一种缓倾斜薄煤层不留煤柱的无人化采煤成套设备的制作方法

本实用新型涉及采煤技术领域，具体为一种缓倾斜薄煤层不留煤柱的无人化采煤成套设备。

背景技术：

我国薄煤层资源分布广泛，储量丰富。目前，全国已探明的薄煤层可采储量约占煤炭总可采储量的19％左右。但由于受“劳动强度大、机械化程度低、安全系数低、工作效率低”一大四低的影响，每年从薄煤层中采出的煤量仅占全国总储量的10.4％，而且还有继续下降的趋势。产量与储量比例的严重失调，已造成国家资源的浪费，矿井服务年限缩短，成为制约煤炭工业健康持续发展的瓶颈。

实现少人、无人的自动化采矿是当前国际采矿界研究的热点。美国和澳大利亚的煤炭企业在这方面走在前面,20世纪80年代以来,他们在工作面采用了计算机(技术)、大功率电牵引采煤机、电液控制的液压支架和具有软启动功能刮板输送机,实现了工作面三机的自动化及井下环境安全信息实时监测。90年代开始,加拿大、芬兰、瑞典分别制定了矿山自动化方案,20世纪90年代初,加拿大国际镍公司(inco)开始研究遥控采矿技术；1992年,芬兰采矿工业宣布智能采矿技术方案；瑞典制定向矿山自动化进军的“grountecknik2000战略计划”。由于地质条件的复杂以及多种因素的影响,中国无人自动化采矿发展相对落后,国内科研单位也相继开展了采矿机器人(mr)、矿山地理信息系(mgis)、三维地学模拟(3dgm)、矿山虚拟现实(mvr)、矿山gps定位等方面的技术开发与应用研究,在中厚煤层煤矿中的应用取得了一定的成效，但在薄煤层矿井尚未取得实质性进展。

现有技术中，薄煤层的采煤方法主要以预留煤柱的方式进行，现有中国实用新型专利，申请号为201710055731.x，名称为一种极薄煤层钻采卸压增透方法，公开了留设煤柱的采煤方法，但这种方法会造成煤炭资源的浪费，并且需要回采临时宽煤柱，采煤效率较低。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种缓倾斜薄煤层不留煤柱的无人化采煤成套设备，以解决预留煤柱采煤方法中存在的煤炭资源浪费、采煤效率低的问题。

为实现上述目的，本实用新型提供了一种缓倾斜薄煤层不留煤柱的无人化采煤成套设备，包括采煤机和自移动气垛支架，所述自移动气垛支架设置在所述采煤机后端，所述自移动气垛支架通过设置在巷道内的气垛支架操纵台控制，所述采煤机包括截割部、推进臂和推进臂推进装置，采煤机的其他组成部分以及截割部、推进臂和推进臂推进装置之间的连接关系是现有技术，在此不再详述。

进一步地，所述自移动气垛支架包括前支架和后支架，所述前支架和后支架均具有气垫，所述前支架与后支架之间设置有推拉机构和导向机构。

进一步地，所述推拉机构为推拉气动千斤顶。

进一步地，所述导向机构为导向杆。

进一步地，所述气垫外侧设置有法兰盘。

通过设置在巷道内的气垛支架操纵台控制自移动气垛支架，在支护顶板状态时，前支架与后支架处于分离状态，在将自移动气垛支架从上一个钻孔处移动至下一个钻孔处的过程中，推拉机构用于实现前支架与后支架之间的交替传速，在导向机构用于控制自移动气垛支架的移动方向，其中，推拉机构可以一次性将后支架拉至前支架旁，再一次性将前支架向前推至下一个目标位置；推拉机构也可先将后支架向前支架方向拉近一小段距离，再将前支架向前推进一小段距离，之后重复上述动作直至目标位置，保证了自移动气垛支架的平稳移动。通过设置自移动气垛支架，操作人员只需在支护好的巷道中工作，无需进入工作面，保证了操作人员的安全。

进一步地，所述截割部包括截割部主体，所述截割部主体的前端设置有一滚筒，所述截割部主体的两侧设置有两条边传动链，所述滚筒的两端分别与两条所述边传动链连接，所述滚筒后端设置有铲板，所述铲板后端设置有截割部左螺旋和截割部右螺旋，所述截割部主体底部设置有升降油缸和摇臂，所述截割部主体上还设置有截割滚筒电机、截割滚筒减速器、煤岩识别仪和瓦斯探测仪。其中，煤岩识别仪和瓦斯探测仪的设置，保证了滚筒只割煤不割岩石，避免截割煤层顶板和底板，增强顶、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。

进一步地，所述推进臂包括推进臂外壳，所述推进臂外壳内设置有推进臂左螺旋和推进臂右螺旋，所述推进臂左螺旋和推进臂右螺旋分别通过左吊轴承和右吊轴承与所述推进臂外壳连接，所述推进臂左螺旋和推进臂右螺旋的外侧分别设置有左风筒和右风筒。

其中，推进臂左螺旋与截割部左螺旋的位置相对应，推进臂右螺旋与截割部右螺旋的位置相对应，保证了推进臂与截割部的稳定连接；

进一步地，所述推进臂左螺旋的两端、推进臂右螺旋的两端、截割部左螺旋的两端和截割部右螺旋的两端均具有向外凸起的凸起挡块，推进臂可多节连接，推进臂之间连接时，前一个推进臂左螺旋通过凸起挡块带动后一个推进臂左螺旋转动，推进臂右螺旋同理，推进臂与截割部连接时同理。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：本实用新型通过自移动气垛支架支撑顶板，自移动气垛支架跟随采煤机的开采不断向前移动，解决了薄煤层顶板支护问题，实现了薄煤层工作面“110工”无人开采，提高了煤炭的回收率，提高了煤炭采集效率，为煤矿企业安全高效可持续发展奠定了基础；采煤机设置双螺旋推进臂，同时实现了滚筒的推进和煤炭的回收运输。

附图说明

图1为本实用新型采煤过程示意图；

图2为图1中a-a方向的剖面图；

图3为本实用新型中自移动气垛支架的结构示意图；

图4a、图4b为本实用新型中截割部的结构示意图；

图5a、图5b为本实用新型中推进臂的结构示意图；

图6为本实用新型中凸起挡块的结构示意图；

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

请参阅图1-图2，一方面，本实用新型提供了一种缓倾斜薄煤层不留煤柱的无人化采煤方法，包括如下步骤：

(1)使用采煤机，采集单个钻孔；

(2)将自移动气垛支架移动至钻孔处并支护顶板；

(3)循环步骤(1)和步骤(2)，直到整个工作面开采完毕。

进一步地，在步骤(1)之前，还包括根据地质情况布置采煤区巷道，具体为：

(a)将井工煤矿煤田划分为若干采区，开拓采区回风巷、胶带运输巷、轨道运输巷，构成通风系统和运输系统；

(b)沿煤层走向掘进上巷道、下巷道和切眼，构成回风系统，在下巷道内安装胶带输送机和刮板转载机，并通过工作面溜煤眼和胶带输送机形成运煤系统，在切眼内安装自移动气垛支架。

进一步地，在每次执行完步骤(2)之后，均采用“110工法”，把开采巷道保留下来作为下一个工作面的回风巷。其中，“110工法”为现有技术。

请参阅图3、图4a、图4b、图5a、图5b和图6，另一方面，本实用新型提供了一种缓倾斜薄煤层不留煤柱的无人化采煤成套设备，包括采煤机和自移动气垛支架，自移动气垛支架设置在采煤机后端，自移动气垛支架通过设置在巷道内的气垛支架操纵台160控制，采煤机包括截割部200、推进臂300和推进臂推进装置400，采煤机的其他组成部分以及截割部200、推进臂300和推进臂推进装置400之间的连接关系是现有技术，在此不再详述。

其中，自移动气垛支架包括前支架110和后支架120，前支架110和后支架120均具有气垫130，前支架110与后支架120之间设置有推拉机构140和导向机构150。

在一个较佳实施例中，推拉机构150为推拉气动千斤顶。

在一个较佳实施例中，导向机构150为导向杆。

在一个较佳实施例中，气垫130外侧设置有法兰盘131。

通过设置在巷道内的气垛支架操纵台160控制自移动气垛支架，在支护顶板状态时，前支架110与后支架120处于分离状态，在将自移动气垛支架从上一个钻孔处移动至下一个钻孔处的过程中，推拉机构140用于实现前支架110与后支架120之间的交替传速，在导向机构150用于控制自移动气垛支架的移动方向，其中，推拉机构140可以一次性将后支架120拉至前支架110旁，再一次性将前支架110向前推至下一个目标位置；推拉机构140也可先将后支架120向前支架110方向拉近一小段距离，再将前支架110向前推进一小段距离，之后重复上述动作直至目标位置，保证了自移动气垛支架的平稳移动。

具体地，截割部200包括截割部主体，截割部主体的前端设置有一滚筒220，截割部主体的两侧设置有两条边传动链230，滚筒220的两端分别与两条边传动链230连接，滚筒220后端设置有铲板240，铲板240后端设置有截割部左螺旋250和截割部右螺旋260，截割部主体部设置有升降油缸270和摇臂280，截割部主体上还设置有截割滚筒电机211、截割滚筒减速器212、煤岩识别仪213和瓦斯探测仪214。

具体地，推进臂300包括推进臂外壳310，推进臂外壳310内设置有推进臂左螺旋320和推进臂右螺旋330，推进臂左螺旋320和推进臂右螺旋330分别通过左吊轴承340和右吊轴承350与推进臂外壳310连接，推进臂左螺旋320和推进臂右螺旋330的外侧分别设置有左风筒360和右风筒370。

其中，推进臂左螺旋320与截割部左螺旋250的位置相对应，推进臂右螺旋330与截割部右螺旋260的位置相对应，保证了推进臂300与截割部200的稳定连接；

具体地，推进臂左螺旋320的两端、推进臂右螺旋330的两端、截割部左螺旋250的两端和截割部右螺旋260的两端均具有向外凸起的凸起挡块500，推进臂300可多节连接，推进臂300之间连接时，前一个推进臂左螺旋320通过凸起挡块500带动后一个推进臂左螺旋320转动，推进臂右螺旋330同理，推进臂200与截割部300连接时同理。

采煤机工作时，推进臂300推进截割部200移动，截割部200进行采煤，煤炭由截割部左螺旋250和截割部右螺旋260运输至推进臂左螺旋320和推进臂右螺旋330中，并由之后多节连接的推进臂300最终运输至巷道内进行收集，在此过程中，推进臂推进装置400不断将推进臂300依次装入，直至截割部200达到预定深度，之后按相反顺序退钻。

对于本领域技术人员而言，显然本实用新型不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本实用新型的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本实用新型。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本实用新型的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本实用新型内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。