工作面底板组件及利用工作面底板组件的工作面支架安装回撤方法与流程

本发明涉及矿井开采的技术领域，尤其涉及一种工作面底板组件及利用工作面底板组件的工作面支架安装回撤方法。

背景技术：

井工矿采煤工作面的安装回撤是煤矿安全生产的重点工作，也是矿井生产成本管理的重点。高产高效矿井必须使用先进的无轨胶轮车安装回撤工作面才能高效，而对于倾斜煤层采煤工作面无轨胶轮车受爬坡角度限制不能使用。目前，各矿井通过在工作面通道的底板上先施工混凝土地坪，利用绞车将支架拖拽至工作面上口再使用无轨胶轮车进行安装或回收。由于倾斜工作面地坪施工受运输环节、底板平整度、通道底板硬度、混凝土养护时间等影响(200米长工作面最快需要7天)，工作面安装回撤进度受到很大限制，回收安装工期延长不仅严重影响矿井经济效益，也给工作面采空区自然发火的防治带来很大的压力。同时安装回撤工作面支架与底板多次反复摩擦，工作面局部地坪容易发生松动损坏现象，易造成支架回撤(安装)到此处出现受力不均衡，出现歪斜倒架等风险。一旦地坪损坏从安全角度就需要停止安装回撤工作进行混凝土修补，有时也采用铺设一整块钢板，四周用锚杆固定来修复破损的地坪。由于支架重量大，局部修补使用效果非常差。随着聚氨酯高分子材料在煤矿中的应用，聚氨酯高分子材料制成地板铺设也在倾斜煤层工作面进行了试用，在使用过程中其铺设对底板平整度的要求非常高，在凹凸不平的底板上使用其耐压性很差。聚氨酯高分子材料每一段接头之间相互连接不顺畅，造成聚氨酯高分子材料被拉扯，出现断开、错差等现象，处理起来比施工混凝土地坪还困难，没有达到快速安装回撤目的。

目前所采用的安装回撤工作面通道底板处理方法都不同程度的存在施工工期长，生产成高，安全不可靠，煤层自然发火等问题。特别是煤层自然发火期较短的回撤工作面，使用回收工期长必然导致工作面自然发火而被迫封闭的严重后果。工作面安装回撤通道底板常用施工混凝土地坪的方式，从混凝土运输、铺设到养护等工序，一般整个工期需要10天，而且可靠性差，回撤过程中局部易损坏，处理困难。聚氨酯高分子材料制作成底板虽然轻便，但对底板平整度的要求太高，在凹凸不平的通道路面耐压性差，易出现裂隙破坏，并且材料每段之间没有快速衔接口，板材间不能形成链接整体，易滑动变形，影响工作面安装回撤速度，而且聚氨酯高分子材料底板复用率低，通过井下使用达不到设计使用目的，在试用一个安装回撤面后就不能二次复用，并且项目效率没有提高。

综上所述，有必要设计一种抗压强度高，铺设连接简单快速，对铺设环境和底板平整度要求不高且成本低廉的工作面底板组件及利用工作面底板组件的工作面支架安装回撤方法。

技术实现要素：

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种抗压强度高，铺设连接简单快速，对铺设环境和底板平整度要求不高且成本低廉的工作面底板组件及利用工作面底板组件的工作面支架安装回撤方法。

本发明提供一种工作面底板组件，包括上端部履带、上过渡履带、多块中间履带、下过渡履带和下端部履带；

所述上端部履带上开设有上锚杆固定孔，通过锚杆插入到所述上锚杆固定孔中与底板固定；

所述上过渡履带的上侧边通过第一销轴与所述上端部履带的下侧边连接，所述上过渡履带的下侧边通过剪切销与最上端的所述中间履带的上侧边连接；

多块所述中间履带顺次连接，相邻所述中间履带之间通过所述剪切销连接；

最下端的所述中间履带的下侧边通过所述剪切销与所述下过渡履带的上侧边连接，所述下过渡履带的下侧边通过第二销轴与所述下端部履带的上侧边连接；

所述下端部履带上开设有下锚杆固定孔，通过锚杆插入所述下锚杆固定孔中与底板固定。

进一步地，所述工作面底板组件还包括特殊履带，所述特殊履带位于上下相邻的两块所述中间履带之间，每条所述特殊履带连接两列所述中间履带，所述特殊履带的左右两端均开设有中部锚杆固定孔，通过所述锚杆插入到所述中部锚杆固定孔中与所述底板固定。

进一步地，沿工作面底板的长度方向每隔20m～30m安装一条所述特殊履带，所述特殊履带的两端突出于所述中间履带的端部的长度为300mm。

进一步地，所述工作面底板组件还包括履带回收连接板，所述履带回收连接板的上侧边和下侧边均开设有多个预留销孔，所述履带回收连接板的上侧边与两个所述下过渡履带的下侧边连接，所述下过渡履带的上侧边与所述中间履带的下侧边连接，所述履带回收连接板的下侧边用于连接两个掩护支架推移头。

本发明还提供一种利用上述任一项所述工作面底板组件的工作面支架安装回撤方法，包括以下步骤：

工作面支架安装前，从上往下依次铺设所述工作面底板组件；

工作面支架安装时，将待安装支架拉移到所述工作面底板组件上，并沿着所述工作面底板组件的长度方向牵引至待安装处，进行调向安装；

所述工作面支架安装后，对所述工作面底板组件自下而上逐节进行解体回收；

工作面支架回撤前，从上往下依次再次铺设所述工作面底板组件；

工作面支架回撤时，沿所述工作面底板组件将待回收支架拉移到工作面上口回收。

进一步地，所述工作面支架回撤时，沿所述工作面底板组件将待回收支架拉移到工作面上口回收的步骤，进一步包括以下步骤：

步骤501：自下而上将第一台支架抽出调向后，形成第一掩护支架，第二台支架抽出调向后，形成第二掩护支架，第三台支架抽出调向后，利用绞车将第三台支架拉移至铺好的所述工作面底板组件上，并拉移至工作面上口，再利用绞车调向后进行回收；

步骤502：自下而上逐节拆除所述工作面底板组件至第四台支架的下方，安装所述下过渡履带和履带回收连接板，所述履带回收连接板与掩护支架推移头连接；

步骤503：将第四台支架沿着步骤502铺好的所述工作面底板组件拉移至工作面上口回收；

步骤504：然后逐节拆除所述下过渡履带上方的所述中间履带，至下一台待回收支架的下方，然后连接该处的所述中间履带与所述下过渡履带；

步骤505：将下一台待回收支架沿着步骤504铺好的所述工作面底板组件拉移至工作面上口回收；

步骤506：重复步骤504和505，直到回收至工作面上口的待回收支架处，整体进行拆除回收。

进一步地，所述工作面支架安装前，从上往下依次铺设所述工作面底板组件的步骤，进一步包括以下步骤：

在工作面上部靠近绞车位置，将所述锚杆插入到所述上端部履带的所述上锚杆固定孔中与所述底板固定；

利用所述第一销轴将所述上端部履带的下侧边与所述上过渡履带的上侧边连接；

利用所述剪切销将所述上过渡履带的下侧板与最上端的所述中间履带的上侧边连接；

将多块所述中间履带顺次连接，相邻所述中间履带之间通过所述剪切销连接；

利用所述剪切销将最下端的所述中间履带的下侧边与所述下过渡履带的上侧边连接；

利用所述第二销轴将所述下过渡履带的下侧边与所述下端部履带的上侧边连接；

将所述锚杆插入所述下端部履带的所述下锚杆固定孔中与所述底板固定。

进一步地，所述工作面支架安装前，所述下端部履带安装在超过工作面下口的第一台支架300mm的位置处。

采用上述技术方案后，具有如下有益效果：

本发明通过不同的履带铺设在工作面底板上形成工作面底板组件，用于工作面支架的安装回撤方法，能实现支架安全快速的安装和回撤。另外，履带本身具有抗压强度高，铺设连接简单快速，对铺设环境和底板平整度要求不高且成本低廉的优点。

附图说明

参见附图，本发明的公开内容将变得更易理解。应当理解：这些附图仅仅用于说明的目的，而并非意在对本发明的保护范围构成限制。图中：

图1是本发明一实施例中工作面底板组件的上半部分的结构示意图；

图2是本发明一实施例中工作面底板组件的中段部分的结构示意图；

图3是本发明一实施例中工作面底板组件的下半部分的结构示意图；

图4是本发明另一实施例中工作面底板组件的下半部分的结构示意图；

图5是本发明又一实施例中工作面支架安装回撤方法中工作支架安装前的示意图；

图6是本发明又一实施例中工作面支架安装回撤方法中工作面支架安装时的示意图；

图7是本发明又一实施例中工作面支架安装回撤方法中工作面支架回撤时的示意图。

附图标记对照表：

10-待安装支架20-待回收支架30-牵引绞车

40-调向绞车50-下放绞车60-已安装支架

70-回收绞车80-待回撤支架

1-上端部履带2-上过渡履带3-中间履带

4-下过渡履带5-下端部履带6-特殊履带

7-履带回收连接板

11-上锚杆固定孔21-第一销轴31-剪切销

41-第二销轴51-下锚杆固定孔61-中部锚杆固定孔

71-预留销孔72-掩护支架推移头73-推移销

74-掩护支架推移梁l-履带安装中心线

具体实施方式

下面结合附图来进一步说明本发明的具体实施方式。

容易理解，根据本发明的技术方案，在不变更本发明实质精神下，本领域的一般技术人员可相互替换的多种结构方式以及实现方式。因此，以下具体实施方式以及附图仅是对本发明的技术方案的示例性说明，而不应当视为本发明的全部或视为对发明技术方案的限定或限制。

在本说明书中提到或者可能提到的上、下、左、右、前、后、正面、背面、顶部、底部等方位用语是相对于各附图中所示的构造进行定义的，它们是相对的概念，因此有可能会根据其所处不同位置、不同使用状态而进行相应地变化。所以，也不应当将这些或者其他的方位用语解释为限制性用语。

如图1和图3所示，工作面底板组件，包括上端部履带1、上过渡履带2、多块中间履带3、下过渡履带4和下端部履带5；

上端部履带1上开设有上锚杆固定孔11，通过锚杆插入到上锚杆固定孔11中与底板固定；

上过渡履带2的上侧边通过第一销轴21与上端部履带1的下侧边连接，上过渡履带2的下侧边通过剪切销31与最上端的中间履带3的上侧边连接；

使用3根锚杆固定在底板上，利用锚杆托板将上端部履带1压紧安装，使用φ30mm的第一销轴21通过连接销孔与上过渡履带2连接，并上紧螺帽。第一销轴21沿垂直于图1的纸面方向，该方向与锚杆的插入方向相互平行。剪切销31沿图1的左右方向，该方向与底板的方向相互平行，与第一销轴21相互垂直。

多块中间履带3顺次连接，相邻中间履带3之间通过剪切销31连接，剪切销31为高强度销子，销子长度为500mm，孔径为φ200mm，中间履带3可以使用废旧综掘机履带；

最下端的中间履带3的下侧边通过剪切销31与下过渡履带4的上侧边连接，下过渡履带4的下侧边通过第二销轴41与下端部履带5的上侧边连接；

第二销轴41与第一销轴41的结构相同，也是与锚杆的插入方向相互平行。

下端部履带5上开设有下锚杆固定孔51，通过锚杆插入下锚杆固定孔51中与底板固定。

进一步地，如图2所示，工作面底板组件还包括特殊履带6，特殊履带6位于上下相邻的两块中间履带3之间，每条特殊履带6连接两列中间履带3，特殊履带6的左右两端均开设有中部锚杆固定孔61，通过锚杆插入到中部锚杆固定孔61中与底板固定。

工作面底板组件从上到下包括了两列履带组，每组履带组包括上端部履带1、上过渡履带2、多块中间履带3、下过渡履带4和下端部履带5，沿长度方向每间隔一定距离利用一根特殊履带6连接两列履带组。

具体为，根据履带铺设的距离和安装通道底板的起伏情况，沿工作面底板的长度方向每隔20m～30m安装一条特殊履带6，特殊履带6的两端突出于中间履带3的端部的长度为300mm。或者在底板相对起伏的变坡位置，安装一根特殊履带6，特殊履带6中间使用硬链接，将两条履带进行连接；两侧分别加长300mm，并预留了中部锚杆固定孔61，利用锚杆在两侧进行固定，从而减小和控制支架在履带上滑移时的摆动。

如图4所示，本发明的另一实施例中，在工作面支架回撤时，工作面底板组件的下半部分不连接下端部履带5，而是改为连接履带回收连接板7，履带回收连接板7的上侧边和下侧边均开设有多个预留销孔71，履带回收连接板7的上侧边与两个下过渡履带4的下侧边连接，下过渡履带4的上侧边与中间履带3的下侧边连接，履带回收连接板7的下侧边用于连接两个掩护支架推移头72。

掩护支架推移头72下方连接掩护支架推移梁74，掩护支架推移头72通过推移销73与履带回收连接板7的下侧边连接。

本发明还提供一种利用上述任一种工作面底板组件的工作面支架安装回撤方法，包括以下步骤：

步骤1之前，如图5所示，由于工作面支架采用自下而上的安装工序，使用绞车拖运下放待安装支架10。工作面切眼施工完毕，清理底板的浮渣。在设计位置安装好调向绞车40和下放绞车50后，再铺设履带。

步骤1：工作面支架安装前，从上往下依次铺设工作面底板组件；

步骤1进一步包括以下步骤：

如图5所示，根据履带安装中心线l位置和支架底座尺寸确定履带铺设的位置，确保履带铺设在下放的待安装支架10的两侧底座中部。

步骤101：根据安装确定的履带位置，在工作面上部靠近绞车位置，将锚杆插入到上端部履带1的上锚杆固定孔11中与底板固定；

步骤102：利用第一销轴21将上端部履带1的下侧边与上过渡履带2的上侧边连接；

步骤103：利用剪切销31将上过渡履带2的下侧板与最上端的中间履带3的上侧边连接；

步骤104：将多块中间履带3顺次连接，相邻中间履带3之间通过剪切销31连接；

步骤105：在上下相邻的两块中间履带3之间连接特殊履带6，通过锚杆插入到中部锚杆固定孔61中与底板固定；

步骤106：利用剪切销31将最下端的中间履带3的下侧边与下过渡履带4的上侧边连接；

步骤107：利用第二销轴41将下过渡履带4的下侧边与下端部履带5的上侧边连接；

步骤108：将锚杆插入下端部履带5的下锚杆固定孔51中与底板固定。

具体为，工作面支架安装前，根据工作面长度和工作面下口的第一台支架安装调向位置来确定下端部履带5安装的位置，工作面底板组件安装长度超过工作面下口的第一台支架300mm的位置为宜。在超过工作面下口的第一台支架300mm处，安装下过渡履带4，用第二销轴41将下端部履带与下过渡履带4连接，利用锚杆将下端部履带5进行固定。

步骤2：工作面支架安装时，将待安装支架10拉移到工作面底板组件上，并沿着工作面底板组件的长度方向牵引至待安装处，进行调向安装；

具体为，如图6所示，待安装支架10运输至工作面上口，利用牵引绞车30配合调向绞车40和下放绞车50，将待安装支架10拉移到工作面底板组件上，使支架底座两侧分别压在铺设的2两列履带组上。然后利用工作面绞车将待安装支架10沿着铺好的工作面底板组件牵引至待安装处，进行调向安装。安装时可在待安装支架10下部的履带上，安设卡阻器，防止待安装支架10顺着履带下滑，起到限位作用。

步骤3：工作面支架安装后，对工作面底板组件自下而上逐节进行解体回收；

若安装支架和工作面三机同步进行，可在安装前部刮板输送机时，自下而上逐段回收；也可以在工作面安装完毕向前推进时，在支架和前部刮板输送机之间的推移梁处进行回收。

步骤4：工作面支架回撤前，从上往下依次再次铺设工作面底板组件；

工作面切眼施工完毕，清理底板上较大和较为松软的浮渣。在安装调向绞车40和回收绞车70后，按照步骤101-108的顺序安装履带。

但是，与步骤108不同的是，下端部履带5的安装位置在工作面自下而上第三台支架下方侧300mm左右处进行固定。

步骤5：工作面支架回撤时，沿工作面底板组件将待回收支架20拉移到工作面上口回收。

如图7所示，步骤5进一步包括以下步骤：

步骤501：自下而上将第一台支架抽出调向后，形成第一掩护支架20-1，第二台支架抽出调向后，形成第二掩护支架20-2，第三台支架抽出调向后，利用绞车将第三台支架拉移至铺好的工作面底板组件上，并拉移至工作面上口，再利用绞车调向后进行回收；

步骤502：自下而上逐节拆除工作面底板组件至第四台支架20-4的下方侧300mm左右，安装下过渡履带4和履带回收连接板7，履带回收连接板7与掩护支架推移头72连接；

步骤503：将第四台支架20-4沿着步骤502铺好的工作面底板组件拉移至工作面上口回收；

步骤504：然后逐节拆除下过渡履带4上方的中间履带3，至下一台待回收支架20的下方侧300mm左右，然后连接该处的中间履带3与下过渡履带4；

步骤505：将下一台待回收支架20沿着步骤504铺好的工作面底板组件拉移至工作面上口回收；

步骤506：重复步骤504和505，直到回收至工作面上口的待回收支架20处，整体进行拆除回收。

每次将履带回收到待回撤支架80的位置，可根据第一掩护支架20-1和第二掩护支架20-2的距离进行调节，与掩护支架推拉头72固定，同时第一掩护支架20-1和第二掩护支架20-2可利用履带进行自拉移，缩短了人工拉移绞车钩头与第一掩护支架20-1和第二掩护支架20-2连接的时间。

通过本发明用多种履带代替地坪施工，实现了缩短工作面安装回撤工期的目的。安装回撤通道底板采用铺设履带的设计方式，能实现支架安全快速的安装和回撤，履带可根据工作面安装回撤条件进行拆卸调整，也可分段同时安装，并利用报废履带设备或者煤矿综掘机的废旧履带来替代，减少混凝土及其他材料的投入，不仅节约成本，而且使用非常方便，同时也简化了工作面利用绞车拉移掩护支架的工序，铺设的履带直接可作为拉移支架的支点，通过支架自移实现支架回撤，掩护支架直接与履带连接板进行拉移，简化施工工序。

本发明具有施工速度快、安装铺设操作简便，拆移运输效率高环节少，资金人工投入低，履带使用复用率高，铺设条件不受底板平整度严格限制等特点，达到缩短安装回撤项目工期的目的，相比浇筑混凝土等硬化底板方式，实现了项目提前5天投入生产，按照500万吨矿井产能计算，提前5天可生产多煤炭10万吨，创造良好经济效益。

以上所述的仅是本发明的原理和较佳的实施例。应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在本发明原理的基础上，还可以做出若干其它变型，也应视为本发明的保护范围。