专利名称：极薄煤层新型掩护式综采液压支架的制作方法
技术领域：
本发明涉及煤矿地下采煤工作面支护设备技术领域，属于一种用于极薄煤层工作 面的支护设备。
背景技术：
①我国小于0. 8米的极薄煤层分布广泛，特别是在西南、华东和东北地区薄煤层 煤炭储量更是占有绝对的比例，极薄煤层的开采对于解决矿区开采接续矛盾或开采解放 层，提高资源采出率，缓解地区煤炭供求矛盾意义重大。同时极薄煤层开采空间狭小，更是 有特殊的困难，极薄煤层构造复杂，褶曲、断层、瓦斯兼而有之，作业环境恶劣、生产安全隐 患多，综采难度大，对机械设备适应性要求特别高，难以应用现有的综采设备支护，因此普 遍采用木桩，单体等落后方式进行支护，人员安全难以保证，采煤方法落后，采用常规设备 方法开采极薄煤层，已经十分困难。研发能够应用于极薄煤层的液压支架支护设备，实现极 薄煤层综合机械化采煤以及人员安全，提高其产量，具有重大的现实意义。由于极薄煤层综采工作面对煤矿机械设备的适应性要求高、难度大，多数矿区极 薄煤层的开采发展缓慢，采出率低，资源浪费严重。极薄煤层新型液压支架的开发能够改变 极薄煤层的开采现状，有效合理的利用煤炭资源，符合建设节约型社会的要求。②国家能源安全、煤矿产业政策的调整要求极薄煤层在我国分布较广，赋存条件复杂，矿井数量多，开采难度大，近年来发生 了多起重大事故。二〇〇六年十二月国家煤炭监察局针对近年来难采煤层开采中所发生重 大事故的教训，积极推进采煤工艺改革，淘汰非正规采煤方法，进一步提高极薄煤层安全开 采技术和管理水平，组织有关单位和专家起草了难采煤层安全开采指导意见。广泛征求修 改意见，征求意见稿指出极薄煤层在我国分布较广，赋存条件复杂，矿井数量多，开采难度 大，近年来发生了多起事故。开采极薄煤层的煤矿要本着安全可靠、合理适用、技术先进、淘 汰落后的原则积极探索正规的极薄煤层采煤方法，不断提高机械化水平，合理布置采掘工 作面，严格安全生产管理，确保安全生产。禁止采用各种非正规采煤方法。对于违反《煤矿 安全规程》，达不到安全要求的各种非正规采煤方法应责令其停止使用。我国煤矿开采规模逐渐增大，工况条件越来越复杂，对工人的安全威胁也愈来愈 大，因此研发我国深部和高危资源开采中关键装备的关键技术，为我国煤炭资源的高效、安 全开采提供技术与装备支持，将对提高我国煤炭资源的开采能力，避免或减少井下开采中 重大人员伤害的发生，保障煤炭安全、高效开采具有重要的现实意义和战略意义。为此，极 薄煤层采煤工作面作业规程必须明确支护和顶板管理方法，严禁空顶作业。要逐步淘汰木 支柱和金属支柱支护，提高极薄煤层安全开采的技术和装备水平。
发明内容
大于0. 8m的煤层综采传统采用四连杆结构型式液压支架以，这些液压支架在采 高800mm以上时容易实现，但没有用于极薄煤层综采的先例。极薄煤层新型综采液压支架的开发为极薄煤层落后开采工艺的升级换代，实现极薄煤层综采提供了技术和物质保障， 满足了极薄煤层综合机械化采煤方法的提高要求，在实践上能够很好的解决极薄煤层的开 采一系列相关问题，改变极薄煤层开采方发落后的现状，提供安全高效的机械化开采空间， 从工艺和技术装备上完善地解决极薄煤层的综采关键技术问题，包括综采工作面人员安 全，输送机自动推移，液压支架自动移架，实现极薄煤层综采工作面的循环作业，为极薄煤 层实现自动跟机等无人自动化工作面创造了前提条件。本发明的目的是打破极薄煤层没有综采液压支架支护的局面，研发适应极薄煤层 新型掩护式综采液压支架，实现极薄煤层综合机械化采煤.极薄煤层新型掩护式综采液压 支架特点在于重量轻，结构设计思路新颖.轻巧紧凑，通过结构设计实现支架的较大采高 变化范围，立柱有效支撑段支护效率高，安全性好。为实现极薄煤层条件下的综采，本发明的特征在于它主要包括顶梁，底座，以及直接连接与顶梁和底座之间的掩护梁，取消了传统支 架的四连杆机构。主体结构宽度可以设计为1. 25m, 1. 5m或者1. 75m等各种宽度与输送机适 应均可。顶梁和底座之间铰接有油缸，顶梁通过连接部实现和底座的铰接，立柱左右均布置 一个，顶梁位置姿态通过顶梁和连接部铰接的油缸来进行调整，油缸可以左右对称布置或 者单列布置，该油缸仍可称为平衡千斤顶。该液压支架结构特点决定了铰接于顶梁和底座 的立柱微量长度变化，影响支架高度较大范围的高度变化，且能够提供较大的有效支撑力。所述的顶梁后端和连接部前端铰接，铰接形式可以设计为正装或者反装形式。连 接部和顶梁之间的调节油缸(平衡千斤顶)要有足够的调整力量，能够实现对顶梁的矫位 操作，所述的调节油缸(平衡千斤顶)与顶梁的铰接采用正反连接均可。连接部与底座的 连接采用铰接形式，所述的各种铰接连接方式以能够实现工作面有效支撑掩护，防止漏矸 串矸，满足移架步距，相邻支架接触部分光滑移架不发生刮蹭，低位胶管布置没有憋卡为要素。我们分析了极薄煤层条件下的综采特点，考虑行人空间和采煤机、运输机、支架的 位置关系要求，减小顶梁前端厚度，为采煤机割煤和行人创造条件，增加支架顶梁前端绝对 掩护高度，保证通风断面，充分挖掘支架结构件后部强度余量，将前后部分的厚度都设计到 极至尺寸，从而平衡支架结构件的受力状态，保证剧烈强度矿压对结构件的要求。同时减小支架底座后部宽度，大大降低了底座前端比压，实现顺利移架，支架设计 吸收了四连杆掩护式液压支架的特点，特别考虑了极薄不稳定厚度煤层开采对薄煤层支架 高度变化较大的实际情况，利用架型特点放大了立柱的伸缩比，同时具有有效支撑载荷大， 支护强度大，稳定机构可靠，兼顾薄煤层顶板条件，适应坚硬顶板高强度矿压显现因素。该 支架设计思路新颖，实用，填补了极薄煤层的综合机械化开采最重要的支护领域空白，具有 广阔的应用前景。本发明的优点结构紧凑，重量轻，安全可靠，支护强度大，填补极薄煤层条件下综 采支护领域空白。适应性强，支架高度变化大，对于煤层厚度变化较大，断层较多的极薄煤 层均可适用。极薄煤层新型掩护式综采液压支架结构简单可靠，用较小的立柱长度变化，实 现支架较大的高度变化，特别是在工作高度范围内，立柱较传统支架立柱倾斜角度小，支护 强度高，能适应于矿压显现较大的矿井，综采机械设备投资小，采、运、支设备重量小，灵活 可靠。
图1是本发明极薄煤层新型掩护式综采液压支架结构示意2是极薄煤层新型掩护式综采液压支架的底座俯视3是极薄煤层新型掩护式综采液压支架的顶梁俯视图示意4是极薄煤层新型掩护式综采液压支架的顶梁和底座铰接油缸示意5是极薄煤层新型掩护式综采液压支架的顶梁与连接部装配示意6是极薄煤层新型掩护式综采液压支架的顶梁侧推结构示意7是极薄煤层新型掩护式综采液压支架的连接部示意图其中1 顶梁，2 立柱，3 调节油缸，4 连接部，5 底座，6 推移油缸，7 推杆，8 侧 推千斤顶，9 侧推导杆，10 顶梁侧护板。
具体实施例方式参见图1、图4、图5、图7所示极薄煤层综采工作面用极薄煤层新型掩护式综采 液压支架，主要包括支撑油缸及其两端分别铰接的顶梁1和底座5，支撑油缸2使支架的最 大高度达到设计要求，支撑油缸2采用2根，2根成单排对称设置；顶梁1侧部设有图顶梁 侧护板10，供架间密封和防倒之用，顶梁侧护板10通过10导向杆与顶梁1内的侧推千斤 顶8铰接，图6极薄煤层新型掩护式综采液压支架侧推结构借助于侧推千斤顶8的推移实 现伸缩；底座6中间推移机构布置了推杆7和推移油缸6实现推移输送机和拉架；支架状态 调整借助于调节油缸3。这种极薄煤层新型掩护式综采液压支架具有普通四连杆掩护液压支架特点和性 能，为厚度不稳定条件下极薄煤层综合机械化安全高效开采提供了条件，通过铰接与连接 部与顶梁的油缸3等调节装置，不仅增加了稳定机构强度，在支架底座5内部布置胶管，拓 宽液压支架前部行人通道，增大工作面通风断面、降低工作面风阻、为工作面瓦斯稀释，提 高生产效率提供了基本保证，有利于工作面实现安全高效生产。
权利要求
极薄煤层新型掩护式综采液压支架，其特征在于液压支架由顶梁，底座，以及直接连接与顶梁和底座之间的掩护梁等组成，取消了传统支架的四连杆机构。液压支架具有一排两个支撑油缸支撑顶梁，顶梁后端与掩护梁铰接，掩护梁下端与底座后部铰接，顶梁通过调节油缸(平衡千斤顶)与连接部铰接，以用来调整支架顶梁状态。该顶梁和掩护梁，底座均可以设计为分体或者整体型式。极薄煤层新型掩护式综采液压支架整体中心距可以随输送机溜槽进行调整。
2.如权利要求1所述的极薄煤层新型掩护式综采液压支架其直接连接与顶梁和底座 之间的掩护梁与支架底座成锐角铰接，并且朝向底座的前端煤壁方向，使顶梁梁端运动轨 迹为圆弧线的小于四分之一段。
3.如权利要求1所述的铰接与顶梁和掩护梁间的调节油缸(平衡千斤顶)布置于底座 两侧，底座中档布置推移油缸和推杆装置。
4.如权利要求1所述的极薄煤层新型掩护式综采液压支架顶梁和掩护梁可以设置单 侧、双侧或者不设置侧护板。
全文摘要
极薄煤层综采的关键在于综采设备的适应性；采用传统的方法和工艺进行极薄煤层的开采，由于极薄煤层工作面支护设备自身无法克服的条件限制，已是无法逾越的难题。极薄煤层新型掩护式综采液压支架具有普通四连杆掩护式液压支架特点和性能，主要型式为支撑油缸及其两端的顶梁和底座，铰接于顶梁后端的油缸，通过铰接油缸调整顶梁的位态，支架主要运动依赖于两种油缸，足以完成对整个支架的状态控制。放大了立柱的伸缩比，同时具有有效支撑载荷大，支护强度高，稳定机构可靠，兼顾薄煤层顶板条件，适应坚硬顶板高强度矿压显现因素。填补了极薄煤层的综合机械化开采最重要的支护领域空白，为极薄煤层实现自动跟机等无人自动化工作面创造了前提条件。
文档编号E21D23/26GK101943016SQ20101025517
公开日2011年1月12日 申请日期2010年8月17日 优先权日2010年8月17日
发明者刘新华, 宁桂峰, 宋智鹰, 张银亮, 曾明胜, 李提建, 杜忠孝, 王国法, 王彪谋, 赵志礼 申请人:天地科技股份有限公司