专利名称：一种矸石充填开采液压支架的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及煤矿地下综采工作面支护设备领域，特别是涉及一种将矸石在井下直接充填至综采工作面采空区并将矸石进行夯实的矸石充填液压支架。
背景技术：
煤炭行业是排污耗能的主要行业，已被国家列为节能减排的重点行业。实施矸石充填开采，可以把煤矿生产过程中所产生的矸石全部回填到采空区内，减少排矸费用，解决地面矸石山占地及治理问题，消除矸石山自燃释放有害气体污染大气环境的污染源。同时，可以最大限度的减少地面沉降，保护地面耕地和建筑物的安全稳定，实现在工厂不破坏、村庄不搬迁的条件下，对部分永久煤柱、边角煤和建筑物下压煤的安全回采，提高煤炭资源的回收率。实现综采工作面矸石充填开采，需要不断地向采空区输送经过粉碎的矸石填充物，同时需要保护充填作业操作人员的安全，因此人们设计了多种矸石充填液压支架。中国专利ZL2005100436^. 5“充填矸石液压支架”提出了一种充填矸石液压支架， 该液压支架尾梁下悬挂刮板输送机溜槽，溜槽槽板上有漏矸孔，利用刮板输送机向采空区输送矸石，依靠矸石的自然堆积对采空区进行填充，但是由于该充填矸石液压支架在高度方向上机械结构的限制，在采空区顶板与填充体之间留有较大间隙，矸石填充体无法接触顶板，而且矸石填充体松散系数大，充填效果不理想，地面仍然会有较大沉陷。中国专利ZL200720034M9. X “充填开采液压支架”提出了另一种充填开采液压支架。该液压支架在刮板输送机下方设置倾斜铰接在底座上的可伸缩的夯实千斤顶及铲板， 利用该机构对自然堆积在采空区的填充物进行夯实。由于填充物从输送机溜槽槽板的落料孔落下来后自然堆积，采空区顶板与填充体间有较大间隙，利用该充填开采液压支架的铲板进行夯实时，首先必须利用铲板把填充物往采空区斜上方顶板方向的间隙部位进行推移，当填充物推到斜上方后，填充物接触顶板并进行夯实，但是随着夯实千斤顶的回缩，铲板沿原运动轨迹的反方向返回原来位置，填充物在自身重力作用下回落，顶板与填充物间重新出现间隙，夯实作用效果消失。当对中部填充物进行夯实时，在铲板的作用力下，由于采空区顶部存在间隙，填充物向上方拱起，但随着铲板的回缩，填充物在自身重力作用下重新回落，夯实作用效果不明显，只能使采空区底部的填充物达到一定的夯实效果。所以说， 该充填开采液压支架并没有解决专利ZL2005100436^. 5所存在的技术难题，采空区中、顶部填充体的松散系数仍然较大，在采空区顶板与填充体之间仍然存在着一定的间隙，充填效果仍然不理想，地面仍然会有较大沉陷。由于目前设计开发的充填开采液压支架存在以上所提出的无法保证接顶及夯实强度差的问题，所以限制了充填开采采煤工艺在“三下”开采中的应用，大量的“三下”压煤无法进行开采，造成了严重的资源浪费
实用新型内容
[0007]本实用新型的目的在于提供一种矸石充填开采液压支架，以提高矸石填充体在采空区的接顶效果和填充密实度，增强矸石填充体对采空区顶板的支护强度。本实用新型的技术方案是一种矸石充填开采液压支架，包括底座和顶梁，所述顶梁和底座之间由立柱连接， 所述顶梁前端设有前探梁，所述顶梁后端设有刮板输送机，所述顶梁后端还通过伸缩千斤顶连接有内伸缩式挤压铲板，伸缩千斤顶水平设置；所述底座后侧通过第一、第二挤压千斤顶与挤压板连接，第一挤压千斤顶水平设置。所述挤压板包括挤压板本体、伸缩板和升降千斤顶，所述伸缩板位于挤压板本体内，所述伸缩板与升降千斤顶驱动连接。所述伸缩板与挤压板本体滑动连接。所述的内伸缩式挤压铲板通过伸缩千斤顶与顶粱滑动连接。所述内伸缩式挤压铲板具有倾角。所述第二挤压千斤顶倾斜设置，且与挤压板中部铰接。本实用新型针对现有充填液压支架在挤压机构上存在的压实程度不高，接顶效果不好，中、顶部充填体松散系数仍然较大等缺陷，本实用新型在液压支架底座后方增加由四根挤压千斤顶驱动的高度可伸缩的挤压板，并在顶梁后端增加内伸缩式挤压铲板。挤压板倾斜角度为向液压支架侧倾斜时，挤压板往采空区方向推移可以实现向采空区输送填充料并夯实，当物料拱起后，由内伸缩式挤压铲板向采空区顶部输送填充料并进行夯实。利用第一、第二挤压千斤顶活塞杆的伸缩来调整挤压板角度，使挤压板角度为向采空区侧倾斜，可以使后部挤压板在挤压时能摆动到接近矸石填充料自然堆积安息角的角度，达到最大压实程度。利用挤压板和内伸缩式挤压铲板对采空区中、顶部及底部矸石填充体的联合局部及整体挤压作用，实现矸石填充体在采空区良好的接顶效果，提高矸石填充体在采空区的填充密实度，使矸石填充体达到最大压实程度，增强矸石填充体对采空区顶板的支护强度， 确保充填开采的工作效果。本实用新型的优点一、挤压板为可伸缩式，通过挤压板高度的调节，使本实用新型可以适应工作面采高的变化；二、挤压板在第一、第二挤压千斤顶的活塞杆的伸缩作用下可实现整体平移及摆动挤压运动，对采空区中、下部矸石填充体进行挤压，同时刮板输送机可以向采空区侧不断补充矸石填充物，以满足不断向后方推移、压实矸石所需要的矸石填充量。三、当中部矸石填充体在挤压板作用下拱起时，内伸缩式挤压铲板在伸缩千斤顶的作用下作往复挤压运动，使矸石能够密实接触采空区顶板，内伸缩式挤压铲板板面具有一定的倾角，可以进一步提高顶部矸石填充体的接顶效果。四、在挤压板和内伸缩式挤压铲板的联合局部及整体挤压作用下，既可以实现矸石在采空区良好的接顶效果，又可以提高矸石在采空区的填充密实度，提高矸石填充体对顶板的支护强度高，有效地防止地面沉陷。相比较之下，中国专利ZL2005100436 . 5 “充填矸石液压支架”中尾梁末端设置的输送机护板，底座后端设的支架护板，它们的作用是挡矸和掩护，不能移动，而本实用新型采用可以整体平移和往复摆动的挤压板和内伸缩式挤压铲板的夯实机构，对矸石填充体进行挤压，同时使填充体达到良好的接顶效果。相对于中国专利ZL200720034M9. X“充填开采液压支架”，它虽然采用夯实千斤顶推动铲板，对下落的充填材料进行压紧夯实，但是铲板的作业面积小，松散的矸石堆不容易被挤压，铲板挤压处以外的煤矸石容易重新脱落松散，同时，随着夯实千斤顶向顶板方向的摆动，夯实千斤顶端部的铲板倾角增加，当夯实千斤顶向顶板方向推移压紧矸石填充物时， 实际对填充物起到升举作用，当夯实千斤顶回缩时，矸石填充物随之回落。而本实用新型的夯实机构由安装在底座上的可整体平移和摆动的挤压板及安装在顶梁上的内伸缩式挤压铲板组成，而且挤压铲板在矸石充填的整个过程中，铲板倾角始终保持不变。挤压板的平移及摆动可以对采空区下、中部矸石填充体进行推移挤压，当中部矸石填充体拱起时，利用内伸缩式挤压铲板的水平推移挤压作用，可以使矸石填充体充分接触顶板并达到最大压实程度。总之，在挤压板及内伸缩式挤压铲板的联合局部及整体挤压作用下，既可以实现矸石在采空区良好的接顶效果，又可以提高矸石在采空区的填充密实度。本实用新型解决了目前现有充填开采液压支架设备所存在的无法保证填充物接顶及夯实强度差的问题，利用矸石填充体实现了对采空区顶板的高强度支护，有效地消除了地面沉陷问题，实现了在工厂不破坏，村庄不搬迁的条件下，对部分永久煤柱、边角煤和建筑物下压煤的安全回采，提高了煤炭资源的回收率。本实用新型也适用于粉煤灰、河沙、 黄土等多种固体填充物。
图1是本实用新型的结构示意图；图2是底座的结构示意图；图3是内伸缩式挤压铲板伸出时、挤压板平移以及摆动时的结构示意图；图4是内伸缩式挤压铲板的结构示意图；图5是图4的左视图；图6是图4的俯视图。
具体实施方式
如图1所示，本实用新型包括底座13和顶梁2，底座13和顶梁2之间由四根立柱 3连接支撑，立柱3采用液压缸，底座13和顶梁2之间还设有支撑连杆机构14，立柱3的液压缸伸缩时，支撑连杆机构14随之上升或下降，起到稳定支撑的作用。顶梁2左侧连接有前探梁1。顶梁2右端设有滑槽，滑槽内滑动连接有内伸缩式挤压铲板7，内伸缩式挤压铲板7由水平设置的伸缩千斤顶5驱动，作往复挤压运动。在顶梁 2右侧下方用圆环链6悬挂有刮板输送机4，刮板输送机4开有漏矸孔。如图2所示，底座13通过第一挤压千斤顶11、第二挤压千斤顶12与挤压板10连接，第一挤压千斤顶11、第二挤压千斤顶12均为液压缸。挤压板10包括挤压板本体15、伸缩板8和升降千斤顶9。挤压板10下侧设有升降千斤顶9，上侧设有伸缩板8，伸缩板8位于挤压板本体15内，挤压板本体15内设有滑槽，伸缩板8可沿挤压板10的滑槽滑动，伸缩板8下端与升降千斤顶9连接，在升降千斤顶9驱动下伸出或者缩回，升降千斤顶9活塞杆的伸缩可以调节伸缩板8的伸缩量，实现对挤压板10挤压高度的调节。如图1所示，第一挤压千斤顶11水平设置，左端与底座13连接，右端的活塞杆与挤压板本体15的下端部铰接。第二挤压千斤顶12倾斜设置，铰接在挤压板本体15的中部， 第二挤压千斤顶12伸缩时可以使挤压板本体15绕第一挤压千斤顶11和挤压板本体15的铰接处来回摆动。挤压板10在第一挤压千斤顶11、第二挤压千斤顶12的作用下，可以作整体平移及摆动挤压运动。如图3所示，第一挤压千斤顶11、第二挤压千斤顶12的活塞杆的伸缩可实现挤压板10对采空区中、下部矸石填充体的挤压，同时刮板输送机4向采空区侧不断补充矸石填充物，以满足不断向后方推移、压实矸石所需要的矸石填充量。当中部矸石填充体在挤压板 10作用下拱起时，利用内伸缩式挤压铲板7实现对采空区顶部矸石填充体的推移挤压。如图4、5、6所示，内伸缩式挤压铲板7板面具有一定的倾角(指外侧表面与水平方向的夹角， 一般采用70° -80° )，可以进一步提高顶部矸石填充体的接顶效果。在挤压板10和内伸缩式挤压铲板7的联合局部及整体挤压作用下，既可以提高矸石在采空区的填充密实度， 又可以实现矸石在采空区良好的接顶效果，增强矸石填充体对采空区顶板的支护强度。
权利要求1.一种矸石充填开采液压支架，包括底座和顶梁，所述顶梁和底座之间由立柱连接， 所述顶梁前端设有前探梁，所述顶梁后端设有刮板输送机，其特征在于所述顶梁后端还通过伸缩千斤顶连接有内伸缩式挤压铲板，伸缩千斤顶水平设置；所述底座后侧通过第一、第二挤压千斤顶与挤压板连接，第一挤压千斤顶水平设置。
2.根据权利要求1所述的矸石充填开采液压支架，其特征在于所述挤压板包括挤压板本体、伸缩板和升降千斤顶，所述伸缩板位于挤压板本体内，所述伸缩板与升降千斤顶驱动连接。
3.根据权利要求2所述的矸石充填开采液压支架，其特征在于所述伸缩板与挤压板本体滑动连接。
4.根据权利要求1或2所述的矸石充填开采液压支架，其特征在于所述的内伸缩式挤压铲板通过伸缩千斤顶与顶粱滑动连接。
5.根据权利要求1或2所述的矸石充填开采液压支架，其特征在于所述内伸缩式挤压铲板具有倾角。
6.根据权利要求1或2所述的矸石充填开采液压支架，其特征在于所述第二挤压千斤顶倾斜设置，且与挤压板中部铰接。
7.根据权利要求4所述的矸石充填开采液压支架，其特征在于所述第二挤压千斤顶倾斜设置，且与挤压板中部铰接。
专利摘要本实用新型公开了一种矸石充填开采液压支架，包括底座和顶梁，所述顶梁和底座之间由立柱连接，所述顶梁前端设有前探梁，所述顶梁后端设有刮板输送机，所述顶梁后端还通过伸缩千斤顶连接有内伸缩式挤压铲板，伸缩千斤顶水平设置；所述底座后侧通过第一、第二挤压千斤顶与挤压板连接，第一挤压千斤顶水平设置。本实用新型解决了目前现有充填开采液压支架设备所存在的无法保证填充物接顶及夯实强度差的问题，利用矸石填充体实现了对采空区顶板的高强度支护，有效地消除了地面沉陷问题，实现了在工厂不破坏，村庄不搬迁的条件下，对部分永久煤柱、边角煤和建筑物下压煤的安全回采，提高了煤炭资源的回收率。
文档编号E21D23/04GK202012363SQ20112004168
公开日2011年10月19日 申请日期2011年2月18日 优先权日2011年2月18日
发明者李东印, 李化敏, 熊祖强, 过永锋, 韩晓明 申请人:河南理工大学