一种综放工作面充填液压支架及使用方法

摘要

本发明公开了一种综放工作面充填液压支架及使用方法，在液压支架的掩护梁处，设置护顶机构，掩护梁后部铰接有复合尾梁；复合尾梁上开设放煤窗口，放煤窗口邻近掩护梁的一侧安装有控制放煤窗口开闭的可旋转的伸缩式放煤挡板，复合尾梁下部设有可伸缩的充填挡板。放煤作业时，伸缩式放煤挡板向下旋转并伸长，并延伸至邻近后部刮板输送机处；放煤完成后，升起护顶机构，进行顶板的临时支护，然后进行充填作业。本发明能够有效解决预留充填作业空间小、充填高度过低、高位放煤煤尘大、充填作业时顶板不能得到有效支护等问题。

权利要求

1.一种综放工作面充填液压支架，其特征在于，包括底座、顶梁，底座与顶梁通过液压油缸连接；顶梁后部铰接有掩护梁，掩护梁后部铰接有复合尾梁；

所述掩护梁与底座之间通过掩护梁液压柱活动连接，从而实现掩护梁以与所述顶梁的连接处为原点上下旋转；

所述复合尾梁铰接安装在所述掩护梁尾端，复合尾梁下部通过尾梁液压柱连接在掩护梁上，以实现复合尾梁的旋转展开与闭合；

所述复合尾梁上开设放煤窗口，放煤窗口邻近所述掩护梁的一侧安装有控制放煤窗口开闭的可旋转的伸缩式放煤挡板，该放煤挡板下部与所述底座之间通过放煤挡板液压柱铰接连接，以实现该放煤挡板旋转；

后部刮板输送机位于所述放煤窗口下方，通过液压缸与所述底座连接，所述复合尾梁下部设有可伸缩式的充填挡板，该充填挡板下部与所述后部刮板输送机后部铰接，充填挡板顶端支撑所述复合尾梁；

护顶机构包括下部固定于所述底座上的支撑液压柱、活动铰接于该支撑液压柱顶端的支撑板；支撑板位于所述掩护梁上方，且所述支撑液压柱穿过所述掩护梁。

2.根据权利要求1所述的一种综放工作面充填液压支架，其特征在于，所述护顶机构还包括用于控制所述支撑板旋转的控制机构。

3.根据权利要求2所述的一种综放工作面充填液压支架，其特征在于，所述控制机构包括，设置在支撑液压柱一侧的第一油缸，该第一油缸与所述支撑板一侧的下部通过连接杆连接，以通过第一油缸的伸缩控制支撑板的旋转；所述掩护梁上设有用于所述支撑液压柱、第一油缸、连接杆穿过的通孔。

4.根据权利要求1或2所述的一种综放工作面充填液压支架，其特征在于，所述掩护梁上部具有与所述支撑板配合的凹槽。

5.根据权利要求1或2所述的一种综放工作面充填液压支架，其特征在于，所述复合尾梁内安装有可伸缩式的后尾梁，该后尾梁底部设有滑道，内部配合安装有滑块，所述充填挡板顶端与该滑块铰接。

6.根据权利要求1所述的一种综放工作面充填液压支架，其特征在于，所述伸缩式放煤挡板为二级或三级伸缩式挡板。

7.权利要求3所述的一种综放工作面充填液压支架的使用方法，其特征在于，包括如下步骤：S1.割煤时，掩护梁液压柱控制掩护梁展开至水平状态，尾梁液压柱控制复合尾梁展开至水平状态，后尾梁向后伸出，采煤机向前推进；

S2.放煤时，放煤挡板液压柱控制伸缩式放煤挡板向下旋转，打开放煤窗口，且伸缩式放煤挡板向下伸长，并延伸至邻近后部刮板输送机处，开始放煤作业；

S3.放煤完成后，控制支撑液压柱伸长，升起护顶机构，并控制支撑板向后方的放煤窗口一侧倾斜，支撑板可以引导顶煤继续下落至放煤窗口，直至支撑板升至顶板处，然后控制支撑板调整至水平状态，进行顶板的临时支护；

S4. 放煤挡板液压柱控制伸缩式放煤挡板向上旋转，关闭放煤窗口；同步控制掩护梁液压柱及尾梁液压柱，使掩护梁向上旋转，且复合尾梁处于水平或近水平状态，充填挡板同步伸长；充填挡板后方形成充填作业空间，对充填作业空间进行充填；

S5.充填完成后，掩护梁旋转回至水平状态，支撑板下降至贴近掩护梁处；而后继续进行割煤作业。

说明书

一种综放工作面充填液压支架及使用方法

技术领域

[0001] 本发明涉及放顶煤充填开采技术领域，具体涉及一种针对厚煤层综放工作面充填液压支架及使用方法。

背景技术

[0002] 目前，我国厚煤层多采用综放开采。由于综放工作面开采煤层较厚，顶板垮落岩石难以充满采空区，容易引起地表塌陷等问题，对环境造成了严重的损害。充填法在开采“三下”压煤方面效果显著，极大的缓解了综放开采对环境的影响，因此，结合充填开采，研究综放工作面的充填措施，对综放开采技术的发展和完善具有重要意义。

[0003] 近年来，我国学者提出了多种综放充填方法，如[CN103410545A]公开了一种可实现放煤和充填作业的液压支架、[CN102704974A]公开了一种放煤与充填作业在空间上完全分离的高位放顶煤充填方法、[CN109356582B]提出了一种交替放煤和充填的开采方法等。通过分析已有综放充填方法，得出：现有方法存在预留充填空间不稳定、充填作业空间高度低、高位放煤煤尘大等问题。尤其是当综放采煤高度较大时，液压支架最大高度小于煤层厚度，液压支架难以支撑顶板，使得充填作业时，随时面临着顶板垮落的风险。

[0004] 因此，设计一种充填和放煤互不影响，充填作业安全性高的充填液压支架及相应的使用方法，对厚煤层充填开采具有深远影响。。

发明内容

[0005] 本发明的目的是提供一种综放工作面充填液压支架及使用方法，能够有效解决预留充填作业空间小、充填高度过低、高位放煤煤尘大、充填作业时顶板不能得到有效支护等问题。

[0006] 为实现上述目的，本发明采用的一种综放工作面充填液压支架，包括底座、顶梁，底座与顶梁通过液压油缸连接；顶梁后部铰接有掩护梁，掩护梁后部铰接有复合尾梁；

[0007] 所述掩护梁与底座之间通过掩护梁液压柱活动连接，从而实现掩护梁以与所述顶梁的连接处为圆点上下旋转；

[0008] 所述复合尾梁铰接安装在所述掩护梁尾端，复合尾梁的下部通过尾梁液压柱连接在掩护梁上，以实现复合尾梁的旋转展开与闭合；

[0009] 所述复合尾梁上开设放煤窗口，放煤窗口邻近所述掩护梁的一侧安装有控制放煤窗口开闭的可旋转的伸缩式放煤挡板，该放煤挡板下部与所述底座之间通过放煤挡板液压柱铰接连接，以实现该放煤挡板旋转；

[0010] 后部刮板输送机位于所述放煤窗口下方，通过液压缸与所述底座连接，所述复合尾梁下部设有可伸缩式的充填挡板，该充填挡板下部与所述后部刮板输送机后部铰接，充填挡板顶端支撑所述复合尾梁；

[0011] 所述护顶机构包括下部固定于所述底座上的支撑液压柱、活动铰接于该支撑液压柱顶端的支撑板；支撑板位于所述掩护梁上方，且所述支撑液压柱穿过所述掩护梁。

[0012] 进一步的，所述护顶机构还包括用于控制所述支撑板旋转的控制结构。

[0013] 具体的，所述控制机构包括，设置在支撑液压柱一侧的第一油缸，该第一油缸与所述支撑板一侧的下部通过连接杆连接，以通过第一油缸的伸缩控制支撑板的旋转；所述掩护梁上设有用于所述支撑液压柱、第一油缸、连接杆穿过的通孔。

[0014] 进一步的，所述掩护梁上部具有与所述支撑板配合的凹槽，所述支撑液压柱缩短至最短状态时，支撑板位于该凹槽内。

[0015] 进一步的，所述复合尾梁内安装有可伸缩式的后尾梁，该后尾梁底部设有滑道，内部配合安装有滑块，所述充填挡板顶端与该滑块铰接。

[0016] 具体的，所述伸缩式放煤挡板为二级或三级伸缩式挡板。

[0017] 上述一种综放工作面充填液压支架的使用方法，包括如下步骤：

[0018] S1.割煤时，掩护梁液压柱控制掩护梁展开至水平状态，尾梁液压柱控制复合尾梁展开至水平状态，后尾梁向后伸出，采煤机向前推进；

[0019] S2.放煤时，放煤挡板液压柱控制伸缩式放煤挡板向下旋转，打开放煤窗口，且伸缩式放煤挡向下伸长，并延伸至邻近后部刮板输送机处，开始放煤作业；

[0020] S3.放煤完成后，控制支撑液压柱伸长，升起护顶机构，并控制支撑板向后方的放煤窗口一侧倾斜，支撑板可以引导顶煤继续下落至放煤窗口，直至支撑板升至顶板处，然后控制支撑板调整至水平状态，进行顶板的临时支护；

[0021] S4. 放煤挡板液压柱控制伸缩式放煤挡板向上旋转，关闭放煤窗口；同步控制掩护梁液压柱及尾梁液压柱，使掩护梁向上旋转，且复合尾梁处于水平或近水平状态，充填挡板同步伸长；充填挡板后方形成充填作业空间，对充填作业空间进行充填；

[0022] S5.充填完成后，掩护梁旋转回至水平状态，支撑板下降至贴近掩护梁处；而后继续进行割煤作业。

[0023] 通过上述一种综放工作面充填液压支架及使用方法，能够在厚煤层综放开采工作面，形成具有较高高度的充填空间，能够有效解决预留充填空间不稳定、高位放煤煤尘大等问题。

附图说明

[0024] 图1为本发明一种综放工作面充填液压支架结构示意图；

[0025] 图2是本发明中护顶机构其一实施例的结构示意图；

[0026] 图3为本发明一种综放工作面充填液压支架其一实施例的放煤状态示意图；

[0027] 图4为本发明一种综放工作面充填液压支架其一实施例的护顶充填状态示意图；

[0028] 图5为本发明一种综放工作面充填液压支架其一实施例的充填状态示意图；

[0029] 图中：

[0030] 11.顶梁，12.底座，13.液压油缸；

[0031] 2.掩护梁，21.掩护梁液压柱；

[0032] 3.护顶机构，31.支撑板，32.连接杆，33.支撑液压柱，34.第一油缸；

[0033] 4.复合尾梁，41.伸缩式放煤挡板，42.放煤挡板液压柱，43.放煤窗口，44.尾梁液压柱，45.后尾梁，451.滑块，452.滑道；

[0034] 5.充填挡板；6.后部刮板输送机；7.采煤机，8.煤体；9.充填体。

具体实施方式

[0035] 下面结合附图及实施例对本发明作进一步详细说明。

[0036] 如图1所示，一种综放工作面充填液压支架，包括有底座12、顶梁11，底座12与顶梁11通过液压油缸13连接；顶梁11后部铰接有掩护梁2，掩护梁2后部铰接有复合尾梁4；

[0037] 掩护梁2与底座12之间通过掩护梁液压柱21活动连接，从而实现掩护梁2以与顶梁11的连接处为圆点上下旋转；

[0038] 复合尾梁4铰接安装在掩护梁2尾端，其下部通过尾梁液压柱44连接在掩护梁2上，以实现复合尾梁4的旋转展开与闭合；复合尾梁4的作用主要是用于放煤，以及保护液压支架后方形成的充填作业空间；

[0039] 掩护梁2向上旋转，复合尾梁4随之升高，可以在其下方形成较大的充填作业空间，也能够进行较大高度的充填作业。

[0040] 复合尾梁4上开设放煤窗口43，放煤窗口43邻近掩护梁2的一侧安装有控制放煤窗口43开闭的可旋转的伸缩式放煤挡板41，该放煤挡板下部与底座12之间通过放煤挡板液压柱42铰接连接，以实现该放煤挡板旋转；后部刮板输送机6位于放煤窗口43下方，通过液压缸与底座12连接；

[0041] 放煤挡板向上旋转至紧贴复合尾梁4时，放煤窗口43随之关闭；反之，放煤窗口43打开，顶煤自放煤窗口43落下；同时，伸缩式放煤挡板41还对放下的顶煤起导流作用，伸缩式放煤挡板41放下后，伸缩式放煤挡板41伸长至后部刮板输送机6上方，距离越近越好，顶煤自伸缩式放煤挡板41滑入后部刮板输送机6上，由于掉落距离缩短，大大降低了放煤产生的煤尘；

[0042] 复合尾梁4下部设有可伸缩式的充填挡板5，该充填挡板5下部与后部刮板输送机6后部铰接，充填挡板5顶端支撑复合尾梁4；

[0043] 当复合尾梁4上下运动时，充填挡板5随之伸长或缩短；充填挡板5不仅起到支撑复合尾梁4的作用，也防止采空区的岩块或充填体9掉入后部刮板输送机6；

[0044] 护顶机构3包括下部固定于底座12上的支撑液压柱33、活动铰接于该支撑液压柱33顶端的支撑板31；支撑板31位于掩护梁2上方，且支撑液压柱33穿过掩护梁2。支撑液压柱
33可上下伸缩，从而控制支撑板31升高或下降。当需要支撑顶板时，支撑板31升高至最上方，支撑顶板。

[0045] 进一步的，掩护梁2上部具有与支撑板31配合的凹槽，随着支撑液压柱33的缩短，支撑板31可缩回至该凹槽内。也即，当支撑板31处于最低高度时，正好位于凹槽内，其上表面不凸出于掩护梁2的上表面，当液压支架向前移动时，支撑板31不会被上方的顶煤卡住，降低了液压支架前移的阻力。

[0046] 作为进一步的改进方案，护顶机构3还包括用于控制支撑板31旋转的控制结构。具体来说，如图1与图2所示，控制机构包括，设置在支撑液压柱33一侧的第一油缸34，该第一油缸34与支撑板31一侧的下部通过连接杆32连接，以通过第一油缸34的伸缩控制支撑板31的旋转；掩护梁2上设有用于支撑液压柱33、第一油缸34、连接杆32穿过的通孔。

[0047] 如图1与图2，第一油缸34伸长时，通过连杆带动支撑板31顺时针旋转，反之，则逆时针旋转；当放煤时，可以通过支撑液压柱33带动支撑板31升高，同时第一油缸34伸长带动支撑板31顺时针旋转，支撑板31向放煤窗口43倾斜，将顶煤引导至放煤窗口43落下；且支撑板31倾斜状态下，更容易向上升高；当支撑板31升高至接触顶板时，调整支撑板31至水平状态，支撑顶板；在充填过程中，临时对顶板支护，保证顶板稳定性，确保充填过程安全。

[0048] 进一步的，复合尾梁4内安装有可伸缩式的后尾梁45，该后尾梁45底部设有滑道452，内部配合安装有滑块451，充填挡板5顶端与该滑块451铰接。充填挡板5顶部通过上述机构连接在后尾梁45上，防止充填挡板5倾倒，且充填挡板5可以更好地支撑后尾梁45。

[0049] 具体的，伸缩式放煤挡板41为二级或三级伸缩式挡板。

[0050] 上述一种综放工作面充填液压支架的使用方法，其一实施例，结合图3至图5进行进一步解释，包括如下步骤：

[0051] S1.割煤时，如图3，掩护梁液压柱21控制掩护梁2展开至水平状态，尾梁液压柱44控制复合尾梁4展开至水平状态，后尾梁45向后伸出，采煤机7向前方的煤体8推进；

[0052] S2.放煤时，放煤挡板液压柱42控制伸缩式放煤挡板41向下旋转，打开放煤窗口43，且伸缩式放煤挡向下伸长，并延伸至邻近后部刮板输送机6处，开始放煤作业；

[0053] S3.放煤完成后，控制支撑液压柱33伸长，升起护顶机构3，并控制支撑板31向后方的放煤窗口43一侧倾斜，支撑板31可以引导顶煤继续下落至放煤窗口43，直至支撑板31升至顶板处，然后控制支撑板31调整至水平状态，进行顶板的临时支护，如图4；

[0054] S4. 放煤挡板液压柱42控制伸缩式放煤挡板41向上旋转，关闭放煤窗口43；同步控制掩护梁液压柱21及尾梁液压柱44，使掩护梁2向上旋转，且复合尾梁4处于水平或近水平状态，充填挡板5同步伸长；充填挡板5后方形成充填作业空间，对充填作业空间进行充填，如图5；

[0055] S5.充填完成后，掩护梁2旋转回至水平状态，支撑板31下降至贴近掩护梁2处；而后继续进行割煤作业。

[0056] 通过上述一种综放工作面充填液压支架及使用方法，能够在厚煤层综放开采工作面，形成具有较高高度的充填空间，能够有效解决预留充填空间不稳定、高位放煤煤尘大等问题。