适用于复杂煤层开采的采煤设备的制作方法

本实用新型涉及一种适用于复杂煤层开采的采煤设备，属于采煤装备技术领域。

背景技术：

随着煤炭的不断开采，半煤岩煤层、夹矸煤层、硬包裹体煤层等复杂煤层储量在我国煤炭可采储量中所占比例已达到30％左右，这些煤层是煤岩混合体，硬度多变且断层多，使用传统采煤装备正常截割时由于不具有调整适应能力，对截齿的损伤非常大，不但能耗加大，也严重降低了采煤效率。为了保证开采煤层顺利，传统的解决办法预先爆破降低煤层致密度，然后再进行开采；其工序包括：打眼→装药→设备及人员撤离→引爆→排气(有害气体)及除尘→设备及人员返回→二次破碎(或二次爆破)、装运、清理等，一方面过程较为复杂，另一方面容易对工作面人员、设备造成伤害或损坏，进一步降低生产效率。因此，国家安全监督管理总局“十三五科技强安专项”中提出了在煤炭生产领域开展“机械化换人、自动化减人”的目标，减少或杜绝人工打眼、放炮开采。基于此，研究新型的采煤设备和采煤方法是当务之急。

技术实现要素：

针对上述现有技术存在的问题，本实用新型的目的是提供一种在不增加采煤过程正常损耗、保证施工安全的同时能够开采复杂煤层，且能够提高煤层采煤效率的适用于复杂煤层开采的采煤设备。

为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案是：一种适用于复杂煤层开采的采煤设备，包括采煤机本体，所述采煤机本体两端分别活动连接设有摇臂，采煤机本体中部向一侧延伸设有落煤装煤部，且采煤机本体两端的摇臂上分别对称式设有凿岩涨裂装置，所述凿岩涨裂装置分别通过旋转伸缩机构固定到摇臂端部上表面安装的固定座上，且凿岩涨裂装置与落煤装煤部向采煤机本体同一侧延伸，凿岩涨裂装置完全伸出时，其前端至工作面之间的距离小于落煤装煤部前端至工作面之间的距离；所述凿岩涨裂装置包括凿岩部件和涨裂部件，且凿岩部件和涨裂部件安装在与落煤装煤部同侧延伸的固定架上；

所述凿岩部件包括支撑架Ⅰ、滑轨Ⅰ、定位导向板Ⅰ、凿岩机、钻杆；滑轨Ⅰ通过支撑架Ⅰ沿固定架的延伸方向固定安装在固定架上表面；定位导向板Ⅰ架设在滑轨Ⅰ的外端，定位导向板Ⅰ上设有与钻杆尺寸配合的导向孔；钻杆一端穿过定位导向板Ⅰ的导向孔架设在定位导向板Ⅰ上、且后端安装在凿岩机上；凿岩机通过与其固定安装连接的、且与滑轨Ⅰ配合的滑块Ⅰ架设在滑轨Ⅰ上；凿岩机由伸缩部件Ⅰ驱动沿滑轨Ⅰ移动；

所述涨裂部件包括支撑架Ⅱ、滑轨Ⅱ、定位导向板Ⅱ、涨裂器；滑轨Ⅱ通过支撑架Ⅱ沿固定架的延伸方向固定设置在固定架侧面；定位导向板Ⅱ架设在滑轨Ⅱ的前端，定位导向板Ⅱ上设有与涨裂器的楔顶块外径尺寸配合的导向孔；涨裂器的楔顶块穿过定位导向板Ⅱ的导向孔架设在定位导向板Ⅱ上、且后端安装在涨裂器上；涨裂器通过与其固定安装连接的、且与滑轨Ⅱ配合的滑块Ⅱ架设在滑轨Ⅱ上；涨裂器由伸缩部件Ⅱ驱动沿滑轨Ⅱ移动；

所述旋转伸缩机构包括箱体、调整液压马达、调整液压缸和回转液压马达；所述箱体内设有齿轮，齿轮由液压马达驱动旋转，固定架底面沿其延伸方向设有支撑轨道，所述箱体卡接配合在支撑轨道上，且齿轮与支撑轨道内设置的齿条相啮合，箱体底端与调整液压马达的输出轴固定安装连接；调整液压马达的壳体一端与回转液压马达的壳体一端铰接连接，调整液压马达的壳体另一端通过调整液压缸与回转液压马达的壳体另一端连接；回转液压马达的输出轴连接至固定座的侧面。

优选的，所述伸缩部件Ⅰ包括链传动组件Ⅰ，伸缩部件Ⅱ包括链传动组件Ⅱ，链传动组件Ⅰ的传动链通过链轮架设在滑轨Ⅰ上，且与滑块Ⅰ连接，所述链轮由马达驱动；链传动组件Ⅱ的传动链通过链轮架设在滑轨Ⅱ上、且与滑块Ⅱ连接，马达安装在滑轨Ⅱ上，且其输出轴与链轮同轴连接。

优选的，所述落煤装煤部为螺旋叶片式截割滚筒，所述螺旋叶片式截割滚筒通过调节摇臂连接到采煤机本体上。

优选的，所述钻杆中心至回转液压马达输出轴的中心之间的回转半径尺寸与所述的涨裂器的楔顶块中心至回转液压马达输出轴的中心之间的回转半径尺寸匹配相同。

本实用新型将采煤效率高的采煤设备与具有涨裂功能的部件有机结合，能够在煤层断面上先由凿岩机系统在工作面上打孔形成自由面，然后通过使用涨裂器进行涨裂以降低煤层的抗压强度，进而由落煤装煤部上的滚筒进行落煤和装煤，滚筒采取中间放置的形式，高度可调，以此来代替炮采工艺实现机械化作业。凿岩涨裂装置能实现多自由度的运动，满足各种角度、位置、姿态打孔和涨裂的需要，同时两个凿岩涨裂装置同时工作，与高效的截割落煤设备相结合，大大提高了采煤效率。

本实用新型可以实现除炮采以外的机械化开采，不需要人力、提高了煤层开采的安全系数。其结构紧凑，采煤效率高，由于在采煤前预先降低煤层的抗压强度，避免出现采煤吃力的状况，不会由于煤层复杂额外增加煤机功耗、减少了对截割部的损耗；且凿岩涨裂装置姿势调整灵活，可最大限度的满足一次采全高的采煤需求，具有广泛的实用性；采煤后可以直接输出至刮板输送机，整体缩短了采煤过程所需的时间，可用于半煤岩煤层、夹矸煤层、硬包裹体煤层的开采，有效提高了开采效率。

附图说明

图1是本实用新型的总装示意图；

图2是本实用新型凿岩涨裂装置安装连接的示意图；

图3是本实用新型凿岩涨裂装置的结构示意图；

图中：1、落煤装煤部，1-1、螺旋叶片式截割滚筒，2、凿岩涨裂装置，2-1、螺栓，2-2、固定座，2-3、回转液压马达，2-4、调整液压缸，2-5、调整液压马达，2-6、箱体，2-7、齿轮，2-8、液压马达，2-9、支撑轨道，2-10、齿条，2-11、固定架，2-12、支撑架Ⅰ，2-13-1、滑轨Ⅰ，2-13-2、定位导向板Ⅰ，2-14、链传动组件Ⅰ，2-15、支撑架Ⅱ，2-16-1、滑块Ⅱ，2-16-2、涨裂器，2-17-1、钻杆，2-17-2、凿岩机，2-17-3、滑块Ⅰ，2-18-1、滑轨Ⅱ，2-18-2、定位导向板Ⅱ，2-19、马达，2-20、链传动组件Ⅱ，3、采煤机本体，4、摇臂。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型作进一步详细说明。

如图所示，一种适用于复杂煤层开采的采煤设备，包括采煤机本体3，所述采煤机本体3两端分别活动连接设有摇臂4，采煤机本体3中部向一侧延伸设有落煤装煤部1，且采煤机本体3两端的摇臂4上分别对称式设有凿岩涨裂装置2，所述凿岩涨裂装置2分别通过旋转伸缩机构固定到固定座2-2上，所述固定座2-2通过螺栓2-1安装在与其同侧的摇臂4端部上表面，且凿岩涨裂装置2与落煤装煤部1向采煤机本体3同一侧延伸，凿岩涨裂装置2完全伸出时，其前端至工作面之间的距离小于落煤装煤部1前端至工作面之间的距离；所述凿岩涨裂装置2包括凿岩部件和涨裂部件，且凿岩部件和涨裂部件安装在与落煤装煤部1同侧延伸的固定架2-11上；

所述凿岩部件包括支撑架Ⅰ2-12、滑轨Ⅰ2-13-1、定位导向板Ⅰ2-13-2、凿岩机2-17-2、钻杆2-17-1；滑轨Ⅰ2-13-1通过支撑架Ⅰ2-12沿固定架2-11的延伸方向固定安装在固定架2-11上表面；定位导向板Ⅰ2-13-2架设在滑轨Ⅰ2-13-1的外端，定位导向板Ⅰ2-13-2上设有与钻杆2-17-1尺寸配合的导向孔；钻杆2-17-1一端穿过定位导向板Ⅰ2-13-2的导向孔架设在定位导向板Ⅰ2-13-2上、且后端安装在凿岩机2-17-2上；凿岩机2-17-2通过与其固定安装连接的、且与滑轨Ⅰ2-13-1配合的滑块Ⅰ2-17-3架设在滑轨Ⅰ2-13-1上；凿岩机2-17-2由伸缩部件Ⅰ驱动沿滑轨Ⅰ2-13-1移动；

所述涨裂部件包括支撑架Ⅱ2-15、滑轨Ⅱ2-18-1、定位导向板Ⅱ2-18-2、涨裂器2-16-2；滑轨Ⅱ2-18-1通过支撑架Ⅱ2-15沿固定架2-11的延伸方向固定设置在固定架2-11侧面；定位导向板Ⅱ2-18-2架设在滑轨Ⅱ2-18-1的前端，定位导向板Ⅱ2-18-2上设有与涨裂器2-16-2的楔顶块外径尺寸配合的导向孔；涨裂器2-16-2的楔顶块穿过定位导向板Ⅱ2-18-2的导向孔架设在定位导向板Ⅱ2-18-2上、且后端安装在涨裂器2-16-2上；涨裂器2-16-2通过与其固定安装连接的、且与滑轨Ⅱ2-18-1配合的滑块Ⅱ2-16-1架设在滑轨Ⅱ2-18-1上；涨裂器2-16-2由伸缩部件Ⅱ驱动沿滑轨Ⅱ2-18-1移动；

所述旋转伸缩机构包括箱体2-6、调整液压马达2-5、调整液压缸2-4和回转液压马达2-3；所述箱体2-6内设有齿轮2-7，齿轮2-7由液压马达2-8驱动旋转，固定架2-11底面沿其延伸方向设有支撑轨道2-9，所述箱体2-6卡接配合在支撑轨道2-9上，且齿轮2-7与支撑轨道2-9内设置的齿条2-10相啮合，箱体2-6底端与调整液压马达2-5的输出轴固定安装连接；调整液压马达2-5的壳体一端与回转液压马达2-3的壳体一端铰接连接，调整液压马达2-5的壳体另一端通过调整液压缸2-4与回转液压马达2-3的壳体另一端连接；回转液压马达2-3的输出轴连接至固定座2-2的侧面。

利用本实用新型进行采煤工作时，当遇到复杂煤层时，驱动液压马达2-8正转，使齿条2-10与齿轮2-7相对运动，齿条2-10带动与其固定在一起的固定架2-11及凿岩涨裂装置2整体向煤壁工作面伸出，此时通过驱动摇臂4、回转液压马达2-3、调整液压马达2-5和调整液压缸2-4的配合调整实现凿岩涨裂装置2六个自由度的运动以满足各种角度、位置、姿态打孔和涨裂的需要；特别地，先控制摇臂4将凿岩涨裂装置2摇动到需要涨裂的高度，配合驱动调整液压马达2-5和调整液压缸2-4，可以使凿岩部件和涨裂部件完全垂直于工作面某一位置，然后通过依次控制凿岩部件和涨裂部件的伸缩部件Ⅰ和伸缩部件Ⅱ，可以实现凿岩部件与涨裂部件根据需要向煤壁侧伸出进行循环工作。涨裂的具体操作是：伸缩部件Ⅰ带动凿岩机2-17-2向煤壁侧伸出使钻杆2-17-1贴近工作面，利用钻杆2-17-1进行打孔；打孔结束后，控制钻杆2-17-1缩回，驱动回转液压马达2-3旋转，使涨裂器2-16-2对准打好的钻孔，伸缩部件Ⅱ带动涨裂器2-16-2向煤壁侧伸出使涨裂器2-16-2的楔顶块前端贴近工作面，驱动涨裂器2-16-2对打好的钻孔进行涨裂，涨裂后伸缩部件Ⅱ带动涨裂器2-16-2缩回，经打孔和涨裂后煤层的抗压强度大大降低；通过摇臂4带动凿岩涨裂装置2移动到同一煤壁的不同位置，实现多位置的钻孔和涨裂，完成对煤壁侧所有预设位置的钻涨工作后，驱动液压马达2-8反转，使齿条2-10与齿轮2-7相对运动，带动固定架2-11及凿岩涨裂装置2缩回，此时启动落煤装煤部1的螺旋叶片式截割滚筒1-1进行截割和输煤，再经刮板输送机输出，此时凿岩涨裂装置2整体不影响螺旋叶片式截割滚筒1-1的工作，一个工位的煤开采完毕后，控制采煤机本体3继续向前移动继续开采。

本实用新型在开采时可选的方式灵活，当开采结构简单的煤层时，驱动液压马达2-8反转，使齿条2-10与齿轮2-7相对运动，带动固定架2-11及凿岩涨裂装置2缩回，同时使钻杆2-17-1和涨裂器2-16-2向采煤机本体3缩回，只利用落煤装煤部1的螺旋叶片式截割滚筒1-1进行截割和输煤，再经刮板输送机输出，此时凿岩涨裂装置2整体不影响螺旋叶片式截割滚筒1-1的工作，且省略了涨裂的步骤。

本实用新型，通过改变凿岩部件的支撑架Ⅰ2-12的高度，可以调整仅当回转液压马达2-3转动时钻杆2-17-1在工作面上所打的一组孔的半径；通过调整支撑架Ⅰ2-12和支撑架Ⅱ2-15的安装角度，可以改变仅当回转液压马达2-3转动时凿岩机系统所钻的孔是涨裂系统进行涨裂的下一个孔。

作为本实用新型的一种实施方式，所述伸缩部件Ⅰ包括链传动组件Ⅰ2-14，伸缩部件Ⅱ包括链传动组件Ⅱ2-20，链传动组件Ⅰ2-14的传动链通过链轮架设在滑轨Ⅰ2-13-1上，且与滑块Ⅰ2-17-3连接，所述链轮由马达(图中未示出)驱动；链传动组件Ⅱ2-20的传动链通过链轮架设在滑轨Ⅱ2-18-1上、且与滑块Ⅱ2-16-1连接，马达2-19安装在滑轨Ⅱ2-18-1上，且其输出轴与链轮同轴连接。通过控制马达的旋转可以驱动链轮带动传动链和凿岩机2-17-2前后移动，通过控制马达2-19的旋转可以驱动链轮带动传动链和涨裂器2-16-2前后移动。

本实用新型所述落煤装煤部1可以选择为螺旋叶片式截割滚筒1-1，所述螺旋叶片式截割滚筒1-1通过调节摇臂连接到采煤机本体3上。螺旋叶片式截割滚筒1-1可以提高截割效率，并且叶片旋转过程中可以将截割下来的煤块统一输送；螺旋叶片式截割滚筒1-1高度可以调节，可以满足一次采全高的要求，提高了采煤效率。

作为本实用新型优选的方案，所述钻杆2-17-1中心至回转液压马达2-3输出轴的中心之间的回转半径尺寸与所述的涨裂器2-16-2的楔顶块中心至回转液压马达2-3输出轴的中心之间的回转半径尺寸匹配相同。通过控制回转液压马达2-3输出轴的旋转即可实现钻杆2-17-1钻好的孔与涨裂部件的涨裂孔准确同心定位，即当钻杆2-17-1完成钻孔并缩入后只需控制回转液压马达2-3输出轴旋转适当角度即可使涨裂器2-16-2的楔顶块正对已完成的钻孔，控制楔顶块穿入已完成的钻孔内进行涨裂即可。