专利名称：一种高位放顶煤充填采煤液压支架及方法
技术领域：
本发明涉及一种高位放顶煤充填采煤液压支架及方法，尤其适用于矿山综合机械化高位放顶煤充填采煤工作面同时进行支护、采煤、放煤和充填的液压支架。
背景技术：
随着经济的发展，我国对煤炭资源的需求逐年增大，煤炭开采的步伐日益加快，越来越多的矿井面临着资源枯竭问题。为解决“三下”压煤问题，我国通过采用传统的条带开 采、搬迁村庄、充填开采等多种技术措施解放“三下”压煤，提高煤炭采出率。近年来综采充填技术发展迅速，综采充填液压支架的运用大大提高了采煤工艺水平。现阶段，许多煤矿“三下”压煤煤层较厚，由于受到综采充填采高的限制不得不使用分层开采，极大的限制了煤炭开采速度和煤炭回收率，如何简单、快捷、高效地实现综合机械化放顶煤充填开采是一大难题。另外，在厚松散煤层采用高位放顶煤充填开采，对实现放煤、充填在空间上的分离作业，提高顶煤回收率，降低混矸率、控制地表沉陷等都有重要意义。因此，研制一种在综放工作面维护采煤工作面空间安全，又能实现高位放顶煤开采和采空区完全充填的支架作为实现该技术的关键之一，具有重要的实用价值。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术中存在的问题，提供一种结构简单、投资少、解决“三下”煤炭回收的集支护、采煤、放煤和充填于一体的高位放顶煤充填采煤液压支架及方法。本发明的高位放顶煤充填采煤液压支架，包括前顶梁、设在前顶梁前部的前探梁、与前顶梁相连的中顶梁，中顶梁上铰接有可上下摆动的后顶梁，后顶梁上设有伸缩式的推压板，前探梁的前端设有护帮板，前顶梁下设有前立柱、四连杆机构和中立柱，中顶梁的后部设有后立柱，中顶梁下部设有充填输送机，底座的尾部设有充填推压装置，所述的中顶梁上设有放煤口，放煤口上设有由油缸控制放煤口开关的伸缩插板，放煤口的落煤口处设有喷雾降尘装置，放煤口的下部位于中立柱和后立柱之间设有后部刮板输送机，后部刮板输送机的两侧对称设有导煤板。所述的喷雾降尘装置包括导水管和设在导水管上的多个水雾喷头；所述设在后部刮板输送机两侧的导煤板的角度可调节；所述放煤口的两侧分别设有固定在中顶梁与底座之间的挡帘。利用上述液压支架实现的高位放顶煤充填采煤方法，包括在前顶梁、中顶梁和后顶梁的三顶梁结构支护下，承载顶板压力，控制充填前的煤层顶板的下沉量，在采煤机割煤移架后，控制设在中顶梁上的液压油缸打开放煤口，使破碎顶煤从放煤口中落下，进入后部刮板输送机中输出，实现高位放煤；
高位放煤的同时，打开喷雾降尘装置，对放煤过程中产生的煤尘实施降尘，设在放煤口两侧的挡帘对煤尘进行隔离；高位放煤过程中，设在后部刮板输送机两侧的导煤板将煤导入后部刮板输送机内，根据落煤的实际情况对导煤板的倾斜角度进行调整，实现对放落顶煤流向的控制，放煤作业完成后，关闭放煤ロ ；
在高位放煤的同时，通过充填运输机将充填物料投放进入采空区，在堆积过程中，由充填推压装置通过推压板对下部充填物料进行推压，在下部推压密实后，将下部堆积的充填物料向上部推送，再由设在后顶梁上的推压板对高位充填物料进行推压，实现高位充填物料的接顶，随着采煤工作面的推进，完成工作面的放煤、充填的连续作业。有益效果本发明的不仅可以对综放工作面进行支护、高位放煤，在放煤的同时还可以实现对采空区的完全充填，并进行分阶段夯实，放煤与充填同时进行，不受影响，省时省力，极大的提高了生产效率。在高位放煤过程中通过挡帘和喷雾降尘装置对顶煤放落过程中产生的煤尘进行处理，导煤板的导向作用提高了放落顶煤的回收率。综放采空区充填后，有效地防治了矸石山堆积的占地和环境污染问题，控制地表变形，提高回采率，減少地表下沉对面建筑物(构筑物)的影响。其结构简单，方法简便，投资少，容易操作，充填效果好，具有广泛的实用性。
图I是本发明的结构示意图。图2是本发明的放煤ロ结构示意图。图中ト护帮板，2-前探梁，3-前顶梁，4-挡帘，5-喷雾降尘装置，6-放煤ロ，7-中顶梁，8-充填输送机，9-后顶梁，10-推压板，11-采煤机，12-前部刮板输送机，13-前立柱， 14-底座，15-四连杆机构，16-中立柱，17-导煤板，18-后部刮板输送机，19-后立柱，20-充填推压装置，21 —伸缩插板。
具体实施例方式下面结合附图对本发明的一个实施例作进ー步的描述
图I、图2所示，高位放顶煤充填采煤液压支架主要由前顶梁3、喷雾降尘装置5、中顶梁7、充填输送机8、后顶梁9、前立柱13、底座14、四连杆机构15、中立柱16、后立柱19、充填推压装置20构成。其中前探梁2设在前顶梁3前部，前探梁2前端设有护帮板1，前顶梁3连接中顶梁7，中顶梁7上铰接有可上下摆动的后顶梁9，后顶梁9上设有伸縮式的推压板10，前顶梁3下设置前立柱13、四连杆机构15和中立柱16，中顶梁7的后部设置后立柱19，中顶梁7下部设置充填输送机8，底座14的尾部设有充填推压装置20，充填推压装置20由铰接在底座上的伸缩油缸、设在伸缩油缸活塞杆上的推压板10和支撑在伸缩油缸下的伸缩杆构成。所述的中顶梁7上设有放煤ロ 6，所述放煤ロ 6的两侧分别设有固定在中顶梁7与底座14之间的挡帘4。放煤ロ 6上设有由液压油缸控制放煤ロ开关的伸缩插板21，液压油缸设在中顶梁7上，放煤ロ 6的落煤ロ处设置喷雾降尘装置5，所述的喷雾降尘装置5包括导水管和设在导水管上的多个水雾喷头。放煤ロ 6的下部位于中立柱16和后立柱19之间设有后部刮板输送机18，后部刮板输送机18的两侧对称设有导煤板17，所述设在后部刮板输送机18两侧的导煤板17的角度可调节。利用上述液压支架实现高位放顶煤充填采煤方法，包括在前顶梁3、中顶梁7和后顶梁9的三顶梁结构支护下，承载顶板压力，控制充填前的煤层顶板的下沉量，在采煤机割煤后，将高位放顶煤充填采煤液压支架向煤壁方向移架，然后通过控制设在中顶梁7上的液压油缸打开放煤口 6，使破碎顶煤从放煤口 6中落下，进入后部刮板输送机18中输出，实现高位放煤；高位放煤的同时，打开喷雾降尘装置5，对放煤过程中产生的煤尘实施降尘，设在放煤口 6两侧的挡帘4对煤尘进行隔离；高位放煤过程中，设在后部刮板输送机18两侧的导煤板17将煤导入后部刮板输送机18内，根据落煤的实际情况对导煤板17的倾斜角度进行调整，实现对放落顶煤流向的控制，放煤作业完成后，关闭放煤口 6 ;在高位放煤的同时，通过充填运输机8将充填物料投放进入采空区，在充填物料堆积过程中，由充填推压装置20通过推压板10对下部充填物料进行推压，在下部推压密实后，将下部堆积的充填物料向上部推送，随着物料向高位堆积到达一定高度后，再通过设在后顶梁9上的推压板10 对高位充填物料进行推压，实现充填料在高位放顶煤充填采煤液压支架后部接顶，从而实现完全充填。随着采煤工作面的推进，完成工作面的放煤、充填的连续作业。综放充填采煤液压支架不仅可以维护工作面正常采煤的工作空间，实现工作面前方采煤，还可在后部放煤的同时，对采空区实施充填，并对充填体进行压实接顶。
权利要求
1.一种高位放顶煤充填采煤液压支架，包括前顶梁(3)、设在前顶梁(3)前部的前探梁(2)、与前顶梁(3)相连的中顶梁(7)，中顶梁(7)铰接有可上下摆动的后顶梁(9)，后顶梁(9)上设有伸缩式的推压板(10)，前探梁(2)的前端设有护帮板(1)，前顶梁(3)下设有前立柱(13)、四连杆机构(15)和中立柱(16)，中顶梁(7)的后部设有后立柱(19)，中顶梁(7)下部设有充填输送机(8)，底座(14)的尾部设有充填推压装置(20)，其特征在于所述的中顶梁(7)上设有放煤口(6)，放煤口(6)上设有由油缸控制放煤口开关的伸缩插板(21)，放煤口(6)的落煤口处设有喷雾降尘装置(5)，放煤口(6)的下部位于中立柱(16)和后立柱(19 )之间设有后部刮板输送机(18 ),后部刮板输送机(18 )的两侧对称设有导煤板(17 )。
2.根据权利要求I所述的高位放顶煤充填采煤液压支架，其特征在于所述的喷雾降尘装置(5)包括导水管和设在导水管上的多个水雾喷头。
3.根据权利要求I所述的高位放顶煤充填采煤液压支架，其特征在于所述设在后部刮板输送机(18)两侧的导煤板(17)的角度可调节。
4.根据权利要求I所述的高位放顶煤充填采煤液压支架，其特征在于所述放煤口(6)的两侧分别设有固定在中顶梁(7)与底座(14)之间的挡帘(4)。
5.一种如权利要求1、2、3或4所述液压支架的高位放顶煤充填采煤方法，包括在前顶梁(3)、中顶梁(7)和后顶梁(9)的三顶梁结构支护下，承载顶板压力，控制充填前的煤层顶板的下沉量，其特征在于在采煤机割煤移架后，控制设在中顶梁(7)上的液压油缸打开放煤口(6)，使破碎顶煤从放煤口(6)中落下，进入后部刮板输送机(18)中输出，实现高位放煤； 高位放煤的同时，打开喷雾降尘装置(5)，对放煤过程中产生的煤尘实施降尘，设在放煤口(6)两侧的挡帘(4)对煤尘进行隔离； 高位放煤过程中，设在后部刮板输送机(18)两侧的导煤板(17)将煤导入后部刮板输送机(18)内，根据落煤的实际情况对导煤板(17)的倾斜角度进行调整，实现对放落顶煤流向的控制，放煤作业完成后，关闭放煤口(6)； 在高位放煤的同时，通过充填运输机(8)将充填物料投放进入采空区，在堆积过程中，由充填推压装置(20 )通过推压板(10 )对下部充填物料进行推压，在下部推压密实后，将下部堆积的充填物料向上部推送，再由设在后顶梁(9)上的推压板(10)对高位充填物料进行推压，实现高位充填物料的接顶，随着采煤工作面的推进，完成工作面的放煤、充填的连续作业。
全文摘要
一种高位放顶煤充填采煤液压支架及方法，包括前顶梁，中顶梁，后顶梁，设在前顶梁前部的前探梁，设在前探梁前端的护帮板，支撑顶梁的立柱，底座，设在中顶梁中部的放煤口，设在中顶梁下部放煤口两侧的喷雾降尘装置和其外侧的前后挡帘，设在放煤口下方底座上的后部刮板输送机，设在后部刮板输送机两侧的导煤板，设在底座尾部的充填推压装置。该设备不仅可以对综放开采工作面进行支护，还可以实现支架正常放煤和采空区的完全充填。其放煤与充填作业在空间上完全分离，支架结构简单，适应性、可操作性强，容易操作，充填效果好，具有广泛的实用性。
文档编号E21D23/16GK102704974SQ20121022050
公开日2012年10月3日 申请日期2012年6月29日 优先权日2012年6月29日
发明者严圣平, 张帆, 张秀全, 赵国贞, 马云靖, 马占国, 黄志敏, 龚鹏 申请人:中国矿业大学