一种露井端邦的自行走钻式采煤的制造方法
【专利摘要】本发明一种露井端邦的自行走钻式采煤机，属于采煤机设计应用【技术领域】；提供一种提高采煤效率的无人工作面开采设备和方法；包括车架总成、行走装置、电控总成、液压总成、钻具总成、通风装置、推进臂装置、推进臂推进装置、推进臂对接推移装置和运煤装置，钻具总成包括钻头、传动箱、采煤机电机和采煤机减速器，还包括伽马射线探测仪、瓦斯传感器和升降油缸，伽马射线探测仪和瓦斯传感器位于钻具总成的传动箱上，升降油缸的一端与装载铲斗联接，另一端与钻具总成上的摇臂联接；本发明主要应用在露井端邦的采煤方面。
【专利说明】
【技术领域】
[0001] 本发明一种露井端邦的自行走钻式采煤机，属于采煤机设计应用【技术领域】。 一种露井端邦的自行走钻式采煤机
【背景技术】
[0002] 在我国陕北神府、内蒙古鄂尔多斯等煤炭生产基地拥有数量众多的浅地表煤、山 坡露头煤及露天煤矿端邦等大量的煤炭资源。受国内当前开采技术条件及经济合理性的限 制，这些煤炭资源大多被遗弃或者以较低回采率的炮采房柱式采煤法进行回采，不仅浪费 资源，而且存在煤层自燃隐患、破坏地表植被、污染环境等问题，因此有必要予以改进。
【发明内容】
[0003] 为了克服现有技术的不足，提供一种提高采煤效率的无人工作面开采设备和方 法。
[0004] 为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为： 一种露井端邦的自行走钻式采煤机，包括车架总成、行走装置、电控总成、液压总成、钻 具总成、通风装置、推进臂装置、推进臂推进装置、推进臂对接推移装置和运煤装置，车架总 成包括行走装置、推进臂推进装置、推进臂对接推移装置、车架升降装置和伸缩油缸，车架 总成通过联接固定装置和行走装置上的车架升降装置联接，行走装置包括行走装置液压马 达和履带，电控总成和液压总成分别通过销轴与车架总成联接，钻具总成通过推进臂装置 与推进臂推进装置联接，通风装置位于推进臂装置的一侧，推进臂装置的另一侧有防砸凹 槽，钻具总成包括钻头、传动箱、采煤机电机和采煤机减速器，还包括伽马射线探测仪、瓦斯 传感器和升降油缸，伽马射线探测仪和瓦斯传感器位于钻具总成的传动箱上，升降油缸的 一端与装载铲斗联接，另一端与钻具总成上的摇臂联接。
[0005] 所述钻具总成下端有装载铲斗，装载铲斗一端与推进臂装置联接，装载铲斗上固 定有刮板输送机和星轮收集机构。
[0006] 所述刮板输送机包括刮板机液压马达、刮板机张紧装置和刮板机尾轮，刮板机液 压马达和刮板机张紧装置位于刮板输送机的后端，刮板机尾轮位于刮板输送机的前端。
[0007] 所述星轮收集机构位于刮板输送机的刮板机尾轮两侧。
[0008] 所述星轮收集机构包括至少一组成对的星轮，每个星轮至少有三个叶片。
[0009] 所述运煤装置包括移动式螺旋输送机和移动式皮带输送机。
[0010] 所述移动式螺旋输送机包括螺旋行走装置和螺旋输送机，螺旋输送机下端一侧有 螺旋行走装置。
[0011] 所述移动式皮带输送机包括皮带机行走装置、皮带输送机、伸缩立柱、旋转圆盘和 圆型漏斗，皮带机行走装置上端有旋转圆盘，旋转圆盘通过伸缩立柱与皮带输送机联接，圆 型漏斗置于移动式皮带输送机的后端，与螺旋输送机的一端联接。
[0012] 移动式皮带输送机通过移动式螺旋输送机与车架总成联接。
[0013] 所述电控总成和液压总成分别通过销轴安装有轮式自行走设备并与车架总成连 接。
[0014] 所述推进臂装置包含有多节推进臂，推进臂之间为可拆卸式连接。
[0015] 本发明与现有技术相比所具有的有益效果为： 1、 安全：本发明的采煤机系统以安全生产为前提，操作控制只需在井口外部的地面完 成，无需人员进入巷道，每班只需3-6人即可，全矿生产定员约30人，以完成整套设备的开 采作业以及维护的所有工作； 2、 高效：用人少、产量高、适用面广，可用于回收高价值的超薄煤层； 3、 先进：本发明配备人机智能操作系统，通过人员可以全方位控制整个设备的连续循 环作业，监视设备工况并进行故障诊断，将强劲的动力和灵活的机能结合为一体； 4、 经济：有利于煤炭资源的回收，无需支护及大量建矿任务等，总成本低； 5、 环保：对地表植被破坏程度低，符合国家资源、环境政策。
【专利附图】
【附图说明】
[0016] 下面通过附图对本发明的【具体实施方式】作进一步详细的说明。
[0017] 图1为本发明的俯视图； 图2为本发明的主视图； 图3为本发明的侧视图； 图4a为钻具总成工作示意图； 图4b为钻具总成下部刮板输送机示意图； 图4c为钻具总成示意图； 图5a为推进臂装置俯视图； 图5b为推进臂装置侧视图； 图6为本发明工作示意图； 图7为本发明开采现场布置图。
[0018] 图中1为车架总成、2为行走装置、3为电控总成、4为液压总成、5为钻具总成、6为 通风装置、7为推进臂装置、8为推进臂推进装置、9为推进臂对接推移装置、10为运煤装置、 11为钻头、12为传动箱、13为刮板输送机、14为米煤机电机、15为米煤机减速器、16为刮板 机液压马达、17为左螺旋、18为右螺旋、19为行走装置液压马达、20为履带、21为推进油缸、 22为铠装圆盘、23为伸缩油缸、24为螺旋定位柱、25为液压基地钻、26为伽玛探测仪、27为 瓦斯传感器、28为导向轴、29为车架升降装置、30为联接固定装置、31为螺旋电机、32为螺 旋偶合器、33为螺旋减速机、34为螺旋输送机、35为调斜油缸、36为升降油缸、37为星轮收 集机构、38为刮板机尾轮、39为刮板机张紧装置、40为刮板机液压马达、41为装载伊斗、42 为防砸凹槽、43为旋转圆盘、44为伸缩立柱、45为皮带机行走装置、46为皮带输送机、47为 圆型漏斗、48为螺旋行走装置。
【具体实施方式】
[0019] 下面实施例结合附图对本发明作进一步的描述。
[0020] 如图1、图2和图3所示，一种露井端邦的自行走钻式采煤机，包括车架总成1、行 走装置2、电控总成3、液压总成4、钻具总成5、通风装置6、推进臂装置7、推进臂推进装置 8、推进臂对接推移装置9和运煤装置10,车架总成1包括行走装置2、推进臂推进装置8、 推进臂对接推移装置9、车架升降装置29和伸缩油缸23,车架总成1通过联接固定装置30 和行走装置2上的车架升降装置29联接，行走装置2包括行走装置液压马达19和履带20， 电控总成3和液压总成4分别通过销轴安装有轮式自行走设备与车架总成1联接，钻具总 成5通过推进臂装置7与推进臂推进装置8联接，钻具总成5及推进臂装置7的推进和退 出由安装在车架总成1上的液压推进臂推进装置8完成。
[0021] 如图5a和图5b所示，通风装置6位于推进臂装置7的一侧，推进臂装置7的另一 侧有防砸凹槽42,动力电缆、瓦斯传感器信号电缆、液压管、水管、煤岩识别传感器(伽马射 线信号电缆)等分别装设在全封闭的铠装结构中，通过液压驱动铠装园盘22,随着钻具总成 5的推进和退出沿着推进臂装置7旁侧的防砸凹槽42自动收放。
[0022] 如图4a、4b和4c所示，钻具总成5包括钻头11、传动箱12、采煤机电机14和采煤 机减速器15,还包括伽马射线探测仪26、瓦斯传感器27和升降油缸36,伽马射线探测仪26 位于钻具总成5的传感器12上，主要作用是探测顶煤厚度，计算机根据探测的顶煤厚度，控 制升降油缸36,使钻具总成5上的钻头11根据煤层的厚度自适应截割，同时，防止钻头11 截割到煤层的顶板和底板，增强顶板和底板支撑性，从而避免了岩石或者其他杂物混入净 煤的情况；瓦斯传感器27位于钻具总成5的传动箱12上，用于对巷道内瓦斯的浓度进行监 测；升降油缸36的一端与装载铲斗41联接，另一端与钻具总成5上的摇臂联接，钻头总成 5截割高度可通过升降油缸36调节，以适应煤层厚度的变化；所述的钻头11为模块设计， 可快速进行更换，有3种选择，钻头直径分别是：55、65、85cm。
[0023] 所述钻具总成5下端有装载铲斗41，装载铲斗41为簸箕形状，装载铲斗41 一端与 推进臂装置7联接，装载铲斗41上固定有刮板输送机13和星轮收集机构37。
[0024] 所述刮板输送机13包括刮板机液压马达40、刮板机张紧装置39和刮板机尾轮 38,刮板机液压马达40和刮板机张紧装置39位于刮板输送机13的后端，刮板机尾轮38位 于刮板输送机13的前端。
[0025] 所述星轮收集机构37位于刮板输送机13的刮板机尾轮38两侧，用来将煤送至刮 板输送机13上。
[0026] 如图6和图7所示，所述运煤装置10包括移动式螺旋输送机和移动式皮带输送 机。
[0027] 所述移动式螺旋输送机包括螺旋行走装置48和螺旋输送机34,螺旋输送机34下 端一侧有螺旋行走装置48。
[0028] 所述移动式皮带输送机包括皮带机行走装置45、皮带输送机46、伸缩立柱44、旋 转圆盘43和圆型漏斗47,皮带机行走装置45上端有旋转圆盘43,旋转圆盘43通过伸缩立 柱44与皮带输送机46联接，圆型漏斗47置于移动式皮带输送机的后端，与螺旋输送机34 的一端联接；移动式皮带输送机通过皮带机行走装置45可行走，也可根据实际情况通过伸 缩立柱44调节高度，还可以通过旋转圆盘43左右旋转，将采集下来的煤块转载到运输车辆 或另一条皮带输送机46上。
[0029] 本发明综合了传统端邦采煤技术优点，大量运用新技术，系统采用集成化、模块 化、自动化设计，具有操作容易、维护简单、生产效率高的优点，可以在浅地表、露头煤剥离 露头盖层后所形成的台阶上进行开采，也可以根据煤层分布，在露头煤周围进行开采，还可 以沿着煤层的走势进行沟壑开采。其实质是：在山坡露头煤、露天端邦煤层的外部采用钻煤 机巷柱式方法开采，通过留设煤柱来保障采掘面安全，支撑上覆岩土层载荷，如同连续采煤 机在井工矿的掘进作业，只是这种方式设备人员全部工作在地面完成。
[0030] 本发明适用于开采煤体支撑性好，顶底板稳定，煤层平坦，起伏不超过5度-12 度、厚度〇. 7米-3米的煤层，采煤方法能否成功应用的关键是煤柱的合理设计，煤柱主要 有临时支撑煤柱和永久隔离煤柱两类，煤柱宽度设计考虑的因素有上覆岩土层（剥离层） 的厚度及其密度、采房设计巷道的宽度、煤岩体的原位强度、煤层厚度及采高、煤柱宽高比 等。为了保证煤柱能在开采过程中稳定的支护巷道，煤层越厚留设的煤柱宽度也应越大， 煤柱的宽高比过小，煤柱稳定性差、支撑能力也较低。煤柱宽度与高度比越大，煤柱越稳 定，支撑能力也越高，但煤柱如果留设宽度过宽就会降低煤炭资源的回采率。因此，在估算 煤柱留设宽度时可以按照近似等于煤厚来计算，最终煤柱留设宽度应进一步通过力学实 验、建立力学模型来分析确定。煤柱留设宽度需要同时满足如下两个必要条件：一是利用 Mark-Bienawski公式计算，满足安全系数要求；二是煤柱的宽度应至少达到70%的煤柱高 度。
[0031] 1、临时支撑煤柱留设计算。用Mark-Bieniawski公式用来计算确定煤柱强度，其 公式如式（1):
【权利要求】
1. 一种露井端邦的自行走钻式采煤机，包括车架总成（1)、行走装置（2)、电控总成 (3)、液压总成（4)、钻具总成（5)、通风装置（6)、推进臂装置（7)、推进臂推进装置（8)、推 进臂对接推移装置（9)和运煤装置（10)，车架总成（1)包括行走装置（2)、推进臂推进装置 (8)、推进臂对接推移装置（9)、车架升降装置（29)和伸缩油缸（23)，车架总成（1)通过联接 固定装置（30 )和行走装置（2 )上的车架升降装置（29 )联接，行走装置（2 )包括行走装置液 压马达（19)和履带（20)，电控总成（3)和液压总成（4)分别通过销轴与车架总成（1)联接， 钻具总成（5 )通过推进臂装置（7 )与推进臂推进装置（8 )联接，通风装置（6 )位于推进臂装 置（7)的一侧，推进臂装置（7)的另一侧有防砸凹槽（42)，钻具总成（5)包括钻头（11)、传动 箱（12 )、采煤机电机（14 )和采煤机减速器（15 )，其特征在于：还包括伽马射线探测仪（26 )、 瓦斯传感器（27)和升降油缸（36)，伽马射线探测仪（26)和瓦斯传感器（27)位于钻具总成 (5)的传动箱（12)上，升降油缸（36)的一端与装载铲斗（41)联接，另一端与钻具总成（5) 上的摇臂联接。
2. 根据权利要求1所述的一种露井端邦的自行走钻式采煤机，其特征在于：所述钻具 总成（5)下端有装载铲斗（41 )，装载铲斗（41) 一端与推进臂装置（7)联接，装载铲斗（41) 上固定有刮板输送机（13)和星轮收集机构（37)。
3. 根据权利要求2所述的一种露井端邦的自行走钻式采煤机，其特征在于：所述刮板 输送机（13)包括刮板机液压马达（40)、刮板机张紧装置（39)和刮板机尾轮（38)，刮板机液 压马达（40)和刮板机张紧装置（39)位于刮板输送机（13)的后端，刮板机尾轮（38)位于刮 板输送机（13)的前端。
4. 根据权利要求2所述的一种露井端邦的自行走钻式采煤机，其特征在于：所述星轮 收集机构（37 )位于刮板输送机（13 )的刮板机尾轮（38 )两侧。
5. 根据权利要求2或4所述的一种露井端邦的自行走钻式采煤机，其特征在于：所述 星轮收集机构（37)包括至少一组成对的星轮，每个星轮至少有三个叶片。
6. 根据权利要求1所述的一种露井端邦的自行走钻式采煤机，其特征在于：所述运煤 装置（10)包括移动式螺旋输送机和移动式皮带输送机。
7. 根据权利要求6所述的一种露井端邦的自行走钻式采煤机，其特征在于：所述移动 式螺旋输送机包括螺旋行走装置（48)和螺旋输送机（34)，螺旋输送机（34)下端一侧有螺 旋行走装置（48)。
8. 根据权利要求6所述的一种露井端邦的自行走钻式采煤机，其特征在于：所述移动 式皮带输送机包括皮带机行走装置（45)、皮带输送机（46)、伸缩立柱（44)、旋转圆盘（43) 和圆型漏斗（47)，皮带机行走装置（45)上端有旋转圆盘（43)，旋转圆盘（43)通过伸缩立柱 (44)与皮带输送机（46)联接，圆型漏斗（47)置于移动式皮带输送机的后端，与螺旋输送机 (34)的一端联接。
9. 根据权利要求8所述的一种露井端邦的自行走钻式采煤机，其特征在于：所述移动 式皮带输送机通过移动式螺旋输送机与车架总成（1)联接。
10. 根据权利要求1所述的一种露井端邦的自行走钻式采煤机，其特征在于：所述推进 臂装置（7 )包含有多节推进臂，推进臂之间为可拆卸式连接。
【文档编号】E21C29/22GK104088633SQ201410338175
【公开日】2014年10月8日 申请日期:2014年7月16日 优先权日:2014年7月16日
【发明者】袁伟昊, 袁树来, 暴庆保 申请人:袁伟昊