急倾斜煤层n形综采支架的制作方法

本发明涉及液压支架技术领域，尤其适用于煤层厚度小于8米，煤层倾角大于45度的急倾斜煤层开采，可实现上述煤层的长壁式支护开采，是一种急倾斜煤层n形综采支架。

背景技术：

传统的液压支架、采煤机、刮板输送机的三机配套长壁式开采工作面，支架布置方式为支架顶梁支撑顶板，支架底座支撑底板，支架顶梁、底座平行于工作面（即切眼）底面，即支架为c形结构支架布置。液压支架、采煤机、刮板输送机组成的三机沿煤层倾向布置沿煤层走向推进，采煤机沿煤层走向开采支架前部煤壁的煤，该采煤方法中的三机随着煤层倾角增大而沿工作面的下滑力也增大，同时操作和维护难度也增大，煤层倾角逐渐增到一定角度后将最终无法使用。目前在大倾角煤层中使用传统的三机配套长壁式开采方法一直在研究、解决、克服工作面角度较大时的支架防倒、防滑与采煤机、刮板机在大倾角煤层中的防滑及使用问题，在大倾角煤层特别是角度逐渐逼近90度的煤层，传统的三机配套长壁式开采方法一直没有很好的解决方案。

在急倾斜煤层开采中,对于煤层厚度小于8米，煤层倾角大于45度的急倾斜煤层开采曾采用柔性掩护支架开采法、小阶段煤层液压支架开采工艺，但因为均存在种种缺陷已不适合该种煤层的使用。该种煤层一直没有与之配套可靠实用的支护设备、开采设备可供使用，目前遇到该种煤层不得不放弃开采。

柔性掩护支架开采法的布置方式为在急倾斜煤层中上部设置与水平面平行的回风顺槽，距回风顺槽一定距离的下部设置一条与水平面平行的运输顺槽，上下巷道之间贯通工作面巷道，工作面巷道与水平面夹角为20-40度左右。柔性掩护支架向下推进过程中下部掩护支架逐渐窜入运输顺槽，窜入运输顺槽的支架需不断运输到上部回风顺槽进行支架补充，劳动强度大。此外，该型支架适应煤层厚度范围小，煤层变厚会丢没，煤层变薄就无法使用，不同的煤层变化需要配置不同长度的柔性掩护支架，存在使用不便、机械开采效率低、劳动强度大、产量低、支架不稳定和安全性差等诸多的问题，目前该采煤工艺及匹配的支护设备因劳动强度大，产量低已较少在煤矿中使用。

采用小阶段煤层液压支架开采工艺，支架的巷道布置为在急倾斜煤层中上部设置与水平面平行的回风顺槽，距回风顺槽约20米的下部设置一条与水平面平行的运输顺槽，上下巷道间每间隔6米打一个直径800mm左右的通风孔，使上下巷道贯通，形成u型通风。支架布置于下部运输顺槽道中，支架行进方向为沿运输顺槽向前推进。该种布置方式，支架后部和上部的通风孔因垮落破坏或支架顶梁遮挡无法实现u型通风，支架前部的通风孔可实现u型通风，但新鲜的空气难以到达支架所在的工作位置，支架工作位置为盲巷，易造成瓦斯聚集带来较大安全隐患，2016年因为急倾斜4-8米单一厚煤层水平分段放顶煤采煤法无法构建安全的u型通风系统存在工作面有毒有害气体聚集风险而被煤炭安检部门淘汰，目前该种设备和开采工艺已全面停用。

技术实现要素：

本发明提供了一种急倾斜煤层n形综采支架，克服了上述现有技术之不足，其能有效解决现有支架在急倾斜煤层开采过程中出现的通风问题、三机配套长壁式机械化开采问题。使该种不可开采煤层再次变为可开采煤层，并可极大的提高该种煤层开采效率，提高安全性，提高自动化开采水平。

本发明的技术方案是通过以下措施来实现的：一种急倾斜煤层n形综采支架，垂直于工作面底面支护，沿煤层走向推进作业，其特征在于包括位于顶板侧的顶板侧撑梁、采空区掩护梁、采空区铰接梁、位于底板侧的底板侧撑梁、立柱，采空区掩护梁与采空区铰接梁铰接后背对采空区，顶板侧撑梁、采空区掩护梁、采空区铰接梁、底板侧撑梁间铰接后形成一个n字型结构的支架，顶板侧撑梁和底板侧撑梁之间安装有至少一排支撑立柱，每排支撑立柱包括两根平行设置的支撑立柱，顶板侧撑梁、底板侧撑梁下部设有用于推移刮板输送机的推移油缸。

下面是对上述发明技术方案的进一步优化或/和改进：

上述顶板侧撑梁上部铰接采空区掩护梁，底板侧撑梁上部铰接采空区铰接梁，采空区掩护梁和采空区铰接梁铰接在一起；顶板侧撑梁和底板侧撑梁之间设有至少一排支撑立柱，每排支撑立柱的一端与顶板侧撑梁连接在一起，每排支撑立柱的另一端与底板侧撑梁连接在一起。

上述顶板侧撑梁上部与采空区掩护梁之间还设有平衡千斤顶，平衡千斤顶的一端与顶板侧撑梁铰接在一起，平衡千斤顶的另一端与采空区掩护梁铰接在一起。

上述顶板侧撑梁和底板侧撑梁之间设置两排支撑立柱。

上述采空区铰接梁可包括第一铰接梁和第二铰接梁，第一铰接梁的两端分别与采空区掩护梁和底板侧撑梁的上端铰接在一起，第二铰接梁的两端分别与采空区掩护梁和底板侧撑梁上部铰接在一起，第一铰接梁、第二铰接梁、采空区掩护梁和底板侧撑梁共同构成四连杆机构。

上述顶板侧撑梁、底板侧撑梁下部均设有用于支架升降的伸缩腿，伸缩腿为液压油缸驱动伸缩。

上述急倾斜煤层n形综采支架在工作面的布置包括沿工作面布置的多个急倾斜煤层n形综采支架，每相邻的两个急倾斜煤层n形综采支架的顶板侧撑梁均通过左拉架油缸连接在一起，每相邻的两个急倾斜煤层n形综采支架的底板侧撑梁均通过右拉架油缸连接在一起。

本发明三机匹配能力强，可匹配采煤机、刮板机组成三机配套设备，煤层适应能力强，可适用于煤层厚度小于8米，煤层倾角大于45度的急倾斜煤层开采。通过n形结构支架布置，使该种不可开采煤层再次变为可开采煤层，并可极大的提高该种煤层开采效率，提高安全性，提高自动化开采水平。通过相邻急倾斜煤层n形综采支架的相互拉动实现其整体向上移动，避免了作业过程中支架窜入至运输顺槽内，避免了下部支架向上部回风顺槽倒换架工作，有效降低了劳动强度，提高了作业效率。

附图说明

附图1为本发明的主视结构示意图。

附图2为回风顺槽、工作面巷道、运输顺槽布置的主视结构示意图。

附图3为附图2中a-a处的剖视结构示意图。

附图4为本发明中相邻两个急倾斜煤层n形综采支架的移动轨迹示意图。

附图中的编码分别为：1为顶板侧撑梁，2为采空区掩护梁，3为采空区铰接梁，3-1为第一铰接梁，3-2为第二铰接梁，4为底板侧撑梁，5为支撑立柱，6为伸缩腿，7为立井，8为回风顺槽，9为工作面巷道，10为运输顺槽，11为煤层，12为顶板，13为底板，14为右拉架油缸，15为平衡千斤顶，16为左拉架油缸，a支架为最上方急倾斜煤层n形综采支架，b支架为与a支架相邻的急倾斜煤层n形综采支架。

具体实施方式

本发明不受下述实施例的限制，可根据本发明的技术方案与实际情况来确定具体的实施方式。

在本发明中，为了便于描述，各部件的相对位置关系的描述均是根据说明书附图1的布图方式来进行描述的，如：前、后、上、下、左、右等的位置关系是依据说明书附图的布图方向来确定的。

下面结合实施例及附图对本发明作进一步描述：

实施例1：如附图1至4所示，该急倾斜煤层n形综采支架垂直于工作面底面支护，沿煤层11走向推进作业，其包括位于顶板12侧的顶板侧撑梁1、采空区掩护梁2、采空区铰接梁3、位于底板13侧的底板侧撑梁4和支撑立柱5，采空区掩护梁2与采空区铰接梁3铰接后背对采空区，顶板侧撑梁1、采空区掩护梁2、采空区铰接梁3、底板侧撑梁4间铰接后形成一个n字型结构的支架，顶板侧撑梁1和底板侧撑梁4之间安装有至少一排支撑立柱，每排支撑立柱包括两根平行设置的支撑立柱5，顶板侧撑梁、底板侧撑梁下部设有用于推移刮板输送机的推移油缸。支撑立柱5为现有公知的技术，其一般采用液压支柱，设置推移油缸是为了便于和刮板机连接和移动。

本发明的技术方案是将传统的三机配套长壁式开采工作面c形结构支架布置变更为n形结构支架布置，具体方法为工作面巷道伪倾斜布置，支架顶梁（即本发明的顶板侧撑梁1）支撑顶板12，支架底座（即本发明的底板侧撑梁4）支撑底板13，支架顶梁、底座由平行与工作面（即切眼）底面布置变为垂直于工作面底面布置，通过顶板侧撑梁1和底板侧支撑梁4间连接的立柱5实现两侧梁间的伸开和收拢，实现顶板侧撑梁1与顶板12的紧密接触支撑，实现底板侧支撑梁4与底板13的紧密接触支撑。这样就保证本发明的稳定性。对于不同厚度的煤层通过伸缩支撑立柱5使顶板侧撑梁1与顶板12紧密接触，底板侧支撑梁4与底板13紧密接触，从而使本发明适应不同煤层厚度、煤层角度的支护需要。

可根据实际需要，对上述一种急倾斜煤层n形综采支架作进一步优化或/和改进：

如附图1至4所示，顶板侧撑梁1上部铰接采空区掩护梁2，底板侧撑梁4上部铰接采空区铰接梁3，采空区掩护梁2和采空区铰接梁3铰接在一起；顶板侧撑梁1和底板侧撑梁4之间设有至少一排支撑立柱，每排支撑立柱5的一端与顶板侧撑梁1连接在一起，每排支撑立柱5的另一端与底板侧撑梁4连接在一起。作业时，将本发明布置在工作面巷道9内，顶板侧撑梁1和底板侧撑梁4分别与顶板12和底板13接触，并在立柱5的作用下分别顶紧顶板12和底板13，由此底板侧撑梁4、顶板侧撑梁1、采空区掩护梁2和采空区铰接梁3与工作面巷道9共同形成一个前后贯通的作业空间，采煤机在本发明的下方进行作业，不仅为其提供了安全的作业区域，同时该作业空间也可作为开采作业中的通风道，即保证了采煤机的正常作业，也避免了由于通风不畅造成安全事故的现象发生。

如附图1、3所示，顶板侧撑梁1上部与采空区掩护梁2之间还设有平衡千斤顶15，平衡千斤顶15的一端与顶板侧撑梁1铰接在一起，平衡千斤顶15的另一端与采空区掩护梁2铰接在一起。由此可使本发明在作业过程中具有较好的平衡性能。

根据需要，顶板侧撑梁1和底板侧撑梁4之间设置两排支撑立柱。本发明可设计为无平衡千斤顶15，而设置两排支撑立柱5的支架，这样，同样能达到较好的平衡性能。

如附图1、3所示，采空区铰接梁3包括第一铰接梁3-1和第二铰接梁3-2，第一铰接梁3-1的两端分别与采空区掩护梁2和底板侧撑梁4的上端铰接在一起，第二铰接梁3-2的两端分别与采空区掩护梁2和底板侧撑梁4上部铰接在一起，第一铰接梁3-1、第二铰接梁3-2、采空区掩护梁2和底板侧撑梁4共同构成四连杆机构。由此可使顶板侧撑梁1和底板侧撑梁4的位置发生相对变化时，能够保持稳定的支撑。

如附图1、3所示，顶板侧撑梁1、底板侧撑梁4下部均设有用于支架升降的伸缩腿6，伸缩腿6为安装在顶板侧撑梁1、底板侧撑梁4上的液压油缸或千斤顶驱动伸缩。由此可实现顶板侧撑梁1和底板侧撑梁4上下高度的调整，驱动支架向下移动。

实施例2：如附图2所示，急倾斜煤层水平分段开采，在区段上部水平沿煤层11走向布置一条回风顺槽8，在区段下部水平沿煤层走向布置一条运输顺槽10至采区边界。沿煤层走向倾斜布置开切眼（工作面巷道9），开切眼与运输顺槽10的夹角范围为8°至40°，回风顺槽8和运输顺槽10均通过立井7与地面相通，如附图3所示，工作面巷道9左部的岩层为顶板12，工作面巷道9右部的岩层为底板13。根据需要沿工作面巷道9布置多个急倾斜煤层n形综采支架，每相邻的两个急倾斜煤层n形综采支架的顶板侧撑梁1均通过左拉架油缸16连接在一起，每相邻的两个急倾斜煤层n形综采支架的底板侧撑梁4均通过右拉架油缸14连接在一起，如附图4所示，支架三机配合为，支架顶板侧撑梁1适当收缩伸缩腿6，采煤机滚筒切割开采伸缩腿6下部的煤，开采后支架顶板侧撑梁1的伸缩腿6伸出支撑，开采一定宽度后通过支架顶板侧撑梁1与刮板机连接的推移油缸推移刮板机至台阶下部已切割工作面继续向支架底板侧撑梁4方向开采，开采支架底板侧撑梁4下部的煤时，支架底板侧撑梁4适当收缩伸缩腿6，采煤机滚筒切割开采伸缩腿下部的煤。开采后支架顶板侧撑梁4的伸缩腿6伸出支撑。工作面一个截深的煤全部开采完后工作面支架从下向上依次泄压收伸缩腿降架后支撑完成支架在图示（102）方向下降一个工作距离。过油缸将支架a往上拉，然后通过支架a撑紧顶板12和底板13，支架b的立柱5适当泄压，然后采用支架a拉支架b上移实现支架b向图示（101）箭头方向移动，通过该方法使工作面支架整体上移一个工作距离，从而实现支架总体上向（103）所示方向移动，通过工作面支架向（103）箭头方向不断移动实现将工作面煤炭回采并全部采出，避免了作业过程中急倾斜煤层n形综采支架窜入至运输顺槽10内，避免出现下部支架向上部回风顺槽倒换架工作，有效降低了劳动强度，提高了作业效率。通过上述两个方向的综合运动实现支架总体上向（103）所示方向移动，通过工作面支架向（103）箭头方向不断移动实现将工作面煤炭全部采出，通过该方法还能有效避免下部支架落入运输顺槽10而向回风顺槽8倒换架。

此外，本发明位于工作面巷道9内并在其内侧形成与运输顺槽10和回风顺槽8连通的通风道，即使工作面巷道9随着开采而进行水平推进，但是本发明与运输顺槽10和回风顺槽8形成的u型通风始终没有遭到破坏，有效保证了开采作业中的通风性能，提高了作业安全系数。