横档52铰接，前连杆32的两个铰接点均在后连杆33的两个铰接点的前方。上连杆上端铰接在前顶梁上，同时上连杆、前连杆、后连杆和底座两两相互较接形成四连杆结构，使支架在调高范围内，顶梁前端与煤壁的距离(梁端距)变化尽可能小，更好地支护顶板；能够承受顶板的水平分力和侧向力，使立柱机构不受侧向力。上连杆为Y型连杆，前、后连杆均为单连杆。上连杆采用高强度箱体焊接结构，上与顶梁中部相铰接，下与前、后连杆相铰接；前连杆、后连杆采用高强度箱体焊接结构。

其中，顶梁机构1还包括一级护帮14和二级护帮15，一级护帮14的后端与二级护帮15的前端连接，二级护帮15的后端与前顶梁11的前端铰接。由一级护帮、二级护帮组成的护帮装置铰接在前顶梁的前端，当需护帮时可操作护帮千斤顶，使护帮板下部贴紧煤壁。在采煤机到来之前一定要收回护帮装置，使采煤机顺利通过，并防止滚筒割前顶梁的的前端。当前方片帮，梁端距过大时，可先推出护帮板，但采煤机通过之前必须收回帮护板。当顶板发生超冒落或梁端距很大时，护帮板可上翻转对煤壁上方顶板进行临时支护。

其中，如图4所示，顶梁机构1还包括顶梁侧护板16，顶梁侧护板16为直角折弯钢板，前顶梁11与后顶梁12的两侧相对安装有顶梁侧护板16，顶梁侧护板16均为活动侧护板。采用双侧活动侧护板，使用时一侧的侧护板保持活动状态，另一侧的侧护板用销轴锁住，设置顶梁侧护板，是为了提高支架掩护和防矸性能，活动侧护板一般都是由弹簧套筒和千斤顶控制，主要作用有：阻挡矸石：即使在降架过程中，由于弹簧套筒的作用，活动侧护板与邻架被固定的侧护板始终相接触，能有效的防止矸石窜入架内；操作侧推千斤顶，用侧护板调架，对支架防倒有一定作用；在进行移架时，支架的侧护板也起到一定的导向作用。

其中，前顶梁11为整体式结构，形状为钢板拼装箱形，前顶梁11的顶面两侧安装顶梁侧护板16的部分低于顶面中部一个板厚。前顶梁直接与顶板接触，支撑顶板，是矸石充填液压支架的主要承载部件之一，本实用新型前顶梁采用整体式顶梁结构形式，结构简单，端部载荷大，可以有效的控制顶板，使支架上方顶板压力不向煤壁方向转移而减小片帮，同时顶梁侧护板可延伸至顶梁前部，接近全封闭，防漏矸效果好，有利于人员进入工作面支架下方处理事故。同时前顶梁还采用了钢板拼焊箱形变断面结构。顶梁两侧上平面低一个板厚，用于安装活动侧护板，控制顶梁活动侧护板的千斤顶和弹簧套筒，均设在顶梁体内，并在顶梁上留有足够的安装空间。

其中，立柱机构4包括前立柱41和后立柱42，前立柱41一端与前顶梁11的中部连接，另一端与底座机构5的前端连接，后立柱42一端与后顶梁12的中部连接，另一端与底座机构5的后端连接。液压支架支护原理是立柱产生的初撑力作用在顶梁上，支撑住顶板，使之不过早离层和下沉；但当某处顶板不稳定，发生离层和下沉时，作用在顶梁上压力增大，顶梁将受到的压力传递给立柱，迫使立柱缩回，同时立柱的伸缩也控制着顶梁的高度及仰俯角度，上连杆、前连杆、后连杆与底座的中部箱形横档形成的四连杆结构处在前、后立柱之间。

其中，底座机构5还设有抬底装置和推移装置，抬底装置包括抬底千斤顶，推移装置包括推移框架、推移千斤顶和连接头，推移框架的一端通过连接头与前刮板输送机连接，另一端通过推移千斤顶与底座连接。推移装置采用倒装结构形式，包括推移框架、连接头、推移千斤顶和销轴等组成，推移框架的一端通过连接头与前部运输机(前部刮板机)相连，另一端通过推移千斤顶与底座相连，推移框架除承受推拉力外，还承受侧向力，底座下滑时有一定的防滑作用。抬底机构主要功能为在底板比较软的时候底座前部插在底板里或底板不平时，使用抬底机构可以把底座前端抬起，顺利移架。

综上所述，本实用新型的矸石充填液压支架将后顶梁的后端设计为伸缩段与固定段，并在伸缩段上悬挂刮板输送机输送矸石填料，在后顶梁与底座后端之间设置捣实机构，将现有技术中的回采支护液压支架与充填液压支架相结合，结构紧凑，大大减少了采煤工作面的空间占用量，且操作简便，实现了快速采煤充填，支护填充一体化，提高了回采与充填工作效率。同时后顶梁的后端设置后刮板伸缩千斤顶将伸缩段与固定段连接，通过操纵后刮板伸缩千斤顶就可以实现刮板输送机的前移，提高了移架效率。捣实机构的摆梁角度的设计增加了捣实范围，保证了捣实质量，提高了充填效率。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种矸石充填液压支架，包括顶梁机构、立柱机构、连杆机构、捣实机构和底座机构，其特征在于：所述顶梁机构包括前顶梁和后顶梁，所述前顶梁的后端与所述后顶梁的前端铰接，铰接处与所述底座机构通过所述连杆机构连接，所述前顶梁的中部与所述后顶梁的中部通过所述立柱机构分别与所述底座机构的前端和后端连接，所述捣实机构连接于所述后顶梁与所述底座机构的后端之间，所述后顶梁的后端包括固定段和伸缩段，并设有后刮板伸缩千斤顶，所述后刮板伸缩千斤顶的活塞端与所述固定段连接，所述后刮板伸缩千斤顶的活塞端与所述伸缩段连接，所述伸缩段悬挂有刮板输送机。

2.根据权利要求1所述的矸石充填液压支架，其特征在于：所述捣实机构包括摆梁和推矸挡板，所述摆梁上设有摆梁千斤顶，所述摆梁千斤顶与所述后顶梁的中部连接，所述摆梁的前端与所述底座机构的后端连接，所述推矸挡板呈竖直状态设置于所述摆梁的后端，所述摆梁的内部设有压实千斤顶，所述压实千斤顶与所述推矸挡板连接。

3.根据权利要求2所述的矸石充填液压支架，其特征在于：所述摆梁与水平面所成角度不超过30°，所述摆梁的长度至少为2925mm，所述压实千斤顶伸出后，所述推矸挡板与所述摆梁形成的总长度不超过4830mm。

4.根据权利要求3所述的矸石充填液压支架，其特征在于：所述底座机构为H型，包括两个平行底座和中部箱形横档，所述中部箱形横档下部悬空，连接所述两个平行底座。

5.根据权利要求4所述的矸石充填液压支架，其特征在于：所述连杆机构包括上连杆、前连杆和后连杆，所述上连杆一端铰接于所述前顶梁的后端与所述后顶梁的前端的连接处，另一端依次与所述前连杆的一端和后连杆的一端铰接，所述前连杆的另一端和所述后连杆的另一端与所述中部箱形横档铰接，所述前连杆的两个铰接点均在所述后连杆的两个铰接点的前方。

6.根据权利要求1-5任意一项所述的矸石充填液压支架，其特征在于：所述顶梁机构还包括一级护帮和二级护帮，所述一级护帮的后端与所述二级护帮的前端连接，所述二级护帮的后端与所述前顶梁的前端铰接。

7.根据权利要求6所述的矸石充填液压支架，其特征在于：所述顶梁机构还包括顶梁侧护板，所述顶梁侧护板为直角折弯钢板，所述前顶梁与所述后顶梁的两侧相对安装有所述顶梁侧护板，所述顶梁侧护板均为活动侧护板。

8.根据权利要求7所述的矸石充填液压支架，其特征在于：所述前顶梁与所述后顶梁均为整体式结构，形状为钢板拼装箱形，所述顶梁的顶面两侧安装所述顶梁侧护板的部分低于所述顶梁的顶面中部一个板厚。

9.根据权利要求8所述的矸石充填液压支架，其特征在于：所述立柱机构包括前立柱和后立柱，所述前立柱一端与所述前顶梁的中部连接，另一端与所述底座机构的前端连接，所述后立柱一端与所述后顶梁的中部连接，另一端与所述底座机构的后端连接。

10.根据权利要求9所述的矸石充填液压支架，其特征在于：所述底座机构还设有抬底装置和推移装置，所述抬底装置包括抬底千斤顶，所述推移装置包括推移框架、推移千斤顶和连接头，所述推移框架的一端通过所述连接头与前部刮板输送机连接，另一端通过所述推移千斤顶与所述底座连接。