专利名称：综采工作面端头采煤方法及其相应的端头支护支架的制作方法
技术领域：
本发明涉及井工煤矿综合机械化开采技术，以下简称综采，尤其涉及井工煤矿中厚及以上煤层综采工作面的开采技术，具体地，本发明涉及一种综采工作面端头采煤方法及其相应的端头支护支架。
背景技术：
在井工煤矿中厚及以上煤层的综采工作面，采高一般都大于两端巷道的高度，如图1所示，其中以巷道横向截面的方式示出现有技术中综采工作面端头支护结构的示意图，为简明起见，仅示出一端巷道，另一端相同。如图所示，工作面采高为H，巷道高度为h， 工作面顶板标记为10，底板标记为14，煤层标记为13。目前普遍采用的采煤方法是采煤机 (未示出)由综采工作面向两端巷道11割煤时(采煤机其中一端沿箭头A所示方向采煤)， 在距巷道11 一定距离(依据工作面采高而定)时，采煤机滚筒开始逐渐下降，割煤高度由H 降到h。综采工作面支护亦由中间支架22，经若干支护高度逐渐变低的过渡支架21 (数量依据采高而定)缓角过渡到巷道端头支架20。该工艺的缺点在于1、在工作面顶板10与巷道顶板15之间形成了未采的三角煤12，该三角煤12因无法回收而被丢弃，采高H越大丢弃的三角煤12将越多。以采高7米、工作面长300米、巷道高4米为例，过渡支架需布置9架，工作面三角煤丢煤率达2. 6%。2、各过渡支架21支撑高度不等，相互之间容易发生咬架现象，造成过渡支架21损坏。3、由于三角煤12的存在，过渡支架21上方顶板不平，使过渡支架21受力不均，易发生扭斜现象。
发明内容
本发明目的在于提供一种在综采工作面两端直角过渡的采煤方法，以消除三角煤，提高综采工作面的回采率。为此，本发明首先提供了一种用于综采工作面端头支护的端头支护支架，包括底座、连杆、掩护梁、顶梁、三级护帮板、立柱以及侧部支护板。所述底座直接与综采工作面底板相接触，立柱固定在底座上并支撑顶梁，掩护梁和连杆连接在顶梁与底座之间。顶梁一端连接所述掩护梁，另一端连接所述三级护帮板，侧部支护板垂直于所述顶梁平面地固定在顶梁的侧向边缘上，其宽度小于所述顶梁侧向边缘的长度，其纵向高度大于或等于综采工作面采高与巷道高度之差。优选地，所述侧部支护板在其上部通过螺接、焊接或铰接方式固定在所述顶梁的侧向边缘上。优选地，所述端头支护支架的宽度、支护高度、三级护帮板的技术参数与同一综采工作面使用的中间支架相同。所述端头支护支架的顶梁、掩护梁和底座的技术参数与常规的过渡支架相同。本发明还提供了一种利用所述端头支护支架的综采工作面端头采煤方法，其包括以下步骤首先，在综采工作面中部利用采煤机沿综采工作面向两端巷道割煤；然后将采煤机摇臂固定，使滚筒高度不变，所述高度与综采工作面中部采煤高度相同；接着，沿综采工作面中部向端头割煤，直至滚筒中心与巷道近帮线重合；最后，将所述端头支护支架支撑在该端头，使所述端头支护支架的顶梁与综采工作面中部所用的中间支架的顶梁齐平，并使得所述端头支护支架的侧部支护板垂直于综采工作面，侧向挡护综采工作面端头与巷道端头之间的煤壁。优选地，当所述端头支护支架支撑在该综采工作面端头时，所述侧部支护板与所述巷道的近帮线重合。通过以一架端头支护支架替代若干架常规的过渡支架，本发明能够减轻操作工的操作难度，避免了支架间相互咬架现象，从而降低了支架故障率。并且，通过本发明中的综采工作面端头采煤方法，能够消除三角煤，提高煤炭资源回采率。
图1为现有工作面端头支护结构的示意图，为简明起见，仅示出巷道一端；图2为本发明中的端头支护支架的侧视图；图3为本发明中的综采工作面端头采煤方法的示意图，为简明起见，仅示出巷道一端以及采煤机的一侧摇臂与滚筒；图4为本发明中的端头支护支架布置在端头一侧的示意图，其中，为简明起见，仅示出本发明中端头支护支架的顶梁和侧部支护板的横向截面；图5为本发明中的端头支护支架的结构参考图。
具体实施例方式首先参照图2，图2为本发明中的端头支护支架的侧视图，所述端头支护支架1包括底座2、连杆3、掩护梁4、顶梁5、三级护帮板6、立柱7以及侧部支护板8。结合图5，图5为本发明中的端头支护支架的结构参考图。其中，底座2直接与综采工作面底板14相接触，传递工作面顶板压力到底板并承受顶板压力，通过立柱7支撑顶梁5。所述立柱7主要用于承受综采工作面顶板载荷并调节支护高度，通常为液压缸。所述顶梁5作为承受顶板岩石载荷的支架部件，通常情况下直接与综采工作面的顶板10相接触。掩护梁4和连杆3连接在顶梁5和底座2之间，一方面用于综采工作面的后部保护，阻挡采空区冒落矸石，使其不涌入工作面空间，并承受冒落矸石的载荷，另一方面用于结合立柱7固定所述顶梁5，以承受顶板水平推力。所述顶梁5 —端连接掩护梁4，另一端连接三级护帮板6，所述三级护帮板6用于支护工作面前方煤壁，其中所述连接方式为铰接。所述侧部支护板8在其上部可通过螺接、焊接或铰接等方式垂直于所述顶梁5的平面，固定在所述顶梁5的侧向边缘上，其宽度小于所述顶梁侧向边缘的长度，并且其纵向高度L大于或等于工作面采高H与巷道高度h之差。根据本发明的实施例，侧部支护板8
4为矩形，通过螺接方式固定在所述顶梁5的侧向边缘上，使得所述侧部支护板8的最上边缘不超出所述顶梁5的上表面，优选地，侧部支护板8的最上边缘表面与顶梁5的上表面齐平。当所述端头支护支架1放置在综采工作面的端头17时，其侧部支护板8垂直于综采工作面，侧向挡护综采工作面端头17与巷道端头16之间的煤壁(如图4所示)。下面参照图3描述本发明中的利用端头支护支架的综采工作面端头采煤方法，其示出综采工作面端头采煤方法的示意图，为简明起见，仅示出巷道一端以及采煤机的一侧摇臂与滚筒，所述采煤方法包括以下步骤首先，采用常规采煤方法，在综采工作面中部，利用采煤机沿综采工作面向两端巷道割煤。根据本发明的实施例，所述采煤机采用滚筒式采煤机，这种采煤机通常包括两个截割部、左右牵引部、控制部以及行走部，所述截割部主要由滚筒31、摇臂30、电机等组成。通常，此类采煤机通过行走部从综采工作面中部依次朝向两端巷道运动，随着采煤机的运动， 采煤机的摇臂30交替地上下摆动，利用旋转的滚筒31上的截齿割煤。当采煤机运行到巷道11附近时，将采煤机滚筒摇臂30固定，使滚筒31高度保持不变，所述高度与综采工作面中部采煤高度相同，优选地，在本实施例中，综采工作面中部采煤高度即工作面顶板10的高度。然后，使该采煤机从综采工作面中部向综采工作面端头 17割煤，直至采煤机滚筒31中心与巷道近帮线18重合，因此工作面顶板10与巷道近帮线 18形成直角，消除了三角煤。下面再参照图4，图4为本发明中的端头支护支架1布置在综采工作面端头一侧的示意图，其中，为简明起见，仅以截面形式示出端头支护支架1的顶梁5和侧部支护板8。本发明的综采工作面端头采煤方法还包括以下步骤，当综采工作面端头17处的三角煤12破落之后，将所述端头支护支架1支撑在该综采工作面端头17，使其顶梁5与综采工作面中部所用的中间支架22的顶梁齐平，在本实施例中，顶梁5接触于工作面顶板10，从而其侧部支护板8垂直于综采工作面，侧向挡护综采工作面端头17与巷道端头16之间的煤壁。即当端头支护支架1支撑在该综采工作面端头17时，侧部支护板8与所述巷道近帮线18重合。 在工作面两端对称地各布置一架端头支护支架1，两端的端头支护支架1之间的综采工作面则由常规的中间支架22支护。根据本发明的实施例，端头支护支架1的宽度(是指所述端头支护支架用于端头支护时，其沿工作面方向的最大宽度)、支护高度、三级护帮板的结构和支护力等技术参数与同一综采工作面使用的常规的中间支架22相同，而顶梁、掩护梁和底座的结构及外形尺寸等技术参数与常规的过渡支架21 (如图1所示)相同，因此，本发明中的端头支护支架实质上是对现有支护支架的一种改进。本发明中的端头支护支架能够替代若干架常规的过渡支架，减轻了支架操作工的操作难度。由于本发明中的端头支护支架与中间支架支护高度相同，所以减少了支架间相互咬架的现象，降低了支架的故障率。同时，通过本发明提供的综采工作面端头采煤方法， 能够消除三角煤，提高了煤炭资源回采率。此外，由于采煤机沿工作面割煤到两端时，滚筒割煤高度不变，消除了因高度变化对滚筒高度的频繁操作，因此减轻了采煤机司机的操作难度。尽管本发明是通过参照附图以上述优选的实施例的方式来进行描述，但是可以理解，本发明的实现形式并不局限于上述实施方式。应该认识到，在不背离本发明权利要求所要求保护的范围内，本领域技术人员可以对本发明做出多种不同的变化和调整。
权利要求
1.一种端头支护支架，所述端头支护支架用于综采工作面端头支护，其特征在于，所述端头支护支架包括底座、连杆、掩护梁、顶梁、三级护帮板、立柱以及侧部支护板，其中，所述底座直接与综采工作面底板相接触，所述立柱固定在所述底座上并支撑顶梁，所述掩护梁和连杆连接在所述顶梁与所述底座之间，所述顶梁一端连接所述掩护梁，另一端连接所述三级护帮板，所述侧部支护板垂直于所述顶梁平面地固定在所述顶梁的侧向边缘上，所述侧部支护板的宽度小于所述顶梁侧向边缘的长度，所述侧部支护板的纵向高度大于或等于综采工作面采高与巷道高度之差。
2.根据权利要求1所述的端头支护支架，其特征在于，所述侧部支护板在其上部通过螺接、焊接或铰接方式固定在所述顶梁的侧向边缘上。
3.根据权利要求1所述的端头支护支架，其特征在于，所述端头支护支架的宽度、支护高度、三级护帮板的技术参数与同一综采工作面使用的中间支架相同。
4.根据权利要求3所述的端头支护支架，其特征在于，所述端头支护支架的顶梁、掩护梁和底座的技术参数与常规的过渡支架相同。
5.一种利用权利要求1所述的端头支护支架的综采工作面端头采煤方法，其特征在于，所述综采工作面端头采煤方法包括在综采工作面中部利用采煤机沿综采工作面向两端巷道割煤；将采煤机摇臂固定，使滚筒高度不变，所述高度与综采工作面中部采煤高度相同；沿综采工作面中部向端头割煤，直至滚筒中心与巷道近帮线重合；将所述端头支护支架支撑在该端头，使所述端头支护支架的顶梁与综采工作面中部所用的中间支架的顶梁齐平，并使得所述端头支护支架的侧部支护板垂直于综采工作面，侧向挡护综采工作面端头与巷道端头之间的煤壁。
6.根据权利要求5所述的综采工作面端头采煤方法，其特征在于，当所述端头支护支架支撑在该综采工作面端头时，所述侧部支护板与所述巷道的近帮线重合。
全文摘要
本发明公开了一种综采工作面端头采煤方法及其相应的端头支护支架。所述端头支护支架包括底座、连杆、掩护梁、顶梁、三级护帮板、立柱以及侧部支护板，所述综采工作面端头采煤方法包括固定采煤机滚筒高度，在端头进行采煤，并利用端头支护支架支撑在该端头，使端头支护支架的侧部支护板垂直于综采工作面，侧向挡护端头煤壁。本发明通过端头支护支架以及综采工作面端头采煤方法，减轻了操作工的操作难度，避免了支架间相互咬架现象，消除了三角煤，提高了煤炭资源回采率。
文档编号E21D15/50GK102182477SQ20111008688
公开日2011年9月14日 申请日期2011年4月7日 优先权日2011年4月7日
发明者南清安, 索智文, 贺海涛, 顾大钊 申请人:中国神华能源股份有限公司