专利名称：急倾斜煤层俯伪斜开采工作面菱形液压支架的制作方法
技术领域：
本发明涉及煤矿地下采煤工作面综合机械化采煤支护设备技术领域，属于一种急倾斜煤层开采工作面的支护设备。
背景技术：
急倾斜煤层赋存条件复杂，矿井数量多，开采难度大，容易发生重大安全事故。2006年12月，国家煤炭监察局针对难采煤层开采中所发生重大事故的教训，积极推进采煤工艺改革，淘汰落后采煤设备，进一步提高急倾斜煤层安全开采技术和装备水平。对于违反《煤矿安全规程》，达不到安全要求的各种非正规采煤方法和设备停止使用，逐步淘汰木支柱和金属支柱支护。我国急倾斜煤层分布广泛，特别是在西南、华东地区煤炭储量更是占有绝对的比例，急倾斜煤层的开采对于解决矿区开采接续矛盾或开采解放层、提高资源采出率、缓解地区煤炭供求矛盾意义重大。国内大部分矿区，例如攀枝花矿区、广旺矿区、重庆市·南桐矿区、天府矿区，甘肃华亭矿区、靖远矿区、贵州的大部矿区等，都有大量45°以上急倾斜煤层。这些矿区对45°以上的大倾角的煤层都没有采用综采，产量低，工人劳动强度大，安全性差。因此，研究适应大于45°倾角的薄煤层单一走向长壁综采技术成为当务之急。急倾斜煤层开采作业空间倾斜角度大，设备倒滑危险性大，煤矿矸石飞溅等潜在威胁大，有其特殊的困难；且煤层构造复杂，褶曲、断层兼而有之，作业环境恶劣、生产安全隐患多，综采难度大，对机械设备适应性要求特别高，难以应用现有的综采设备支护。目前普遍采用木桩，单体等落后方式进行支护，人员安全难以保证，采煤方法落后，采用常规设备方法开采急倾斜煤层十分困难。研发能够应用于急倾斜煤层的综采设备，实现其综合机械化采煤对保障井下工人安全、提高煤炭产量具有重大现实意义。实践证明，急倾斜煤层开采的关键在于设备的适应性；由于急倾斜煤层开采工作面对煤矿机械设备的适应性要求高、难度大，现有设备无法满足要求。急倾斜煤层菱形液压支架的开发能够改变急倾斜煤层的开采现状，有效合理的利用煤炭资源，符合建设节约型社会的要求，该发明的研制填补了我国急倾斜煤层综采支护领域空白。
发明内容为适应急倾斜煤层俯伪斜布置方式的采煤工艺特点，通过采场围岩运动特点及其控制规律下综采液压支架受力状况的研究，发明一种急倾斜煤层开采工作面菱形液压支架。所述菱形支架紧密结合采煤方法和设备配套特点，将传统的四连杆稳定机构拆分为两部分，同时将顶梁和底座设计为菱形结构，形成稳定的梁端距和行人空间。本发明的特征在于将液压支架的四连杆结构拆分为前后两部分，两个立柱前后错动布置；同时将顶梁和底座设计为菱形形状。支架的顶梁与掩护梁的铰接孔拆分为前后两部分，掩护梁为分体式结构，底座与前后连杆的铰接孔拆分为前后部分。这样，菱形液压支架的稳定结构由前后错开的四连杆机构构成，使得顶梁呈菱形形状，有利于减小液压支架顶梁支护面积，提高支护强度。菱形底座增大了底板接触面积，结构适应性强，稳定性好。由于急倾斜煤层中支架始终受到来自于工作面后部上方矸石的作用，前后错开的四连杆机构能够有效的阻止俯伪斜条件下后部上方矸石对支架的冲击，使得支架在支撑和移架两个状态，作用于其后部防护板的作用力都能够有效的被立柱承担，防止支架立柱因承受斜拉力的作用而发生破坏。整架系统运动灵活方便，自动化程度高，操纵方便省力，工作效率高。急倾斜煤层开采过程中，煤层倾角达55 69°，工作面上部煤壁向下的倾斜分力较大，易造成漏顶或煤壁片帮，滚落的矸石煤块严重威胁工作面下方向人员安全。菱形液压支架为适应急倾斜煤层俯伪斜开采工艺，在综采工作面设备配套时充分考虑了设备间的尺寸配合关系，做好切眼和工作面之间的矸石防护，为工作面提供了安全可靠的工作空间。在急倾斜煤层俯伪斜开采的工艺中，菱形支架需要完成从下至上顺序移架，要求输送机水平推进，不得下滑，还要克服推溜产生的刮板输送机窜动。同时，急倾斜煤层俯伪斜开采工作面用菱形液压支架适应急倾斜工作面倾角不同、工作面起伏变化的地质特点，可保持恒定的控顶距。支架结构简单紧凑，重量轻，利于移架和搬运作业。支架具有 支护侧面围岩和支护工作面顶板的双重功能，属于掩护、支护型液压支架。
图I是急倾斜煤层俯伪斜开采工作面菱形液压支架结构示意图图2是急倾斜煤层俯伪斜开采工作面菱形液压支架的底座俯视图图3是急倾斜煤层俯伪斜开采工作面菱形液压支架的顶梁俯视图图4是急倾斜煤层俯伪斜开采工作面菱形液压支架的综采配套俯视图图5是急倾斜煤层俯伪斜开采工作面菱形液压支架的顶梁与立柱装配示意图其中I :顶梁，2 :立柱，3 :平衡调节油缸，4 :掩护梁，5 :底座，6 :前连杆，7 :后连杆，8 :输送机调节油缸，9 :侧护板。
具体实施方式
参见图I、图2、图3、图5所示急倾斜煤层俯伪斜开采工作面急倾斜煤层菱形液压支架，主要包括立柱2及其两端分别铰接的顶梁I和底座5，立柱2使支架的最大高度达到设计要求。2根立柱2成前后两排错开布置；图2和图3为菱形液压支架的底座和顶梁俯视图，顶梁和底座均设计为菱形结构，与之铰接的左右四连杆稳定机构随之错动为前后部分。顶梁和底座借助于四连杆稳定结构的前后错动布置实现支护强度的最大化，同时有效阻止上部矸石在移架过程中的窜入。掩护梁4侧部设有侧护板9，供架间密封和防倒之用；输送机调节油缸8实现输送机防滑位置调整；图4为急倾斜煤层俯伪斜开采工作面菱形液压支架的综采配套俯视图。急倾斜煤层俯伪斜开采工作面菱形液压支架除具有普通四连杆掩护液压支架特点和性能外，还通过铰接于顶梁和掩护梁的平衡调节油缸3实现支架状态调整，增强了稳定机构的强度，菱形顶梁可保证稳定的梁端距，防止片帮冒顶；菱形底座保持了液压支架前部行人通道的畅通，增大了工作面通风断面、降低了风阻、为工作面瓦斯稀释，提高生产效率提供了基本保证，有利于实现工作面安全高效生产。
权利要求1.急倾斜煤层俯伪斜开采工作面菱形液压支架，其特征在于液压支架由顶梁、底座、掩护梁、四连杆稳定机构和立柱组成，四连杆稳定结构拆分为前后两部分，两个立柱前后错动布置；支架顶梁和底座均设计为菱形结构，顶梁后端与掩护梁铰接，掩护梁与连杆、底座铰接，掩护梁拆分为与顶梁和四连杆适应的左右两部分分体结构；急倾斜煤层俯伪斜开采工作面菱形液压支架整体中心距可以随输送机溜槽进行调整。
2.如权利要求I所述的急倾斜煤层俯伪斜开采工作面菱形液压支架，其特征在于支架的菱形顶梁和底座可配合采煤机、刮板输送机倾斜布置，从而形成稳定的梁端距和一致的行人空间。
3.如权利要求I所述的急倾斜煤层俯伪斜开采工作面菱形液压支架，其特征在于铰接于顶梁和掩护梁间的平衡调节油缸布置于菱形支架的中部或者两侧。
4.如权利要求I所述的急倾斜煤层俯伪斜开采工作面菱形液压支架，其特征在于所述的急倾斜煤层菱形综采液压支架顶梁和掩护梁设置单侧或双侧侧护板。
专利摘要本实用新型涉及一种急倾斜煤层俯伪斜开采工作面菱形液压支架。其特征在于液压支架由顶梁、底座、掩护梁、四连杆稳定机构和立柱组成，四连杆稳定结构拆分为前后两部分，两个立柱前后错动布置；支架顶梁和底座均设计为菱形结构，顶梁后端与掩护梁铰接，掩护梁与连杆、底座铰接，掩护梁拆分为与顶梁和四连杆适应的左右两部分分体结构；急倾斜煤层俯伪斜开采工作面菱形液压支架整体中心距可以随输送机溜槽进行调整。支架结构简单紧凑，重量轻，利于移架和搬运作业。支架具有支护侧面围岩和支护工作面顶板的双重功能，属于掩护、支护型液压支架。
文档编号E21D23/03GK202690100SQ20112036738
公开日2013年1月23日 申请日期2011年9月30日 优先权日2011年9月30日
发明者王国法, 宁桂峰, 曾明胜, 刘新华, 宋智鹰, 王彪谋, 李提建, 赵志礼, 杜忠孝 申请人:天地科技股份有限公司