一种薄煤层采煤设备及采煤方法与流程

本发明为一种薄煤层采煤设备及采煤方法，属于煤矿采掘设备及采煤方法领域。

背景技术：
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伴随着中厚煤层的煤炭可采储量的日益减少，薄煤层的开采已引起了各矿业集团的高度重视。目前已探明的薄煤层资源储量占煤炭总储量的20%之多，然而对于薄煤层，常规的综采机械化设备不能正常使用，机械化水平低，现有的开采方法，开采效率低，工人工作强度大，开采成本高，并且存在很大的安全隐患。针对现有薄煤层开采设备匮乏的现状，开采方法不完善，本发明提出一种薄煤层采煤设备及方法，它实现了工作面无人化，开采效率高、成本低，可解决薄煤层开采的技术难题，可大幅提高资源回收率，具有很好的推广应用价值。

技术实现要素：
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鉴于现有薄煤层开采方法的不足之处，本发明的目的是提供一种薄煤层采煤设备及采煤方法，该方法能有效地提高资源回收率，实现薄煤层工作面无人化。

为达到上述目的，本发明是按照以下技术方案实施的：

一种薄煤层采煤设备，包括有：液压支架、驱动设备、弧形挡板、螺旋滚筒、动力与操作系统、转载机和皮带运输机，液压支架、驱动设备、弧形挡板、螺旋滚筒位于同一个采煤工作面内，其中螺旋滚筒与煤壁接触，弧形挡板位于螺旋滚筒后方，驱动设备位于液压支架的轨道槽内，并通过传动轴和空心圆杆分别与万向传动箱和弧形挡板相连，转载机和皮带运输机位于同一侧回采巷道中，转载机处于螺旋滚筒的端头，与螺旋滚筒的轴线方向呈0°—120°夹角，皮带运输机与转载机相接，动力与操作系统位于两侧回采巷道的任一侧。

进一步的，所述的螺旋滚筒与煤壁直接接触，其上均匀分布有截齿，可实现割煤，割煤的同时，螺旋滚筒的螺旋结构能将煤从采煤工作面内以螺旋运输的形式运出。

进一步的，所述的螺旋滚筒为多段连接，两个滚筒之间通过万向传动箱相连接，且万向传动箱与传动轴相连接，允许两节螺旋滚筒的轴线不在同一条直线上。

进一步的，所述的液压支架底座上有轨道槽，驱动设备卡在轨道槽内，通过推移装置的收缩在轨道槽内往返滑动，以实现整套设备的自动推移。

进一步的，所述的弧形挡板位于螺旋滚筒后方，两段弧形挡板之间采用铰接结构连接，最外侧两个短挡板的端头通过两个钢架结构与螺旋滚筒滚轴相连，并用角钢将其与后面的空心圆杆固定成一个整体结构。

进一步的，所述的动力与操作系统位于两侧回采巷道的任一侧，其包括有动力源系统和操作台两部分组成，为整套采煤设备提供动力，并控制整套采煤设备的运行。

一种薄煤层采煤设备的采煤工作方法，工艺流程包括：

第一步：设备调试安装，掘进回采巷道，开切眼、布置采煤工作面，将各个设备搬运到采煤工作面并进行组装，液压支架升降装置升起，使液压支架处于承压状态，推移装置处于收缩状态；

第二步：采煤作业，推移装置向前推动万向传动箱和弧形挡板，同时驱动设备驱动螺旋滚筒向前旋转，推移装置的推动作用与螺旋滚筒的运输、割煤作用共同完成采煤过程。弧形挡板、煤壁及底板共同形成一个运输槽，螺旋滚筒在完成割煤的过程中，同时将采煤工作面的已切割的煤螺旋输送到转载机上，转载机再将煤转载到皮带运输机；

第三步：设备复位循环作业，当推移装置推移至最大距离（即完成一个循环的割煤和运煤）后，液压支架升降装置降低，然后以滚筒和弧形挡板为受力点，通过推移装置的收缩，拉动液压支架前移，完成一个循环的采煤工序，重复上述环节，完成整个工作面的无人化自动回采。

本发明的有益效果：

1.本发明所述的采煤设备实现割煤与运煤一体化，无需刮板输送机，以螺旋滚筒割煤的方式，工序简单，回采高效，安全可靠。

2.本发明所述的采煤方法实现了薄煤层无人化开采，资源回收率极大的提高，机械自动化在一定程度上取得了出破，改善了工人的作业环境。

附图说明:

当结合附图考虑时，通过参照下面的详细描述，能够更好地理解本发明并容易得知其中许多伴随的优点，但此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本发明的一部分，并不构成对本发明的不当限定，其中：

图1：一种薄煤层采煤设备总体布置示意图

图2：采煤工作面剖面图；

图3：动力与操作系统示意图；

图4：弧形挡板示意图；

图5：液压支架示意图；

图6：驱动设备示意图；

图7：螺旋滚筒示意图；

图8：万向传动箱示意图；

图9：本发明工艺流程图。

具体实施方式：

参照图1-8对本发明进行说明，一种薄煤层采煤设备由液压支架3、驱动设备4、弧形挡板2、螺旋滚筒5、万向传动箱6、动力与操作系统1、转载机7和皮带运输机8组成，其中液压支架3、驱动设备4、弧形挡板2布置在同一采煤工作面内，转载机7、皮带运输机8和动力与操作系统1分别位于两侧回采巷巷道中的任一侧，转载机7处在螺旋滚筒5的端头，二者大致属于垂直关系，皮带运输机8与转载机7相连，动力与操纵系统1由动力源系统102和操控台101组成，主要为采煤工作面里面的设备提供动力和控制设备的运行。螺旋滚筒5位于工作面前端与煤壁9直接接触，整个滚轴503上布置有螺旋结构502，其上均匀分布有截齿501，在向前滚动的过程中，能够实现割煤与螺旋式运煤同步进行，螺旋滚筒5为多段连接，两节之间由万向传动箱6相连，万向传动箱6包括有齿轮箱体604、万向节叉601、万向节602及其内部传动装置，外侧的两个万向节叉601分别与两侧螺旋滚筒5的滚轴503相连，它能保证两节螺旋滚筒5之间能够呈一定的角度，同时万向传动箱6还与传动轴404相连，传动轴404通过万向传动箱6驱动螺旋滚筒5旋转割煤。弧形挡板2位于螺旋滚筒5后侧，两节弧形挡板2之间通过铰接结构201相连，铰接结构201上有轴承孔202，传动轴404穿过它与万向传动箱6相连，最外侧的两个短弧形挡板2通过钢架结构13与滚轴503相连，且通过角钢14与其后的空心圆杆403固定成一个整体，弧形挡板2与煤壁9及底板11形成一个运输槽，共同协助螺旋滚筒5将煤从采煤工作面运出至转载机7上，转载机7再将煤运输到皮带运输机8上。液压支架3处在采煤工作面最后方，与上覆岩层10和底板11接触，其后是采空区12，液压支架3主要用来保护驱动设备4，升降装置301控制液压支架3的升降，液压支架3的底座上有轨道槽303，驱动设备4的底座405刚好卡在其中，并在推移装置302的作用下在轨道槽303内滑动，驱动设备4由马达401、变速系统402、传动轴404和空心圆杆403组成，其中传动轴404和空心圆杆403分别与万向传动箱6和弧形挡板2相连接。

如图9所示，一种薄煤层采煤方法的工艺流程为：

第一步：设备调试安装，掘进回采巷道，开切眼、布置采煤工作面，将各个设备搬运到采煤工作面并进行组装，液压支架升降装置升起，使液压支架处于承压状态，推移装置处于收缩状态；

第二步：采煤作业，推移装置向前推动万向传动箱和弧形挡板，同时驱动设备驱动螺旋滚筒向前旋转，推移装置的推动作用与螺旋滚筒的运输、割煤作用共同完成采煤过程。弧形挡板、煤壁及底板共同形成一个运输槽，螺旋滚筒在完成割煤的过程中，同时将采煤工作面的已切割的煤螺旋输送到转载机上，转载机再将煤转载到皮带运输机；

第三步：设备复位循环作业，当推移装置推移至最大距离（即完成一个循环的割煤和运煤）后，液压支架升降装置降低，然后以滚筒和弧形挡板为受力点，通过推移装置的收缩，拉动液压支架前移，完成一个循环的采煤工序，重复上述环节，完成整个工作面的无人化自动回采。

本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。