基于滑轮提升技术的煤矿采空区充填辅助隔离装置的制作方法

煤矿井下充填开采液压支架辅助隔离装置。

背景技术：

本次设计的方案是在原有的综采支架上进行改进，隔离带采用彩条布（或者胶皮），通过滑轮组进行提升隔离带，减少人工挂彩条布（或胶皮）的工作量，提升滑轮的动力可以采用绞车（或者其他悬挂式电葫芦），提升设备尽量放置端头，以免钢丝绳过弯造成断裂。

①充填前隔离过程是：支架前移架→伸顶支架尾部隔离板→通过滑轮组提升隔离胶皮（或者彩条布）→底部隔离→充填。

②待充填凝固达到要求后，拆模过程：下降隔离板→挂上拆模钢丝绳扯下隔离布→支架前移并带动隔离布前移，完成一个循环。

技术实现要素：

充填液压支架隔离背板顶端设计一个较大的定滑轮，用钢丝绳缠绕，主要用于提升隔离布，见附图1所示。

1、隔离布设计

对彩条布（或胶皮）进行加工，把隔离布顶部设计为特殊构造，用轻质材料加工，加工的形状类似于角钢截面便于悬挂滑轮，见附图2所示。

滑轮固定在隔离布上随着隔离布升降，作为一个动滑轮，动滑轮设计可以减小电葫芦提升的阻力，也可以增加钢丝绳缠绕长度，给支架前移及隔离板伸顶提供足够的空间，有效的防止支架前移、升顶过程对隔离布的撕扯。

2、隔离布底部隔离设计

隔离布底板设计成刚性结构，插入充填液压支架隔离板底部，底端隔离布设计一个钢环，钢丝绳穿入，作为底部隔离布提升及前移构件。钢丝绳两端留言足够的行程便于挂电葫芦上，即当隔离完成时，支架前移到位后，利用电葫芦提起松动底板，并拖拽前移，再次放入支架隔离板下部，完成一个循环，底部隔离结构见附图3所示。

3、整个隔离结构设计

（1）整个隔离机构工作过程描述：

①准备工作

首先根据工作面尺寸需要预制隔离件，见附图2和附图3所示。其次，分别在滑轮组上以及底部钢环上预先安装钢丝绳，此时隔离布放在支架尾部底端，呈自然状态放置。

②降下隔离板，将顶板钢丝绳穿入隔离板上定滑轮，预留足够钢丝绳行程。

③支架隔离板顶端仍然采用橡胶垫处理顶板密封。割煤后开始移架，支架通过钢丝绳拖拽隔离布前移，（钢丝绳预留足够的行程时，钢丝绳自由摆动的幅度较大，不会发生撕裂隔离布的现象。）待所有支架移架结束后，开始升起隔离板，待隔离板顶部橡胶垫压紧顶板时停止，此时，受钢丝绳及隔离板抬升的联动影响下，钢丝绳带动隔离布上滑轮也向上抬升一定高度，此时隔离布处于松弛状态，尚未达到预定要求。

④将隔离布顶部钢丝绳一端固定，另一端利用电葫芦（或者回柱绞车）进行预紧处理，当钢丝绳绷紧时，隔离布提升到隔离板顶部橡胶垫中部，与顶部橡胶垫共同构成充填密封，见附图4、附图5所示。由于隔离布上预制了滑轮，在工作面顶板不平整时，在工作面倾向方向上可以自由滑动，隔离布顶端形成适应工作面倾斜方向的角度变化。提升到到预定高度后，两端进行固定。

⑤隔离布底部钢丝绳两端采用绞车进行拖拽，移入支架隔离板下端进行密封。

⑥工人检查隔离布顶底是否达到要求，满足要求后可以直接充填，局部出现不满足要求时，需要先补充完善后再充填。

（2）以上六步主要实现工作面隔离工作，以下是拆模的过程：

①充填后到达拆模条件时，释放两端钢丝绳，保持钢丝绳足够行程，下降充填隔离板达到底端；

②换隔离布上部拆模专用钢丝绳进行下拉，撕扯下隔离布。松开拆模专用钢丝绳，完成一次充填循环。

（3）拆模后继续移架→伸隔离板→钢丝绳拉伸隔离布至顶部，并固定→拖拽隔离布底部钢丝绳，隔离布底端插入支架底部→充填→凝固后→放松隔离布预紧钢丝绳→下降支架隔离板→预紧拆模钢丝绳向下拉扯隔离布(到此完成一个充填隔离循环)→继续移架…………。

4、支架隔离设计核心材料及构件

（1）三根钢丝绳：①用于拖拽底板密封隔离布；②用于顶端隔离布滑轮组提升结构；③用于拆模过程中撕扯隔离布专用。

（2）两种滑轮：①固定于支架隔离板顶端较大的滑轮2；②固定于隔离布顶端较小滑轮1。

（3）对顶端及底端进行专门设计加工的隔离布（或胶皮）。隔离布顶底端加工尽量采用比重轻、结构性能强的钢材。

（4）根据分析充填体向隔离布、隔离板一侧有侧压力，这正好可以对隔离布顶底端进行加强密封。

5、存在问题及解决方法

（1）隔离板与隔离布之间存在一定的空间，充填体发生侧压力时，造成空间变小，隔离板及固定的滑轮无法下降。

解决方法：①可以释放顶部支撑后，先前移支架创造后部空间，满足隔离板下降要求；②选用宽幅较小的滑轮，缩小隔离板与隔离布间的间隙，减小充填体向隔离板方向的侧压力变形。

（2）充填体凝固后，隔离布如何拆除

充填体凝固后，隔离布紧紧黏在充填体上，通过隔离板下降来扯下隔离布，由于不是整体向下撕扯隔离布，容易造成隔离布撕裂。

解决办法：在隔离布滑轮上布置一条专用拆模钢丝绳，一端固定，一端通过绞车下拉，可以保证从同一高度向下拆模，不易造成隔离布扯坏。

6、总结

（1）本方案设计主要利用了：

①利用了钢丝绳强度高、弹性好、自重轻及挠性好、自由度高等特点；

②利用了滑轮组既减少提升阻力，又可改变力的方向特性。

保证了支架与隔离膜之间通过钢丝绳连接，并且相互间工作是独立的，支架的前移以及隔离板升降对隔离布不会造成撕裂现象。

（2）隔离过程

①隔离过程是在支架前移、隔离板伸顶后，再借滑轮组提升隔离布进行隔离；

②拆模也是支架隔离板下降后，利用专用拆模钢丝绳扯下隔离膜，不受支架工作的影响。隔离膜拆下后通过支架拖拽钢丝绳带动向前移动，进行下一个隔离充填工作。

7、附图说明

（1）附图1：辅助隔离装置顶端滑轮组固定结构设计，实现随充填支架隔离板上下伸缩。

（2）附图2：辅助隔离装置顶端隔离布结构设计，起到固定顶部滑轮，与顶部柔性橡胶垫形成顶部完全密封。

（3）附图3：辅助隔离装置底部隔离结构设计图，实现底部密封隔离。

（4）附图4：辅助隔离装置侧面图，隔离后已进行充填。

（5）附图5：辅助隔离装置隔离后视图，隔离彩条布升起至预定位置可进行充填。

技术特征：

1.一种应用于煤矿综合机械化充填开采方面的辅助装备，其中包括利用滑轮组减少提升阻力，改变提升方向；利用钢丝绳作为提升牵引，柔韧性好、自由度高、强度高等特点；支架顶端专门设计的隔离布及滑轮悬挂结构；隔离布底板密封结构设计及隔离布稳定装置。

技术总结
“基于滑轮提升技术的煤矿采空区充填辅助隔离装置”的发明涉及一种煤矿井下充填隔离的机械装置，特别是涉及一种基于滑轮提升结构的充填支架辅助隔离装置。由于充填支架顶部、架间密封效果差，常引起漏浆、跑浆事故，生产率低、劳动强度大、作业风险高。因此，本发明采用柔性橡胶垫顶部隔离结构，与顶板紧密贴合，解决顶部密封难题。通过采用隔离彩条布对支架尾部进行全隔离，解决了架间密封难题，同时隔离彩条布的柔韧性，有效避免支架前移过程中的撕扯损坏。设计滑轮组结构可降低辅助隔离装置对牵引力的需求，实现节能、低耗、低强度的机械化作业。本发明装置与充填支架配套应用于隔离工作面后方的采空区，并作为待充填区域。

技术研发人员：杨晓威
受保护的技术使用者：杨晓威;江苏省第一工业设计院股份有限公司
技术研发日：2021.01.14
技术公布日：2021.07.23