专利名称：含硫化铁结核和硬夹矸薄煤层综采液压支架的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及煤矿薄煤层综采液压支架，特别是一种适应煤层厚度在650 1600mm范围、能满足含硫化铁结核和/或硬夹矸薄煤层综采特殊工艺要求的、高可靠性的 含硫化铁结核和硬夹矸薄煤层综采液压支架。
背景技术：
煤炭是我国的主要能源，在已探明的化石能资源中煤炭约占94%，是国民经济和 社会发展不可缺少的物质基础。煤炭资源使我国在相当长时间内，以煤为主的能源结构不 会改变。在全国已探明的煤炭资源储量中，薄煤层占46%以上。随着近年煤炭开采水平和 开采规模的不断提高，我国煤炭资源中的中厚煤层储量已经明显减少，因此，薄煤层的开采 对于保持煤炭产量，满足国民经济发展需求将起到重要作用。目前， 一米以下的薄煤层综采 的成套设备及工艺有待研究，特别是对于含硬夹矸和/或含硫化铁结核薄煤层的综采，目 前国内还没有成功实施的例子， 一直是解决不了的难题。
发明内容为了解决含硬夹矸和/或含硫化铁结核薄煤层综采的难题，本实用新型提供一种
含硫化铁结核和硬夹矸薄煤层综采液压支架，可作为综采支护设备与其它综采设备配套解
决含硬夹矸和/或含硫化铁结核薄煤层综采的难题。 本实用新型为解决上述技术问题所采用的技术方案是 含硫化铁结核和硬夹矸薄煤层综采液压支架，为两柱掩护式薄煤层支架，由顶梁、 立柱、平衡千斤顶、掩护梁、上连杆、下连杆、底座、推移千斤顶、液压控制回路，以及架前喷 雾系统等组成。其推移千斤顶的液压控制回路，是适应含硫化铁结核和硬夹矸薄煤层开采 工艺的、邻架先导控制与成组定量推进控制相结合的液压回路；由邻架先导控制换向阀、组 合差动阀、定量缸、交替阀等组成。先导控制换向阀有一片单独推拉控制阀及一片成组定量 推进充液控制阀，分别组成实现邻架推溜、拉架的单独推拉控制回路和实现数台支架成组 定量推进和充液的控制回路；液压控制回路具体组成如下 A.单独推拉控制回路 a.单独推拉控制阀的出液口，经单独拉架供液管1'接差动阀的接口3'，接口 3' —路接差动阀内单向阀的液控口，另一路接差动阀内交替阀的接口 5';差动阀内交替 阀的出口6'接推移千斤顶的杆腔。 b.单独推拉控制阀另一对应的出液口，经单独推溜供液管2'接差动阀的接口 4'，接口4'经差动阀内的单向阀后分为三路一路接差动阀内交替阀的接口 7'，另一路 经差动阀的接口8'接推移千斤顶的下腔，第三路接交替阀的接口9';交替阀出口10'与 定量缸上腔连接。 B.成组定量推进充液控制回路 a.成组定量推进控制阀一出液口，经成组推溜供液管13'，接定量缸下腔的接口12';数台支架的成组定量推溜供液管13'并联。 b.成组定量推进控制阀的另一出液口，经成组充液供液管14'，接交替阀的接口
11';数台支架的成组定量充液供液管14'相并联。 本实用新型为解决上述技术问题所采用的技术方案还可以是 含硫化铁结核和硬夹矸薄煤层综采液压支架的立柱为双伸縮立柱加机械加长杆。
架前喷雾系统为内嵌式喷雾系统；喷头的喷雾头陶瓷喷咀与旋转轴线成一定夹角、且旋转
可调。顶梁前端采用板式结构。底座的侧面有铰接连杆式底调机构，由底调千斤顶和推移
座构成。 本实用新型的有益效果是 该型液压支架是为满足含硫化铁硬夹矸薄煤层综采的特殊工艺要求而研制的一 种高可靠性型薄煤层液压支架。具体特点如下①推移千斤顶最大行程950mm，能实现定量分次推进，每次推进320mm或460mm，推
三次或两次移架一次。可与强力滚筒、浅截深采煤机等其它薄煤层综采设备配套，解决含硬 夹矸和/或含硫化铁结核薄煤层综采的难题。 ②采用邻架先导控制，操作安全、方便。采用成组定量推进系统和支架单独推进两 种方式。前者能简化推进操作，保证每次等量推进，并可局部前后调整。两种控制方式相结 合，控制灵活性高。 ③支架高度650 1600mm，高度变化范围大，支撑效率高。 ④顶梁前端采用整体高强板，保证强度，降低厚度，增加过机空间。 ⑤封底式刚性结构底座，底板比压小，底座前部上翘，有利于移架。 ⑥设置铰接式底调装置，便于调架，可两侧灵活安装。 ⑦设平衡千斤顶机械限位装置和掩护梁最低高度限位装置，可提高支架工作的可 靠性。
图1是含硫化铁结核和硬夹矸薄煤层综采液压支架的结构示意图。
图2是双伸縮立柱辅助机械加长段的结构示意图。 图3是顶梁前端的板式结构及其内嵌式喷头的结构示意图。 图4是喷头的结构示意图。 图5是铰接连杆式底调机构的结构示意图。 图6是封底式刚性结构底座的结构示意图。 图7是支架的邻架先导控制与成组定量推进相结合的液压控制系统图。 图中1-顶梁、2_立柱、3_平衡千斤顶、4_掩护梁、5_底座、6_加长杆、7_顶梁前
板、8_喷头、9_喷雾头、10-喷雾座、11-推移座、12-底调千斤顶、13-底座前端、14-邻架先
导控制换向阀或称控制阀、15-左立柱、16-右立柱、17-液控单向阀组、18-安全阀、19-组
合差动阀或称差动阀、20-推移千斤顶、21-定量缸、22-交替阀、23-单向锁、24-双向锁、
25-安全阀、26-过滤器、27-截止阀、28-回液断路器、29_截止阀；0-回液管路、P-进液管
路、W-供水管路、DLJ-单独拉架、DTL-单独推溜、ZTL-成组推溜、ZCY-成组充液。[0031]具体实施方式
以下结合附图和实施例对本实用新型作进一步说明。 为解决含硫化铁结核和硬夹矸薄煤层综采的难题，主要采取以下措施 首先，在满足高度尺寸尽可能小的情况下加大薄煤层采煤机的功率；采用强力滚 筒。另外，在采煤工艺上也采取措施，主要是减小截深根据实际情况，截深采用450mm或 300mm左右，以降低截割力矩。但是，为了不影响生产效率，不能每次割煤后都移架，所以采 用截割两次(截深采用450mm)或截割三次(截深采用300mm)后整体移架一次，即每次推 溜(推移刮板输送机)的步距与截深一致，推溜两次或三次后移架一次(拉移液压支架)， 这就需要每次推移步距要定量、而不等于拉移步距。这种工艺就决定了支架不能采用传统 形式。本支架按最大推移行程950mm设计。 在图1中示出本实用新型含硫化铁结核和硬夹矸薄煤层综采液压支架的结构；是 一种适用于煤厚在650 1600mm范围的两柱掩护式薄煤层综采液压支架。采用两柱掩护 式是为了简化支架结构，增加支架前部空间，减小支架整体尺寸。通过采用板式顶梁前端、 内嵌喷头等进一步扩大支架前部空间。 本支架主要由金属结构件、液压元件两大部分组成。金属结构件有顶梁1、掩护 梁4、上连杆、下连杆、底座5等。液压元件有立柱2、平衡千斤顶3、推移千斤顶、液压控制 元件、液压辅助元件等。液压控制元件有邻架先导控制换向阀、单向阀、安全阀等。液压辅 助元件有胶管、弯头、三通等。 在图2中示出支架立柱的结构。立柱采用双伸縮立柱辅助机械加长段结构；由双 伸縮立柱2再加机械加长杆6构成。可增加支架的调高范围，保证立柱足够的支撑效率，扩 大对煤层厚度的适用范围。 在图3中示出顶梁前端的板式结构及其内嵌式喷雾系统的结构。 顶梁前端采用板式结构；即其前板7采用一块整板，后部铣出台阶，与顶梁顶板
焊接在一起，下部与下腹板焊接在一起，使后部形成一个箱体。 顶梁前端采用整板结构，可最大限度减小构件厚度，既增加过人、过机空间，又保 证顶梁强度。 为了不占用支架过机空间，同时也是为保护喷雾系统，优化管路。本支架的架前喷 雾采用内嵌式喷雾系统，即架前喷雾系统的喷头8内嵌于顶梁体内，喷雾管路内置。而且， 喷头8的喷雾角度可调。 在图4中示出喷头8的结构。由喷雾头9和喷雾座IO组成。喷雾头9通过螺纹 联接于喷雾座10上，喷雾头9的陶瓷喷咀与旋转轴线成a =15°角，可通过旋转陶瓷喷 咀，调节喷雾方向。 在图5中示出铰接连杆式底调机构的结构。底调机构采用铰接连杆式结构；由安 装在底座侧面上的推移座11、底调千斤顶12构成。底调千斤顶12的缸体铰接在底座侧面 上，它的活塞杆与推移座11铰接；推移座11为弧形， 一端铰接在本架的底座侧面上，另一端 的弧形作用面可推动邻架的底座。 采用铰接连杆式底调结构，解决了薄煤层之间没有空间设置传统底调装置的难 题，通过底调千斤顶的伸出，带动推移座推动邻架底座，由于杠杆的原理，调架力有放大效 应，可有效提高侧调力。[0045] 在图6中示出底座5的结构。底座5采用封底式刚性结构；底座前端13、包含中
裆，均有上翘量。采用封底式刚性结构，底板比压小，可适应软底板地质条件，减小支架对底
板的比压；底座前部上翘，在移架时可产生向上的分力，便于移架。位于其横向中央下部的
推移千斤顶20完成推溜和移架。 在图7中示出本支架的液压控制系统。 液压系统组成进液管路P、回液管路0通过邻架先导控制换向阀14，分别与立柱、 推移千斤顶、底调千斤顶、平衡千斤顶的控制回路连接。其中，进液管P与控制阀14之间接 有过滤器26、截止阀27 ;回液管0与控制阀14之间接有回液断路器28。其余有喷雾系统 的供水管路W、截止阀29和架前喷雾系统的喷头8。 立柱控制回路由左立柱15、右立柱16、液控单向阀组17、安全阀18等组成。底调 千斤顶控制回路由底调千斤顶12、单向锁23等组成。平衡千斤顶控制回路由平衡千斤顶 3、双向锁24、安全阀25等组成。推移千斤顶控制回路由推移千斤顶20、定量缸21、交替阀 22、组合差动阀19等组成。 本支架为适应含硫化铁结核和硬夹矸薄煤层开采工艺采用的、邻架先导控制与成 组定量推进相结合的控制方式，由推移千斤顶控制回路来实现可以通过先导控制阀实现 邻架单独的推溜、拉架控制，也可通过定量缸实现成组的定量推进和充液控制。为实现定量 推进功能，推移千斤顶控制回路中增加一个定量缸21，放置于支架顶梁1体内。先导控制换 向阀14一片控制单独推拉，一片用于控制成组定量推进和充液。采用一个组合差动阀19 和一个交替阀22共同实现这一功能。液压邻架先导控制单独推拉控制回路与成组定量推 进控制回路的具体组成如下 A.单独推拉控制回路 a.单独推拉控制阀的出液口，经单独拉架供液管l'接差动阀19的接口3'，接口 3' —路接差动阀19内单向阀的液控口，另一路接差动阀19内交替阀的接口 5'。差动阀 19内交替阀的出口6'接推移千斤顶20的杆腔。 b.单独推拉控制阀另一对应的出液口，经单独推溜供液管2'，接差动阀19的接 口4'，接口4'经差动阀19内的单向阀后分为三路一路接差动阀19内交替阀的接口 7'，另一路经差动阀19的接口8'接推移千斤顶20的下腔，第三路接交替阀22的接口 9'。交替阀22出口10'与定量缸21上腔连接。 B.成组定量推进充液控制回路 a.成组定量推进控制阀一出液口，经成组推溜供液管13'，接定量缸21下腔的接 口 12' ;10 20台支架的成组定量推溜供液管13'并联。 b.成组定量推进控制阀的另一出液口，经成组充液供液管14'，接交替阀22的接 口ll' ;10 20台支架的成组定量充液供液管14'并联。 液压邻架先导控制与成组定量推进控制的工作原理 A.单独推拉控制 a.单独拉架(DLJ)控制控制阀打向单独拉架位置，高压乳化液由其出液口经供 液管l'、差动阀19的接口3'、差动阀内交替阀的接口 5'、差动阀内交替阀出口6'，进 入推移千斤顶20的杆腔，推移千斤顶活塞杆收縮、移架。 此时，差动阀内交替阀的接口 7'封闭；差动阀19的接口 4'与差动阀内单向阀的出口连通；推移千斤顶20的下腔，一路经差动阀19的接口8'和接口4'与供液管2' 接通，另一路通过交替阀22的接口9'接其出口10'、与定量缸21的上腔连通。当定量缸 21的上腔充满乳化液时，则差动阀接口 4'、供液管2'，为推移千斤顶下腔的乳化液提供 回液通路。 b.单独推溜(DTL)控制控制阀打向单独推溜位置，高压液由其出液口经供液管 2'、差动阀19的接口4'、差动阀内单向阀的出口，到达接推移千斤顶20下腔的差动阀19 的接口8'、差动阀内交替阀的接口7'和交替阀22的接口9'。再由交替阀22的接口9' 通过其出口 10''到达定量缸21的上腔。此时，交替阀22的接口 11'封闭。 此时，供液管2'通过差动阀内交替阀的接口 7'、该阀的出口6'，与推移千斤顶 20的杆腔连通；亦即，推移千斤顶20的杆腔和下腔均与供液管2'连通、进液；由于杆腔面 积比缸腔小，产生的向后推力比向前推力小，活塞杆伸出、推溜。单独拉架、单独推溜供液管 1' 、2'，互为对应的供、回液管。 B.成组定量推进充液控制 a.成组定量推溜(ZTL)时控制阀打向成组推溜位置，高压液由其出液口经供液 管13'、定量缸21的接口12'，至定量缸21的下腔进液；定量缸21的上腔经交替阀22的 接口10'和9'后，经差动阀19的接口8'与推移千斤顶20的下腔连通；同时，接口8'经 差动阀19内交替阀的接口 7'、其出口6'，与推移千斤顶20的杆腔连通；亦即，推移千斤 顶20的杆腔和下腔均与定量缸21的上腔连通、进液。由于杆腔面积比缸腔小，产生的向后 的推力比向前的推力小，活塞杆伸出、进行推溜。又因定量缸21内容纳的介质体积一定，进 入推移千斤顶20下腔的乳化液流量一定，故推进步距定量。此时，交替阀22的接口 11'封 闭，差动阀19内交替阀的接口 5'封闭。10 20台支架的成组定量推溜供液管13'同时 并联供液、推溜。 b.成组定量充液(ZCY)时控制阀打向成组充液位置，高压液由其出液口经供液 管14'、交替阀22的接口11'和10'，进入定量缸21的上腔，实现对定量缸的充液。此 时，交替阀22的接口9'封闭。10 20台支架的成组定量充液供液管14'同时并联充液。 为了提高支架工作可靠性，设平衡千斤顶机械限位装置和掩护梁最低高度限位装置。
权利要求一种含硫化铁结核和硬夹矸薄煤层综采液压支架，为两柱掩护式薄煤层支架，包括顶梁、立柱、平衡千斤顶(3)、掩护梁(4)、上连杆、下连杆、底座、推移千斤顶(20)、液压控制回路，以及架前喷雾系统，其特征在于所说的推移千斤顶(20)，其液压控制回路包括邻架先导控制换向阀(14)、组合差动阀(19)、定量缸(21)、交替阀(22)；先导控制换向阀(14)中有单独推拉控制阀及成组定量推进充液控制阀，分别组成单独推拉控制回路和成组定量推进充液控制回路；其控制回路具体组成如下A.单独推拉控制回路a.单独推拉控制阀的出液口，经单独拉架供液管(1′)接差动阀(19)的接口(3′)，接口(3′)一路接差动阀(19)内单向阀的液控口，另一路接差动阀(19)内交替阀的接口(5′)；差动阀(19)内交替阀的出口(6′)接推移千斤顶(20)的杆腔；b.单独推拉控制阀另一对应出液口，经单独推溜供液管(2′)接差动阀(19)的接口(4′)，接口(4′)经差动阀(19)内的单向阀后分为三路一路接差动阀(19)内交替阀的接口(7′)，另一路经差动阀(19)的接口(8′)接推移千斤顶(20)下腔，第三路接交替阀(22)的接口(9′)；交替阀(22)出口(10′)与定量缸(21)上腔连接；B.成组定量推进充液控制回路a.成组定量推进控制阀一出液口，经成组推溜供液管(13′)，接定量缸(21)下腔的接口(12′)；数台支架的成组定量推溜供液管(13′)相并联；b.成组定量推进控制阀的另一出液口，经成组充液供液管(14′)，接交替阀(22)的接口(11′)；数台支架的成组定量充液供液管(14′)相并联。
2. 根据权利要求1所述的含硫化铁结核和硬夹矸薄煤层综采液压支架，其特征在于 所说的立柱(2)为双伸縮立柱，其上接机械加长杆(6)。
3. 根据权利要求1所述的含硫化铁结核和硬夹矸薄煤层综采液压支架，其特征在于 所说的架前喷雾系统为内嵌式，即，喷头(8)内嵌于顶梁(1)体内，管路内置；喷头(8)的喷 雾头(9)通过螺纹联接于喷雾座(10)上；喷雾头(9)的陶瓷喷咀与旋转轴线成一夹角，且 为旋转可调型式。
4. 根据权利要求1所述的含硫化铁结核和硬夹矸薄煤层综采液压支架，其特征在于 所说的顶梁前端为板式结构；其前板(7)为一块整板，后部铣有台阶，与顶梁顶板焊接一 体，下部与下腹板焊接一体，成为后部箱体。
5. 根据权利要求1所述的含硫化铁结核和硬夹矸薄煤层综采液压支架，其特征在于 所说的底座(5)的侧面有铰接连杆式底调机构，包括铰接在底座(5)侧面的底调千斤顶 (12)和推移座(11);推移座(11)与底调千斤顶(12)的活塞杆铰接，其外侧弧形面为推动 邻架底座的作用面。
6. 根据权利要求1所述的含硫化铁结核和硬夹矸薄煤层综采液压支架，其特征在于所说的底座(5)为封底式刚性结构，有上翘的底座前端(13)。
专利摘要一种含硫化铁硬结核和硬夹矸薄煤层综采液压支架，为两柱掩护式薄煤层支架，由顶梁1、立柱2、平衡千斤顶3、掩护梁4、上连杆、下连杆、底座5、推移千斤顶20、液压控制回路以及架前喷雾系统等组成。推移千斤顶的液压控制回路，采用适应含硫化铁结核和硬夹矸薄煤层开采工艺的、邻架先导控制与成组定量推进的控制回路，由邻架先导控制换向阀14、组合差动阀19、定量缸21、交替阀22等，组成单独推拉和成组定量推进充液的控制回路。本支架能实现成组定量分步推进、一次移架；可与强力滚筒、浅截深采煤机等薄煤层综采设备配套，实现高度在650～1600mm范围的含硫化铁硬结核和/或硬夹矸薄煤层的综采。
文档编号E21D15/45GK201546739SQ20092014658
公开日2010年8月11日 申请日期2009年4月23日 优先权日2009年4月23日
发明者张崇宏, 曲天智, 李政, 王道广, 秦佑军, 谢波, 赵峰, 马今年, 马晓东, 魏立 申请人:兖州煤业股份有限公司