液压支架的制作方法

本发明涉及一种煤矿开采技术领域，尤其是涉及一种类土质煤工作面液压支架及液压支架控制方法、煤层开采防护方法。

背景技术：

松软煤层强度低，结构性差，在长期特定的地质与力学条件下形成了与黄土相似的物理力学特征，这种破碎、松散的似土非土的煤体，为类土质煤。

类土质煤工作面采掘过程中煤壁易片帮失稳，煤壁的稳定性问题严重制约了类土质煤层的安全高效开采。煤层回采时，液压支架起到关键的支撑作用，选择合适的液压支架是防控煤壁片帮，提高煤体稳定性的前提。

现有的针对松软煤层工作面的液压支架虽然增加了护帮板，但在采煤机割煤后，新暴露的顶部极易冒落，冒落的煤岩体堆积在煤壁前方，减小了液压支架前方的空间，致使护帮板难以完全打开，支架的护帮性能得不到充分发挥，支护效果也不明显，无法最大限度的提高煤体稳定性。

煤炭采出后，采场围岩的应力重新分布，一部分原本作用于采场周围围岩上的应力转移到液压支架上，当作用在支架上的压力很大时，若不能及时卸压，极易造成支架的穿底甚至压死，致使工作面推进停滞，严重影响生产。

目前多通过提高液压支架工作阻力来防止压架，这种方式对液压支架的性能要求很高，成本也较高，且不能彻底杜绝压架事故。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种类土质煤工作面液压支架，以提高开采过程中煤壁的稳定性；当顶板来压较大时能够及时主动地卸压，防止压架。

本发明的目的还在于提供一种液压支架控制方法，当顶板来压较大时能够及时主动地卸压，防止压架。

本发明的目的还在于提供一种类土质煤的煤层开采防护方法，以提高煤壁开采过程中煤壁的稳定性。

为此，本发明提供了一种一种液压支架，包括支架底座、支架顶梁、推移千斤顶、护帮板、以及护帮板千斤顶、支架立柱，所述支架立柱位于支架顶梁和支架底座之间，包括前排支架立柱和后排支架立柱，其特征在于，其特征在于，还包括前探顶梁、前探顶梁千斤顶、在所述前排支架立柱上设置的前排卸压装置、以及在所述后排支架立柱上设置的后排卸压装置，其中，所述前探顶梁位于所述支架顶梁的前方，由所述前探顶梁千斤顶控制伸缩，并且在支护作业时插入煤壁中；所述前排支架立柱通过前排卸压装置与乳化液箱连通，所述后排支架立柱通过后排卸压装置与所述乳化液箱连通，所述前排卸压装置和后排卸压装置相互独立地卸压，并且所述前排卸压装置和后排卸压装置均为分级卸压装置。

进一步地，上述前探顶梁为铲型。

进一步地，上述前探顶梁千斤顶的一端与支架顶梁固定连接，另一端与前探顶梁固定连接。

进一步地，上述护帮板千斤顶的一端与支架顶梁连接，另一端与护帮板相连接。

进一步地，上述护帮板的连接端与支架顶梁铰接。

进一步地，上述前探顶梁和前探顶梁千斤顶的宽度小于支架顶梁的宽度。

进一步地，上述护帮板包括在工作时平行于作业面的护帮板体和位于钎探顶梁千斤顶左右两侧的连接杆，其中，连接杆包括与支架顶梁铰接的连接端。

进一步地，上述护帮板的靠近前探顶梁底面的位置设有避让面，其中，避让面在护帮板支护作业时与煤壁之间形成避让空间。

进一步地，上述前探顶梁的底面为斜面，与水平面的夹角为5°-10°。

进一步地，所述前排卸压装置为三级卸压装置，包括与主卸压油路上顺序串联的第一顺序阀、第二顺序阀、以及第三顺序阀，还包括在所述第一顺序阀之后与所述主卸压油路连通的第一卸压阀、在所述第二顺序阀之后与所述主卸压油路连通的第二卸压阀、在所述第三顺序阀后与所述主卸压油路连通的第三卸压阀，其中，所述第一顺序阀的开启压力等于液压立柱的0.80-0.85倍工作阻力，所述第二顺序阀的开启压力等于液压立柱的1.0-1.05倍工作阻力，所述第三顺序阀的开启压力等于液压立柱的1.3-1.35倍工作阻力，所述第一卸压阀、第二卸压阀和第三卸压阀的开启压力为液压立柱的0.1-0.3倍工作阻力。

根据本发明的另一方面，提供了一种液压支架控制方法，使所述前排卸压装置和所述后排卸压装置相互独立地卸压，并且根据顶板来压分级卸压，当顶板来压时通过前排卸压装置和/或后排卸压装置自动分级卸荷，来降低支架顶梁的前部和/或后部高度，以防止压架。

进一步，所述前排卸压装置根据顶板压力分级卸压为三级卸压，其中，在压力达到0.80-0.85倍工作阻力时进行一级卸压，在所述一级卸压后压力达到1.0-1.05倍工作阻力时时进行二级卸压，在二级卸压阀后压力达到1.3-1.35倍工作阻力进行三级卸压。

根据本发明的另一方面，提供了一种类土质煤的煤层开采防护方法，使用根据上面所描述的类土质煤工作面液压支架，该防护方法包括以下步骤：在采煤机滚筒开采煤壁到达所述液压支架所在位置时，回收所述液压支架的前探顶梁和护帮板，进行割煤；割煤结束随后回收所述液压支架的支架立柱，利用刮板输送机和推移千斤顶牵引液压支架整体前移，随后升起所述支架立柱，支撑所述支架顶梁；开启前探顶梁千斤顶迫使所述前探顶梁插入煤壁，并且开启护帮板千斤顶打开护帮板；以及利用推移千斤顶推动刮板输送机和采煤机前移，等待下次开采。

与已有技术相比，本发明有益效果体现在：

本发明在支架顶梁前段、护帮板上方设计了前探顶梁，在采煤机割煤后，前探顶梁在前探顶梁千斤顶的推动下能够及时伸出支护新暴露的顶板，防止顶板冒落，保证了液压支架与煤壁间的空间，为护帮板提高有效的工作空间，有利于液压支架护帮板的完全打开，充分地发挥液压支架的护板作用，提高煤壁的稳定性。

本发明支架顶梁的前端和/或后端在顶板来压时独立地降低高度，并且根据顶板压力分级卸压，从而起到降压缓冲的作用，以防止支架的倾斜和压架。

除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本发明还有其它的目的、特征和优点。下面将参照图，对本发明作进一步详细的说明。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1示出了根据本发明一实施例的类土质煤工作面液压支架的结构示意图；

图2示出了根据本发明一实施例的类土质煤工作面液压支架的顶部结构；

图3示出了根据本发明一实施例的类土质煤工作面液压支架在回采工作面使用状态的示意图；

图4示出了根据本发明一实施例的类土质煤工作面液压支架的护帮板的结构示意图；以及

图5示出了根据本发明一实施例的类土质煤的煤层开采防护方法的流程图。

图6示出了本发明的分级卸压液压支架的三级卸压装置的原理示意图。

附图标记说明

1、前探顶梁； 2、前探顶梁千斤顶；

3、护帮板； 4、护帮板千斤顶；

5、支架顶梁； 6、支架立柱；

7、支架底座； 8、推移千斤顶；

9、刮板输送机； 10、采煤机；

11、采煤机滚筒； 12、煤壁；

13、支架掩护梁； 14、支架尾梁；

31、护帮板体； 32、连接杆；

33、避让面； 1a、顶面；

1b、底面； 61卸压阀；

62、预警装置； 15、采空区；

16煤层顶板； 17煤层地板

20、卸压装置；

21、第一顺序阀； 22、第二顺序阀；

23、第三顺序阀； 24、第一卸压阀；

25、第二卸压阀； 26、第三卸压阀。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

图1至图4示出了根据本发明的一些实施例。

如图1和图3所示，类土质煤工作面液压支架包括支架底座7、支架顶梁5、支架立柱6、推移千斤顶8、护帮板3、以及护帮板千斤顶4，支架立柱位于支架顶梁和支架底座之间，包括前排支架立柱和后排支架立柱。液压支架还包括前探顶梁1、前探顶梁千斤顶2、在所述前排支架立柱上设置的前排卸压装置、以及在所述后排支架立柱上设置的后排卸压装置；其中，前探顶梁1位于支架顶梁5的前方，由前探顶梁千斤顶2控制伸缩，并且在支护作业时用于插入煤壁中。前排支架立柱通过前排卸压装置与乳化液箱连通，所述后排支架立柱通过后排卸压装置与所述乳化液箱连通，所述前排卸压装置和后排卸压装置相互独立地卸压，并且所述前排卸压装置和后排卸压装置均为分级卸压装置。

其中，前探顶梁千斤顶2一端与支架顶梁5相连接，另一端与前探顶梁1相连接，前探顶梁千斤顶2伸出可推动前探顶梁1前移，护帮板千斤顶4的一端与支架顶梁5相连接，另一端与护帮板3相连接，护帮板千斤顶4伸出可打开护帮板3，支架立柱6位于支架顶梁5与支架底座7之间，支架立柱6用于支撑支架顶梁5，推移千斤顶8与支架底座7相连接。

本发明在支架顶梁前段、护帮板上方设计了前探顶梁，在采煤机割煤后，前探顶梁在前探顶梁千斤顶的推动下能够及时伸出支护新暴露的顶板，防止顶板冒落，保证了液压支架与煤壁间的空间，为护帮板提高有效的工作空间，有利于液压支架护帮板的完全打开，能够最大限度的发挥液压支架的护板作用，提高煤壁的稳定性。

在一实施例中，如图2所示，前探顶梁1为铲型。优选地，前探顶梁1的顶面1a为水平面，底面1b为斜面，沿前探顶梁1的伸出方向，前探顶梁1的厚度由厚变薄，末端呈尖状。更优选地，前探顶梁的底面1b的斜角在5°-10°之间，例如6°。在本实施例中，前探顶梁的形状适合插入煤层中，所施加的外力小，仅对煤壁产生较小幅度的局部隆起或掉渣。

在一实施例中，如图1和图4所示，在护帮板的工作位置，护帮板3的顶部为避让面33，该避让面33相对于煤壁的垂直工作面外倾，以形成避让空间。在本实施例中，避让面的设置有利于护帮板的顺利打开。同时，该避让面33与前探顶梁1的底面(斜面)在功能上相互配合，避让煤壁局部隆起的部位，从而能够达到更好的支护效果。

在一实施例中，如图2所示，沿前探顶梁的伸出方向，前探顶梁1的宽度由宽变窄，末端呈尖状。在本实施例中，可进一步减少前探顶梁的插入阻力。

在一实施例中，前探顶梁1和前探顶梁千斤顶2的宽度小于支架顶梁的宽度。在本实施例中，在支架顶梁的宽度范围内，前探顶梁千斤顶两侧可设置连接杆，用于连接护帮板。

在一实施例中，如图4所示，护帮板3包括在工作时平行于作业面的护帮板体31和位于前探顶梁千斤顶左右两侧的连接杆32，其中，连接杆32的连接端与支架顶梁5铰接。在本实施例中，有效合理地利用了前探顶梁千斤顶两侧的空间。在一变型实施例中，连接杆32与支架顶梁5固定连接，护帮板体31与连接杆32铰接。在本变型实施例中，连接杆32为固定件，在回收时，前探顶梁位于两侧的连接杆之间，对前探顶梁起到保护作用。

在一实施例中，上述前排卸压装置根据顶板压力分级卸压为三级卸压，其中，在压力达到0.80-0.85倍工作阻力时进行一级卸压，在所述一级卸压后压力达到1.0-1.05倍工作阻力时时进行二级卸压，在二级卸压阀后压力达到1.3-1.35倍工作阻力进行三级卸压。

在本实施例中，根据顶板来压与支架立柱的工作阻力之间的大小关系来控制分级卸压，并且一级卸压发生在未达到支架立柱的工作阻力(即0.8-0.85工作阻力，此时超出了支架立柱的正常支撑压力范围，一般限定在0.7倍工作阻力以下)之时，起到缓冲降压作用。

在一实施例中，如图6所示，上述前排卸压装置或后排卸压装置包括在主卸压油路上顺序串接的第一顺序阀、第二顺序阀和第三顺序阀，还包括在所述第一顺序阀之后与所述主卸压油路连通的第一卸压阀、在所述第二顺序阀之后与所述主卸压油路连通的第二卸压阀、在所述第三顺序阀之后与所述主卸压油路连通的第三卸压阀，其中，所述第一顺序阀的开启压力等于液压立柱的0.80-0.85倍工作阻力，所述第二顺序阀的开启压力等于液压立柱的1.0-1.05倍工作阻力，所述第三顺序阀的开启压力等于液压立柱的1.3-1.35倍工作阻力，所述第一卸压阀、第二卸压阀和第三卸压阀的开启压力为液压立柱的0.1-0.3倍工作阻力。

在本实施例中，三级卸荷装置自动分级卸压，各卸压阀动作压力小，卸压动作可靠，顶板压力越高开启的卸压阀越多，卸荷量越大，卸荷反应快速，在一定程度上(例如在不超过3倍工作阻力时)避免了压架、压爆问题。与现有技术相比，无需在缸体壁上额外开设卸荷小孔，与二级卸荷相比，卸荷更可靠。在一液压支架中，第一顺序阀的开启压力为35MPa，第二顺序阀的开启压力为40MPa，第三顺序阀为45MPa。

在一实施例中，上述三级卸压装置为整体式液压阀，仅包括一个进口P和一个回油口T，简化了管路连接安装。

在图6所示的实施例的变型实施例中，采用二级卸荷，省略了第二顺序阀和第二卸压阀，卸荷压力不变。

在一实施例中，前排支架立柱采用3级卸压的卸压装置，后排支架立柱采用2级卸压的卸压装置。

下面结合附图3具体说明本发明液压支架的控制方法：

采煤机滚筒割煤结束后，回收支架立柱，运用刮板输送机和推移千斤顶牵引支架整体前移，及时支护新暴露的顶板；随后升起支架立柱，支撑支架顶梁，并利用推移千斤顶推动刮板输送机和采煤机前移，完成一次采煤支护过程。当顶板来压较大时，压力超出35MPa后，阈值为35MPa的第一顺序阀和第一卸压阀会主动开启，降低乳化液压力，及时卸压，收回支架立柱，降低支架，防治支架压死，同时发出预警，提醒作业人员采取应对措施，卸压阀开启后，乳化液腔的空间扩大量较小，乳化液压力下降值有限，支架仍具有很大的支撑力，工作面可以正常回采，当顶板来压更大后，阈值为40MPa的第二顺序阀对应的第二卸压阀或阈值为45MPa的第三顺序阀对应的第三卸压阀开启，支柱进一步卸压，及时保护了液压支架。

如图5所示，类土质煤的煤层开采防护方法包括以下步骤：

S11、在采煤机滚筒开采煤壁到达所述液压支架所在位置时，回收所述液压支架的前探顶梁和护帮板，进行割煤；

S13、割煤结束后回收所述液压支架的支架立柱，利用刮板输送机和推移千斤顶牵引液压支架整体前移，随后升起所述支架立柱，支撑所述支架顶梁；

S15、开启前探顶梁千斤顶迫使所述前探顶梁插入煤壁，并且开启护帮板千斤顶打开护帮板；以及

S17、利用推移千斤顶推动刮板输送机和采煤机前移，等待下次开采。

根据本发明的煤层开采防护方法，采煤机滚筒11割煤结束后，回收支架立柱6，利用刮板输送机9和推移千斤顶8牵引支架整体前移，随后升起支架立柱6，支撑支架顶梁5，开启护帮板千斤顶4、促使前探顶梁插入煤壁，然后打开护帮板3，完全隔离新暴露的顶板达到防止冒顶的目的；最后利用推移千斤顶8推动刮板输送机9和采煤机10前移，完成一次采煤支护过程。

本发明充分发挥了液压支架的护帮和支护作用，防止开采过程中发生“片、冒、漏”等危害安全生产的事故，达到类土质煤工作面安全高效回采的目的。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。