一种开采-支护-运输-充填一体化采煤机及其回采工艺的制作方法

本发明涉及一种采煤机及其回采工艺，尤其是一种集采煤、顶板支护、运输和采空区充填为一体的机及其回采工艺。

背景技术：

煤炭在我国能源结构中仍占有较大比例，而且现状仍将维持相当长的一段时间。同时随着社会经济的快速发展，煤岩消耗量也在不断增加，采煤工作面的高效开采仍然是一个亟待解决的问题。综合机械化开采是目前最为广泛和高效的工作面回采工艺，采用采煤机、刮板输送机和液压支架三机配套、协同作业的工作方式实现了工作面的机械化甚至是智能化。但是在综采工作面中，三机是相互协作的关系，同时也是相互依赖的关系，即采煤机需要依靠液压支架提供安全的运行空间、需要刮板输送机提供运行轨道；刮板输送机需要依靠液压支架进行推溜，需要采煤机滚筒卧底割煤提供推移的空间；液压支架同时需要刮板输送机拉架实现移架。因此在综采工作面中任一设备出现故障时都会导致工作面的停工，影响工作面开采进度。

技术实现要素：

技术问题：发明的目的是要克服现有技术中的不足之处，提供一种集采煤、顶板支护、运输和采空区充填等功能为一体的开采-支护-运输-充填一体化采煤机及其回采工艺。

技术方案：为实现上述目的，本发明的开采-支护-运输-充填一体化采煤机，包括截割部、铲板部、运输部、支护部、移动部和充填部；所述的截割部包括用于割煤的横轴式滚筒的滚筒、固定滚筒的摇臂和调高油缸，所述的摇臂的下端铰接在采煤机机身上，调高油缸的缸座铰接在采煤机，活塞杆铰接在摇臂上，用于调节摇臂高度；所述的铲板部包括用于装煤的铲板和设在铲板上的星轮；所述运输部包括机载横向刮板输送机，煤经铲板部运送至横向刮板输送机并与相邻采煤机运输部配合实现煤在工作面中的运输；所述的支护部包括护帮板、护帮板油缸、顶梁、顶梁立柱和下支撑立柱，所述的护帮板与顶梁铰接，在护帮板油缸的带动下支撑煤壁，防止煤壁片帮；顶梁用于支撑顶板；顶梁立柱设在顶梁下方，用于调节支护高度，顶梁立柱的下方设有伸缩式下支撑立柱，下支撑立柱伸出时支撑在底板上，用于承担支护压力并稳固采煤机机身；所述的移动部为履带式驱动装置；所述充填部包括充填刮板输送机和设在充填刮板输送机下部的充填物压实装置组成。

所述的充填刮板输送机用于运输充填物，由中部槽、活动底板、活动底板油缸、刮板和吊钩组成；其中活动底板在活动底板油缸的带动下滑动，调节中部槽底部的开口进行充填物的释放，吊钩用于将充填刮板输送机吊装在顶梁尾部。

所述的充填物压实装置包括固定底座、矩形伸缩梁、举升油缸和压实挡板组成，其中固定底座用于将充填物压实装置固定在采煤机尾部，矩形伸缩梁用于提供压实挡板压实充填物的推挤运动，压实挡板铰接在矩形伸缩梁的一端，举升油缸用于调节矩形伸缩梁的高度。

实施上述一种开采-支护-运输-充填一体化采煤机的回采工艺，包括如下步骤：

a、将一体化采煤机并排布置于采煤工作面，采用履带式驱动装置驱动，以固定截深截入煤壁；

b、让一体化采煤机的下支撑立柱和顶梁立柱同时伸出，分别顶住工作面底板和顶板，实现顶板支护和采煤机机身的稳固；

c、工作时，滚筒在摇臂摆动的过程中实现工作面煤壁的截割，同时铲板部的星轮转动，将落下的煤运送至横向刮板机上，横向刮板机将煤运送到相邻采煤机的运输部，实现煤在工作面中的运输；

d、在完成一个截深的截割后，调控采煤机的下支撑立柱和顶梁立柱缩回，待一体化采煤机驱动向前后，向前推进一个截深，并重复步骤b、c；

e、当一体化采煤机推进后，通过充填刮板输送机将充填物料运输至采空区，充填刮板输送机上的活动底板在活动底板油缸的带动下依次打开并释放充填物料，充填物压实装置随即工作，在充填物压实装置的矩形伸缩梁带动压实挡板推挤释放下落的充填物料，将采空区充填物压实；

f、重复步骤d、e多次，完成工作面的回采与充填。

有益效果：由于采用了上述技术方案，本发明一方面通过提高三机的可靠性和合理的检修作业进行改善，另一方面通过新的机械化开采工艺解决三机配套而相互依赖的工作关系。通过将采煤机作为独立的采煤模块，具有独立的驱动能力，能实现独立推进和支护，当一台或多台设备出现故障时不会导致整个工作面开采作业的停止，降低了工作面设备之间的依赖关系，提高了机械化工作面的可靠性。为提高机械化开采工作面的可靠性，解除现有综采工作面中三机配套的依赖关系，提高开采效率。采用履带驱动的方式并排分布在工作面中，每个采煤机模块可单独推进和支护，提高机械化工作面采煤作业的可靠性，即一台或多台设备出现故障时仍可进行开采作业。其主要优点有：采煤机模块可独立推进、支护和充填，降低了工作面设备的相互依赖关系，提高了机械化工作面生产的可靠性；实现了采煤充填同时进行，降低了矿井开采对地表环境的危害。

附图说明

图1是本发明的采煤机的立体结构示意图。

图2是本发明的采煤机正视结构示意图。

图3是本发明的充填刮板输送机的立体结构示意图。

图4是本发明的充填物压实装置正视结构示意图。

图5是本发明的采煤机工作面示意结构示意图。

图中：1-护帮板，2-滚筒，3-调高油缸，4-铲板，5-星轮，6-顶梁，7-充填刮板输送机，8-充填物压实装置，9-顶板立柱，10-横向刮板输送机，11-下支撑立柱，12-履带式驱动装置，13-护帮板油缸，14-摇臂，15-吊钩，16-中部槽，17-刮板，18-活动板油缸，19-活动板，20-固定底座，21-举升油缸，22-矩形伸缩梁，23-压实挡板，24-顶板，25-底板，26-采煤机，27-煤壁。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的一个实施实例作进一步的描述：

本发明的开采-支护-运输-充填一体化采煤机，主要由截割部、铲板部、运输部、支护部、移动部和充填部构成；所述的截割部包括用于割煤的横轴式滚筒的滚筒2、固定滚筒2的摇臂14和调高油缸3，所述的摇臂14的下端铰接在采煤机机身上，调高油缸3的缸座铰接在采煤机，活塞杆铰接在摇臂14上，用于调节摇臂14高度；所述的铲板部包括用于装煤的铲板4和设在铲板4上的星轮5；所述运输部包括机载横向刮板输送机10，煤经铲板部运送至横向刮板输送机10并与相邻采煤机运输部配合实现煤在工作面中的运输；所述的支护部包括护帮板1、护帮板油缸13、顶梁6、顶梁立柱9和下支撑立柱11，所述的护帮板1与顶梁6铰接，在护帮板油缸13的带动下支撑煤壁，防止煤壁片帮；顶梁6用于支撑顶板；顶梁立柱9设在顶梁6下方，用于调节支护高度，顶梁立柱9的下方设有伸缩式下支撑立柱11，下支撑立柱11伸出时支撑在底板上，用于承担支护压力并稳固采煤机机身；所述的移动部为履带式驱动装置12；所述充填部包括充填刮板输送机7和设在充填刮板输送机7下部的充填物压实装置8组成。

所述的充填刮板输送机7用于运输充填物，由中部槽16、活动底板19、活动底板油缸18、刮板17和吊钩15组成；其中活动底板19在活动底板油缸18的带动下滑动，调节中部槽16底部的开口进行充填物的释放，吊钩15用于将充填刮板输送机7吊装在顶梁6尾部。

所述的充填物压实装置8包括固定底座20、矩形伸缩梁22、举升油缸21和压实挡板23组成，其中固定底座20用于将充填物压实装置8固定在采煤机尾部，矩形伸缩梁22用于提供压实挡板23压实充填物的推挤运动，压实挡板23铰接在矩形伸缩梁22的一端，举升油缸21用于调节矩形伸缩梁22的高度。

实施开采-支护-运输-充填一体化采煤机的回采工艺，具体步骤如下：

a、将一体化采煤机并排布置于采煤工作面，采用履带式驱动装置12驱动，以固定截深截入煤壁；

b、让一体化采煤机的下支撑立柱11和顶梁立柱9同时伸出，分别顶住工作面的底板25和顶板24，实现顶板支护和采煤机机身的稳固；

c、工作时，滚筒2在摇臂14摆动的过程中实现工作面煤壁27的截割，同时铲板部的星轮5转动，将落下的煤运送至横向刮板机10上，横向刮板机10将煤运送到相邻采煤机的运输部，实现煤在工作面中的运输；

d、在完成一个截深的截割后，调控采煤机的下支撑立柱11和顶梁立柱9缩回，待一体化采煤机驱动向前后，向前推进一个截深，并重复步骤b、c；

e、当一体化采煤机推进后，通过充填刮板输送机7将充填物料运输至采空区，充填刮板输送机7上的活动底板19在活动底板油缸18的带动下依次打开并释放充填物料，充填物压实装置8随即工作，在充填物压实装置8的矩形伸缩梁22带动压实挡板23推挤释放下落的充填物料，将采空区充填物压实；

f、重复步骤d、e多次，完成工作面的回采与充填。