CN101457652B - 一种超大采高液压支架 - Google Patents
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Abstract
一种超大采高液压支架，包括开裆式刚性整体底座，在底座上布置两根双伸缩液压立柱，立柱上端与顶梁相接；所述顶梁后部与掩护梁相接；护帮装置与伸缩梁相连；伸缩梁与顶梁为内伸式连接方式；所述顶梁和掩护梁之间设有平衡千斤顶；掩护梁和底座分别与前、后连杆连接；所述底座上设有推移千斤顶，推移千斤顶与推杆连接；所述的顶梁前部设有伸缩梁，腹部设有支架防倒装置，底座上设有抬底、防滑、调架装置；推杆前端十字连接头上设有调平装置；该支架采用2米中心距，最大高度为6.3～7.5米，伸缩梁前端设有不小于二分之一采高的三级护帮装置。本发明控制超厚煤层煤壁片帮、顶板冒顶和控制液压支架稳定性效果明显。
Description
技术领域
本发明涉及一种超大采高液压支架，属于采矿领域。
背景技术
大采高一次采全高采煤用于厚煤层开采是一种经济合理的开采方法，不仅可以减少巷道掘进和工作面铺网工作量，而且还可以提高煤炭资源回收率，提高采煤机单刀割煤量，降低含矸率，为提高工作面生产能力创造条件。近年来，我国对大采高一次采全高技术进行了大规模的技术攻关，已解决了6米以下厚煤层开采的关键问题，矿井所使用液压支架最大高度已达6.3米。目前，国内有多个矿井使用大采高一次采全高采煤方法开采6米以下厚煤层，并且已取得了前所未有的效果，有多个大采高一次采全高煤井实现年产量千万吨以上的水平，为厚煤层矿井开采提供了可以借鉴的依据，也使大采高一次采全高方法成为具有类似条件矿井的首选。
对于4～6m稳定厚煤层，大采高一次采全高是最合理的采煤方法。而6～7.3米的特厚中硬煤层的开采目前一般采用放顶煤工艺，而我国内蒙、陕西、山西和宁夏等矿区，6～7.3米的特厚硬煤层储量巨大，其开采方法是重大技术难题，目前，这些地区普遍采用6米以下一次采高采煤方法，造成巨大资源浪费。随着采煤高度的不断增加，工作面片帮和冒顶现象加剧，特别是采高大于6.3米以上时，用于支护煤矿顶板和维护综采工作面安全的大采液压支架高度需达到6.5米以上，这种超大采高液压支架的稳定性和防护装置已成为该类液压支架设计所需考虑的关键因素，也成为制约超大采高采煤工艺发展的关键因素之一。
发明内容
本发明的目的在于提供一种支撑高度能够达到6.3～7.5米的超大采高液压支架，解决超大采高类型液压支架的稳定和防护问题，使该类型支架可以适应于6～7.3米特厚煤层一次采全高开采。
为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：
一种超大采高液压支架，包括开裆式刚性整体底座，在底座上对称布置的两根双伸缩液压立柱，液压立柱上端与顶梁的柱窝相接；所述顶梁为整体顶梁，后部通过销轴与掩护梁相接；护帮装置与伸缩梁相连；伸缩梁与顶梁为内伸式连接方式；所述顶梁和掩护梁之间设有一根或两根平衡千斤顶；掩护梁和底座分别与前、后连杆连接，形成控制液压支架稳定性的四连杆运动机构；所述底座上设置有抬底千斤顶，抬底千斤顶活塞杆端连接抬底滑靴，形成能够完成支架底座抬起的抬底装置；所述底座上设置推移千斤顶，推移千斤顶与推杆连接，形成能够完成支架推进的推移装置；所述推杆通过十字连接头与工作面刮板输送机相连，十字连接头上与工作面刮板运输机之间设置调平装置；所述伸缩梁前端设置有三级护帮装置；
其特征在于：所述的顶梁前部设有伸缩梁，所述的顶梁腹部设有支架防倒装置，底座上设有防滑、调架装置，所述的护帮装置为三级护帮装置，该支架采用2米中心距，最大高度为6.3～7.5米之间，伸缩梁前端设有不小于二分之一采高的三级护帮装置。
一种优选的技术方案，其特征在于，所述的伸缩梁为内伸式，其插装于顶梁前端部所设置的箱腔中，该伸缩梁后端连接有可作前后位移的伸缩梁千斤顶。
一种优选的技术方案，其特征在于所述的顶梁上的柱窝位于顶梁的中后部，至顶梁前端与后端的比例为2.5∶1～2.6∶1。
一种优选的技术方案，其特征在于，顶梁和掩护梁上均带有活动侧护板。
一种优选的技术方案，其特征在于，所述的防倒装置包括防倒轴、连接头、防倒千斤顶、调节矿用链和连接头等，所述的防倒轴通过法兰结构固定在顶梁上，连接头一端与防倒轴连接，另一端连接防倒千斤顶；防倒千斤顶通过调节矿用链与连接头相连，连接头与工作面的另一架支架相连，形成稳定的支架组，防止超大采高液压支架的倒架。
一种优选的技术方案，其特征在于，所述抬底装置包括抬底千斤顶、导向滑靴以及连接销轴，其中，抬底千斤顶的缸筒底部有两个耳轴，其通过耳轴与底座铰接，抬底千斤顶活塞杆上通过销轴装有导向滑靴，该抬底导向滑靴在底座的导向装置内滑动。
一种优选的技术方案，其特征在于，所述十字连接头上与工作面刮板运输机之间的调平装置结构如下，调平千斤顶的活塞杆或缸筒通过万向连接装置与十字连接头连接，调平千斤顶的另一端通过万向连接装置与刮板输送机相连。
一种优选的技术方案，其特征在于，所述的三级护帮装置结构如下，一级护帮板与伸缩梁前端铰接，一级护帮板和托梁之间连接两根一级护帮千斤顶，一级护帮板前端与二级护帮板铰接，一级护帮板和二级护帮板之间通过两组小四连杆结构连接两根二级护帮千斤顶，所述小四连杆机构由长杆和短杆组成，所述二级护帮板腹部通过滑移轨道设置有三级护帮板，二级护帮板与三级护帮板之间连接有三级护帮千斤顶，三级护帮装置高度可达4m，能够有效的防止煤壁片帮，所述的三级护帮装置中，一级护帮板展开后能够与顶梁成+5°夹角，可有效临时支护顶板和护住煤壁，收回后能够与顶梁成180°夹角，紧贴顶梁；二级护帮板采用四连杆结构与二级护帮千斤顶连接，展开后能够与一级护帮板平行，可有效护帮，收回时二级护帮板可折180°与一级护帮板重叠；三级护帮板是一种伸缩式结构，伸出后增加护帮装置的有效护帮高度，收回后能够收回到二级护帮板内。
一种优选的技术方案，其特征在于，所述的防滑、调架装置为在底座前桥上通过十字头连接调架千斤顶，调架千斤顶与十字头连接或调架千斤顶通过矿用链调节后再与十字头连接，十字头直接与下一个支架连接实现支架的防滑、防倒，同时底座的一侧装有两个调架千斤顶，用于调节支架的位置。
本发明的优点是：
本发明为一种两柱掩护式超大采高液压支架，其防护装置是针对特厚煤层一次采全高采煤工艺而设计的，其稳定装置是考虑到超大采高液压支架高度大于6.3米后的稳定隐患而设计的，其突出特点是：能够满足6米～7.3米特厚煤层一次采全高采煤工作面支护需求。还具有如下的优点：
(1)三级护帮装置，能够及时有力的住足够高的煤壁，防止煤壁片帮；
(2)伸缩前梁，能够在采煤机割煤后，及时支护暴露顶板，防止冒顶；
(3)顶梁上装有支架防倒装置，防止超大采高液压支架倒架；
(4)底座上装有调架装置，用于调整支架位置，防止支架咬架。
(5)底座上装有抬底装置，在支架推移时将底座前端抬起，加快支架推进速度；
(6)调平装置，能够控制液压支架与采煤机的夹角，防止采煤机在截割过程中截割支架。
附图说明
图1超大采高液压支架示意图
图2三级护帮装置局部放大示意图
图3超大采高液压支架防滑、调架装置局部放大示意图
图4超大采高液压支架防倒装置局部放大示意图
图5超大采高液压支架抬底装置局部放大示意图
图6超大采高液压支架调平装置局部放大示意图
具体实施方式
超大采高液压支架参见图1所示：一种两柱掩护式超大采高液压支架，主要由三级护帮装置1、伸缩梁2、托梁3、顶梁4、顶梁侧护板5、防倒装置6、掩护梁7、掩护梁侧护板8、前连杆9、后连杆10、底座11、防滑装置12、调架装置13、推移装置14、抬底装置15以及伸缩梁千斤顶16、立柱17、平衡千斤顶18和侧推千斤顶19等部件组成。
本发明的两柱掩护式超大采高液压支架结构组成如下：由两根对称立柱17铰接其两端的顶梁4和底座11；顶梁4腹部通过销轴和矿用链连接支架防倒装置6，前部设置内伸式伸缩梁2，后端与掩护梁7铰接；顶梁4与掩护梁7之间用两根平衡千斤顶18铰接；掩护梁7与底座11之间铰接前连杆9和后连杆10组成四连杆机构；底座11为开裆式整体底座，在其中档位置设置有推移装置14，一侧设有调架装置13，底座前桥中档附近布置抬底装置15，其前桥上通过销轴铰接支架防滑装置12；伸缩梁2前端铰接三级护帮装置1，腹部轨道上设有托梁3，所述推移装置通过十字连接头与工作面刮板输送机1001相连，十字连接头1002上与工作面刮板运输机1001之间设置调平装置100。
本发明的支架顶梁4采用整体顶梁，或称整顶刚性顶梁。顶梁4上带有活动侧护板5，供架间密封和防倒扶架之用。活动侧护板5通过导向杆与顶梁4内的侧推千斤顶19相铰接，借助于侧推千斤顶19的推移实现伸缩。顶梁4与立柱17连接位置距顶梁前端与后端的比例为2.5∶1～2.6∶1。
所述的伸缩梁2为内伸式，其插装于顶梁4前端部所设置的箱腔中，该伸缩梁2后端连接有作前后位移的伸缩梁千斤顶16。
掩护梁7也带有活动侧护板。掩护梁7的活动侧护板8，结构与顶梁的活动侧护板基本结构相同。
立柱17采用双伸缩立柱，布置在顶梁4、底座11的靠近纵向中线的部位，与顶梁4和底座11铰接，给顶板以初撑力，同时承受顶板载荷和动压，是支架的主要液压支撑部件。双伸缩立柱在一级缸的底部装有一个不锈钢制的底阀(单向阀)，缸口采用卡键式螺纹联接和单向聚氨酯复合密封圈密封，在活塞上直接开出密封沟槽和导向环、沟槽，密封圈采用双向聚氨酯复合密封圈，大缸底部为球形，两侧带条状耳板，通过压板限位。柱头为带有盲孔的球形，用销块连接。
图2为本发明中的三级护帮装置结构示意图，一级护帮板20与伸缩梁2前端铰接；一级护帮板20和托梁3之间连接两根一级护帮千斤顶21；一级护帮板20前端与二级护帮板22铰接；一级护帮板20和二级护帮板22之间通过两组小四连杆结构连接两根二级护帮千斤顶23；所述小四连杆机构由长杆24和短杆25组成；所述二级护帮板22腹部通过滑移轨道设置有三级护帮板26，二级护帮板22与三级护帮板之间连接有三级护帮千斤顶27。三级护帮装置高度可达4m，能够有效的防止煤壁片帮。所述的三级护帮装置1中：一级护帮板20展开后能够与顶梁4成+5°夹角，可有效临时支护顶板和护住煤壁，收回后能够与顶梁4成180°夹角，紧贴顶梁4；二级护帮板采用四连杆结构与二级护帮千斤顶23连接，展开后能够与一级护帮板20平行，可有效护帮，收回时二级护帮板22可折180°与一级护帮板20重叠；三级护帮板26是一种伸缩式结构，伸出后增加护帮装置的有效护帮高度，收回后能够收回到二级护帮板22内。
图3为超大采高液压支架防滑、调架装置13示意图，如图所示，所述的防滑、调架装置为在底座11前桥上通过十字头121连接调架千斤顶122，调架千斤顶122与十字头123连接或调架千斤顶122通过矿用链调节后再与十字头123连接，十字头123直接与下一个支架连接实现支架的防滑、防倒，同时底座11的一侧装有两个调架千斤顶122，用于调节支架的位置。
图4为超大采高液压支架防倒装置局部放大示意图，如图所示，在顶梁4的腹部装有支架防倒装置6，防倒装置6包括防倒轴61、连接头63、防倒千斤顶64、调节矿用链65和连接头66等；防倒轴61通过62所示的法兰结构固定在顶梁4上；连接头63一端与防倒轴61连接，另一端连接防倒千斤顶64；防倒千斤顶64通过调节矿用链65与连接头66相连；连接头66相连连接工作面下一架支架，形成稳定的支架网，防止超大采高液压支架的倒架。
如图5所示，所述抬底装置15包括抬底千斤顶151、导向滑靴152以及连接销轴153，其中，抬底千斤顶151的缸筒154底部有两个耳轴155，其通过耳轴155与底座11铰接，抬底千斤顶151活塞杆上通过销轴153装有导向滑靴152，该抬底导向滑靴152在底座11上的导向装置111内滑动。
如图6所示，所述的十字连接头1001上与工作面刮板运输机1002之间的调平装置100结构如下，十字连接头1001设置一万向连接装置并与调平千斤顶1004的活塞杆或缸筒1003连接，调平千斤顶1004的另一端通过万向连接装置与刮板输送机1002相连。
以上具体描述了本发明的实施方案，但本领域的技术人员应该理解，在本发明的主旨和范围内，可以进行多种变化和修改。
Claims (8)
1.一种超大采高液压支架，包括开裆式刚性整体底座，在底座上对称布置的两根双伸缩液压立柱，液压立柱上端与顶梁的柱窝相接；所述顶梁为整体顶梁，后部通过销轴与掩护梁相接；护帮装置与伸缩梁相连；伸缩梁与顶梁为内伸式连接方式；所述顶梁和掩护梁之间设有一根或两根平衡千斤顶；掩护梁和底座分别与前、后连杆连接，形成控制液压支架稳定性的四连杆运动机构；所述底座上设置有抬底千斤顶，抬底千斤顶活塞杆端连接抬底滑靴，形成能够完成支架底座抬起的抬底装置；所述底座上设置推移千斤顶，推移千斤顶与推杆连接，形成能够完成支架推进的推移装置；所述推杆通过十字连接头与工作面刮板输送机相连，十字连接头上与工作面刮板运输机之间设置调平装置；所述伸缩梁前端设置有三级护帮装置；
其特征在于：所述的顶梁前部设有伸缩梁，所述的顶梁腹部设有支架防倒装置，底座上设有防滑、调架装置，所述的护帮装置为三级护帮装置，该支架采用2米中心距，最大高度为7.5米，伸缩梁前端设有不小于二分之一采高的三级护帮装置，所述的三级护帮装置结构为，一级护帮板与伸缩梁前端铰接，一级护帮板和托梁之间连接两根一级护帮千斤顶，一级护帮板前端与二级护帮板铰接，一级护帮板和二级护帮板之间通过两组小四连杆结构连接两根二级护帮千斤顶，所述小四连杆机构由长杆和短杆组成，所述二级护帮板腹部通过滑移轨道设置有三级护帮板，二级护帮板与三级护帮板之间连接有三级护帮千斤顶；所述的三级护帮装置中，一级护帮板展开后能够与顶梁成45°夹角，收回后能够与顶梁成180°夹角，紧贴顶梁，二级护帮板采用四连杆结构与二级护帮千斤顶连接，展开后能够与一级护帮板平行，收回时二级护帮板可折180°与一级护帮板重叠，三级护帮板是一种伸缩式结构，伸出后增加护帮装置的有效护帮高度，收回后能够收回到二级护帮板内。
2.根据权利要求1所述的超大采高液压支架，其特征在于，所述的伸缩梁为内伸式，其插装于顶梁前端部所设置的箱腔中，该伸缩梁后端连接有可前后位移的伸缩梁千斤顶。
3.根据权利要求1所述的超大采高液压支架，其特征在于，所述的顶梁上的柱窝位于顶梁的中后部，至顶梁前端与后端的比例为2.5∶1～2.6∶1。
4.根据权利要求1所述的超大采高液压支架，其特征在于，顶梁和掩护梁上均带有活动侧护板。
5.根据权利要求1～4中任一项所述的超大采高液压支架，其特征在于，所述的 支架防倒装置设置在顶梁的腹部，该防倒装置包括防倒轴、连接头、防倒千斤顶、调节矿用链和连接头；所述的防倒轴通过法兰结构固定在顶梁上，连接头一端与防倒轴连接，另一端连接防倒千斤顶，防倒千斤顶通过调节矿用链与连接头相连；连接头与工作面的另一架支架相连。
6.根据权利要求1～4中任一项所述的超大采高液压支架，其特征在于，所述的防滑、调架装置为在底座前桥上通过十字头连接调架千斤顶，调架千斤顶与十字头连接或调架千斤顶通过矿用链调节后再与十字头连接，十字头直接与下一个支架连接，同时底座的一侧装有两个调架千斤顶。
7.根据权利要求1所述的超大采高液压支架，其特征在于，所述抬底装置包括抬底千斤顶、导向滑靴以及连接销轴，其中，抬底千斤顶的缸筒底部有两个耳轴，其通过耳轴与底座铰接，抬底千斤顶活塞杆上通过销轴装有导向滑靴，该抬底导向滑靴在底座的导向装置内滑动。
8.根据权利要求1所述的超大采高液压支架，其特征在于，所述十字连接头与工作面刮板运输机之间的调平装置结构如下，调平千斤顶活塞杆或缸筒通过万向连接装置与十字连接头连接，调平千斤顶的另一端通过万向连接装置与刮板输送机相连。
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