专利名称：井下无人采煤装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种井下无人的采煤装置，属于采矿技术领域。
背景技术：
传统的采煤装置面临如下突出的问题(1)，由于井下可燃气体的浓度有时突然超标，在通风条件较差的条件下，会发生爆炸，存在普遍的安全问题。
(2)，在采矿地区存在地表沉降问题，需要用大量资金对采空沉降区进行补偿。
(3)，在露天开采作业的情况下，需占用大量土地。
(4)，露天开采所用能源大部分为柴油，用量很大，使用高品味能源获取低品味能源是一种浪费，同时又污染了环境。
发明内容
本实用新型的目的是，提供一种井下无人的采煤装置，它设置在煤层上方按特定尺寸均匀分布的多个立井内，通过电力液压驱动和控制进行开采作业和对煤炭封闭式传输，以及对采空区进行合理回填，以解决前述存在的严重问题。
本实用新型的技术方案是井下无人的采煤装置包括设于地面的电力液压泵驱动控制装置以及起重设备，立井部分以及井下采煤设备；井下采煤设备是对称设置在立井、承台以及下机座两侧的用电机液压泵驱动的采煤机，它设有平行于立井的主轴，并通过固定架安装在立井的两侧壁上；设有绞盘组件和由多级油缸组成的伸缩臂组件，其下方装有液压变幅油缸；在主轴的下部设有液压锁紧限位件及其纵向液压缸；在采煤机的中部设有刮板和顶柱传送机，它包括刮板组件和机械手；在采煤机的前端设有半球形的、带有排煤螺旋槽的铣煤头，在其内腔中设有顶柱定位器，顶柱定位器包括一内侧为斜面的推盘；在铣煤头的内腔沿圆周分布的多个凹槽中各设有一个离心球，每两个离心球之间设有一回位弹簧，回位弹簧的一端固定在推盘上，另一端固定在该内腔的前端面上；设有分为上、下两段的顶柱组件，在上顶柱与下顶柱之间装有一锁紧楔，并用锁紧楔两侧的销钉滑动连接；液压马达安装在开采臂的前端，其另一端与伸缩臂组件连接；在开采臂的两侧设有行走系统，包括一前导架和一后导架，并分别由前、后导架液压缸操作；在开采臂靠近铣煤头处装有V形铁，它与前、后导架伸出的夹持臂共同限定顶柱的位置；在V形铁的上端设有一与机房中控制装置连通的光学测距仪；电力液压泵驱动控制装置和起重设备安装在机房中，起重设备包括由多个升降机组成的起重机，它由上机座支承，在起重机的下方设有煤斗和传送车，以及选煤机组；在煤斗的侧面设有行程开关和煤斗开闭器；设有液压马达绞盘组件，其外端固定在拉杆护壁件上；电机液泵组件固定在上机座上；立井部分包括方形截面的立井，在其外围设有拉杆护壁件；在立井中设有可上下运行的煤斗；在立井与拉杆护壁件之间装有管线升降机和液压泵，以及其管线。
本实用新型的优点在于(1)，由于采用双层套井结构，改善了通风条件，降低了井内可燃气体的浓度，有效地降低了井内爆炸的可能性。
(2)，采用吹沙回填根本上解决了采空区的沉降问题。
(3)，与露天开采相比，节省了占地面积，而开采率可达80％以上，与露天开采大体相当，因此生产成本低，资源利用率高。
图1为本实用新型的总体结构示意图图2为图1的侧视图图3为井下采煤机的结构示意图图4为图3中采煤头的结构示意图图5为图4的俯视图图6为图5的A-A剖视图图7为图1中煤斗和传送车的结构示意图图8和图9为井下开采区的平面示意图图10为顶柱组件的结构示意图附图零部件清单1-采煤机，2-立井，3-承台，4-煤斗，5-传送车，6-选煤机组，7-拉杆护壁件，8-上机座，9-起重机房，10-煤槽，11-出煤口，12-下机座，13-起重机，13A-管线升降机，14-液压泵，15-顶柱组件，15A-上顶柱，15B-下顶柱，16-主轴，17-固定架，18-电机液压泵驱动箱，19-伸缩臂组件，20-绞盘组件，21-探测传感器组，22-顶柱传送机，23-齿轮机构，24-液压变幅油缸，25-液压锁紧限位件，26-纵向液压缸，27-轴承座，28-刮板顶柱传送机，29-刮板组件，30-机械手，31-铣煤头，32-顶柱定位器，33-推盘，34-锁紧楔，34A-回位弹簧，35-离心球，36-液压马达，37-开采臂，38-前导架，39-后导架，40-前导架液压缸，41-后导架液压缸，42-V形铁，43-光学测距仪，44-夹持臂，45-行程开关，46-煤斗开闭器，47-绞盘组件，48-电机液压泵组件，49-销钉。
具体实施方案如图1和2所示，立井群井下无人采煤装置包括设于井下的两组采煤机1，它们对称设置在立井2的两侧，立井2为方形截面，其底部设有承台3；立井2的上部设有煤斗4和传送车5，以及选煤机6；在立井2的外围设有拉杆护壁件7，其顶部与钢筋砼的上机座8和机房9相接；在煤斗4的井下最低位置处设有一煤槽10和出煤口11，以及钢筋砼下机座12；在立井2与拉杆护壁件7之间设有操纵多个升降机13A的液压泵14；在井下已开采的区域设有顶柱组件15，它由上、下两部分组成并用其周边的四个销轴滑动连接，上顶柱15A和下顶柱15B之间装有一锁紧楔34用来调整其长度，以使该顶柱组件15牢固地立于巷道中。
如图3、4和5所示，两组采煤机1设有平行于立井2的主轴16，并通过固定架17对称地安装在立井2的两侧壁上，在该固定架17上还装有电机液压泵驱动箱18，其下方装有一液压马达操纵的绞盘组件20和由多级油缸构成的伸缩臂组件19，绞盘20所牵动的另一端与伸缩臂组件19的前端相连；在伸缩臂组件19前端的上方装有探测传感器21，在伸缩臂组件19的首节下面装有顶柱传送机22及其齿轮传动机构23；设有液压变幅油缸24，其一端铰接在主轴16上，另一端与伸缩臂组件19的尾节前端相连；在主轴16的下部设有液压锁紧限位件25及其纵向液压缸26；在主轴16的底部设有轴承座27；在伸缩臂组件19上设有顶柱传送机28和机械手30，刮板组件29，用以将铣落的煤块向出煤口11处输送。
在采煤机1的前端设有半球形的铣煤头31，在铣煤头31的内腔设有顶柱定位器32，它包括内侧为斜面的推盘33与多个离心球35接触，离心球35安放在铣煤内腔中沿园周均匀分布的凹槽内，当铣煤头31旋转时，离心球35沿径向向外侧移动，将推盘33向后推动锁紧楔34使顶柱组件15的上、下两部分向外分开，从而加大了顶柱组件15的长度并牢固地支撑在已开采的巷道中。铣煤头31内腔还设有用以操纵其工作的液压马达36。开采臂37的前端与铣煤头31相连，其另一端与伸缩臂组件19连接，在开采臂37的两侧设有行走系统，包括前导架38和后导架39，分别由前、后导架液压缸40和41操作，用以实现铣煤头的导向和定位。在开采臂37靠近铣煤头31处装有V形铁42，它与前、后导架伸出的夹持臂44共同限定顶柱组件15的位置。在V形铁42的上端装有一光学测距仪43，将所测位置的数据传给机房9内的控制装置。
如图6所示，顶柱定位器32的多个离心球35均匀分布在铣煤头31内沿圆周上的凹槽中，在每个离心球35之间设有一回位弹簧34A，回位弹簧34A的一端固定在推判33上，，另一端固定在铣煤头31内腔的前端面上。
如图7所示，煤斗4和传送车5位于立井2内，在煤斗4处于顶位处装有行程开关45和煤斗开闭器46；设有液压马达操纵的绞盘组件47，其外端固定在拉杆护壁件7上；电机液泵组件48固定在机座8上，当煤斗4打开时，煤块落入传送车5中，传送车5由绞盘47操作至虚线位置，将煤块由滑道送入选煤机6中。
如图8和9所示，井下开采作业区是以两个采煤机1的主轴16为中心和以其臂长为半径的圆盘形区域，该区域的大小可随伸缩臂19组件长短的调节进行选择；在已采区46内设有规定数目的顶柱组件15，两个半区之间留有残留区50，标号51为吹沙回填区。
如图10所示，顶柱组件15包括上顶柱15A和下顶柱15B，以及连接其间的销钉49，在上、下顶柱之间设有用以调节顶柱组件整体长度的锁紧楔34，当锁紧楔34被推盘33向后方推动时，上、下顶柱15A、15B则间沿销钉相互分开并被锁紧楔34楔紧，使顶柱组件牢固地支撑在巷道中。
采煤机1的操纵方法如下铣煤头31在伸缩臂组件19和液压绞盘组件20的配合下向前运动，同时铣煤头31通过旋转运动将煤铣碎；其进给速度和旋转速度是根据煤的硬度由计算机确定的。铣煤头31的导向及定位是由行走系统完成的，刮板组件29通过变角往复运动将铣落的煤刮到煤斗4中。当铣煤头31运动到最大行程或遇到岩层时，随伸缩臂组件19退回，然后伸缩臂组件19改变水平进给角，并重复以上动作，完成采煤作业。
顶柱组件15的安装方法如下用管线升降机13将下顶柱15B吊入井口内，由伸缩臂组件19上的顶柱传送机22和机械手30将其安放在指定位置，并由前导架38的夹持臂44和V形铁42将其定位，再由光学测距仪43将所测位置数据传给机房9内的控制装置；根据该数据选择长度适合的上顶柱15A用同样的方法安装就位；随后，铣煤头31开始旋转，在离心力的作用下，离心球35将推盘33顶出，使锁紧楔34向后移动，将顶柱撑长并锁紧在巷道中。在采煤作业完成并将全部设备撤出后，在立井内安装带有旋转喷头的流沙管，用大型空压机将干沙土、碎石等材料吹入井内，填满后加水，使沙土成为水泥浆，形成吹沙回填区51。
权利要求1，一种井下无人采煤装置，包括设于地面的电力液压泵驱动控制装置和起重设备，立井部分以及井下采煤设备，其特征在于所述的井下采煤设备是对称设置在立井(2)、承台(3)以及下机座(12)两侧的用电机液压泵驱动的采煤机(1)，它设有平行于立井(2)的主轴(16)，并通过固定架(17)安装在立井(2)的两侧壁上；设有绞盘组件(20)和由多级油缸组成的伸缩臂组件(19)，其下方装有液压变幅油缸(24)；在主轴(16)的下部设有液压锁紧限位件(25)及其纵向液压缸(26)；在采煤机(1)的中部设有刮板和顶柱传送机(28)，它包括刮板组件(29)和机械手(30)；在采煤机(1)的前端设有半球形的、带有排煤螺旋槽的铣煤头(31)，在其内腔中设有顶柱定位器(32)，顶柱定位器(32)包括一内侧为斜面的推盘(33)；在铣煤头(31)的内腔沿圆周分布的多个凹槽中各设有一个离心球(35)，每两个离心球之间设有一回位弹簧(34A)，回位弹簧(34A)的一端固定在推盘(33)上，另一端固定在该内腔的前端面上；设有分为上、下两段的顶柱组件(15)，在上顶柱(15A)与下顶柱(15B)之间装有一锁紧楔(34)，并用锁紧楔(34)两侧的销钉(49)滑动连接；液压马达(36)安装在开采臂(37)的前端，其另一端与伸缩臂组件(19)连接；在开采臂(37)的两侧设有行走系统，包括一前导架(38)和一后导架(39)，并分别由前、后导架液压缸(40)和(41)操作；在开采臂(37)靠近铣煤头(31)处装有V形铁(12)，它与前、后导架(38、39)伸出的夹持臂(44)共同限定顶柱的位置；在V形铁(42)的上端设有一与机房(9)中控制装置连通的光学测距仪(43)。
2，根据权利要求1所述的井下无人采煤装置，其特征在于所述的电力液压泵驱动控制装置和起重设备安装在机房(9)中，起重设备包括由多个升降机(13A)组成的起重机(13)，它由上机座(8)支承，在起重机(13)的下方设有煤斗(4)和传送车(5)，以及选煤机组(6)；在煤斗(4)的侧面设有行程开关(45)和煤斗开闭器(46)；设有液压马达绞盘组件(47)，其外端固定在拉杆护壁件(7)上；电机液泵组件(48)固定在上机座(8)上。
3，根据权利要求1所述的井下无人采煤装置，其特征在于所述的立井部分包括方形截面的立井(2)，在其外围设有拉杆护壁件(7)；在立井(2)中设有可上下运行的煤斗(4)；在立井(2)与拉杆护壁件(7)之间装有管线升降机(13A)和液压泵(14)，以及其管线。
专利摘要立井群井下无人采煤装置，设有对称于立井两侧的、用电机液压泵驱动的采煤机，包括平行于立井的主轴、由绞盘组件和由多级油缸组成的伸缩臂组件，主轴设有液压锁紧限位件及其纵向液压缸；中部设有包括刮板组件和机械手的刮板和顶柱传送机；前端设有半球形的、带有排煤螺旋槽的铣煤头，其内腔中设有顶柱定位器；铣煤头的内腔沿圆周分布的多个凹槽中各设有一个离心球，每两个离心球之间设有一回位弹簧；设有顶柱组件，在上、下顶柱之间用销钉滑动连接并装有一锁紧楔，开采臂的两侧设有行走系统，包括由液压缸操作的前导架和后导架，设有与前、后导架伸出的夹持臂共同限定顶柱位置的V形铁；其上端设有与机房中控制装置连通的光学测距仪。
文档编号E21C41/16GK2793327SQ20052000197
公开日2006年7月5日 申请日期2005年2月5日 优先权日2005年2月5日
发明者史记 申请人:史记