急傾斜煤層臨界偽傾斜工作面支護(hù)裝置的制作方式

本發(fā)明專屬于煤炭開采技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種急傾斜煤層臨界偽角開采方法及設(shè)備。

背景技術(shù)：

急斜煤層采煤工作面?zhèn)涡辈贾茫勺兗毙泵簩訛?ldquo;緩斜”或“傾斜”工作面開采，提高工作面支護(hù)及開采設(shè)備的自穩(wěn)性能、改善作業(yè)環(huán)境，提高工作面效能及安全效益。

工作面?zhèn)涡辈贾茫羌眱A斜煤層開采的常用方法之一，其優(yōu)點(diǎn)是工作面?zhèn)涡辈贾每梢詼p緩工作面傾角，有利于工作面設(shè)備防倒防滑。偽斜布置分為偽仰斜布置(進(jìn)風(fēng)端頭超前回風(fēng)端頭)和偽俯斜布置(回風(fēng)端頭超前進(jìn)風(fēng)端頭)兩種，其中，偽俯斜布置特別有利于防止煤壁片幫。一般情況下，工作面?zhèn)胃┬苯嵌葹?°-5°，工作面布置的支架、采煤機(jī)與刮板輸送機(jī)均采用具有防倒防滑功能的常規(guī)裝備。截止目前，國內(nèi)外僅有四川廣能集團(tuán)李子埡煤礦將常規(guī)的液壓支架的頂梁進(jìn)行了改裝，改裝后支架適應(yīng)的工作面?zhèn)胃┬苯亲畲罂蛇_(dá)12°，重慶松藻集團(tuán)逢春礦采用專門設(shè)計的異形液壓支架使工作面?zhèn)胃┬苯沁_(dá)到了17°，但煤層厚度只有1.3m。

但當(dāng)煤層傾角大于55°且煤層厚度大于2.0m時，若仍然采用工作面傾向布置走向推進(jìn)的長壁開采方法，現(xiàn)行較小的偽斜角度就無法有效解決工作面設(shè)備倒滑及煤壁片幫等安全生產(chǎn)難題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

現(xiàn)有傾角大于55°、煤層厚度大于2.0m的急傾斜煤層采用傳統(tǒng)的工作面?zhèn)涡辈贾梅绞竭M(jìn)行開采時，開采設(shè)備的倒滑及煤壁片幫問題不能有效解決，為了解決該技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種急傾斜煤層臨界偽傾斜工作面支護(hù)裝置，本發(fā)明是針對現(xiàn)行急傾斜煤層長壁綜合機(jī)械化開采的工作面?zhèn)涡辈贾梅绞郊肮ぷ髅嬖O(shè)備的弊端進(jìn)行的改進(jìn)。

本發(fā)明的技術(shù)解決方案為：

一種急傾斜煤層臨界偽傾斜工作面支護(hù)裝置，其特殊之處在于：

頂梁、底座、導(dǎo)向軌以及推桿，采煤機(jī)沿導(dǎo)向軌行走，所述導(dǎo)向軌通過推桿固定在底座上，偽俯斜工作面的真傾角β大于松散煤體的自然安息角35°，所述底座底部與偽俯斜工作面的偽斜方向平行，底座底部形成溜煤通道；

偽俯斜工作面的形成：沿煤層傾斜方向分別掘進(jìn)回風(fēng)巷道與運(yùn)輸巷道，回風(fēng)巷道端頭超前運(yùn)輸巷道端頭，將回風(fēng)巷道端頭與運(yùn)輸巷道端頭之間掘通形成偽俯斜工作面，保證回風(fēng)巷道端頭超前運(yùn)輸巷道端頭的距離與偽俯斜工作面真傾斜方向的長度l相等，形成偽俯斜工作面與煤層走向方向呈45°布置。

進(jìn)一步的，所述導(dǎo)向軌與偽俯斜工作面?zhèn)涡狈较蚱叫小?/p>

進(jìn)一步的，所述工作面支護(hù)裝置還包括采煤機(jī)輔助導(dǎo)向組件，所述采煤機(jī)輔助導(dǎo)向組件包括設(shè)置在采煤機(jī)上的懸臂定向輪，以及設(shè)置在頂梁上的懸吊導(dǎo)向軌，所述懸臂定向輪與懸吊導(dǎo)向軌相適配。

進(jìn)一步的，偽俯斜工作面與煤層走向方向呈45°布置，所述底座靠近煤壁的一側(cè)與運(yùn)輸巷道呈45°夾角。

進(jìn)一步的，懸臂定向輪為伸縮式。

本發(fā)明具有的有益效果：

1)采用本發(fā)明所提供的支護(hù)裝置，能夠在急傾斜偽俯斜開采的偽斜角由目前最大的17°改變?yōu)?5°時，可有效防止工作設(shè)備的倒滑，同時偽俯斜開采可有效防止煤壁片幫。

2)本發(fā)明提供了一種用于急傾斜煤層臨界偽斜角開采的異形液壓支架，通過將頂梁與底座調(diào)整為非規(guī)則的平行四邊形，實(shí)現(xiàn)了頂梁與煤壁的良好貼合，解決了傳統(tǒng)支架在偽斜開采過程中存在的端面空頂面積大的問題。

3)本發(fā)明取消了中部溜槽，但依然實(shí)現(xiàn)了破碎煤體的自溜運(yùn)輸，從根本上解決了偽俯斜開采推溜困難的問題，同時節(jié)約了工作面裝備費(fèi)用及開采設(shè)備的能耗。

4)本發(fā)明采用采煤機(jī)行走軌道與支架頂梁懸吊導(dǎo)向軌相結(jié)合的方法，實(shí)現(xiàn)了采煤機(jī)在工作面的平穩(wěn)安全行走。

附圖說明

圖1急傾斜煤層臨界偽斜角開采工作面布置示意；

圖2工作面支護(hù)及開采裝備示意；

圖中，1-采煤機(jī)行走導(dǎo)向軌，2-行走導(dǎo)向軌推桿3-采煤機(jī)懸吊導(dǎo)向軌4-采煤機(jī)懸吊導(dǎo)向滑輪機(jī)構(gòu)，5-采煤機(jī)，6-底座，7-頂梁，8-液壓缸，9-伸縮頂桿。

具體實(shí)施方式

實(shí)施例1：一種急傾斜煤層臨界偽斜角綜合機(jī)械化開采方法，包括以下流程：

1)臨界偽傾角工作面布置

1.1)工作面沿傾向布置，沿走向推進(jìn)，回風(fēng)端頭的超前距離等于工作面在真傾斜方向的投影長度，即偽俯斜角度為45°(定義為臨界偽斜角)；

1.2)當(dāng)煤層傾角大于55°時，工作面?zhèn)胃┬苯窃O(shè)計應(yīng)滿足：保證工作面溜煤通道傾角大于松散煤體的自然安息角(散體煤的自然安息角為35°)，采煤機(jī)破碎的煤體可以自溜至運(yùn)輸端頭，因此可以取消工作面中部溜槽的輸送機(jī)。經(jīng)計算，當(dāng)煤層傾角大于55°時偽斜角只要恒大于45°即可保證破碎煤體沿溜煤通道自溜。

2)在用于采煤工作面的布置支護(hù)裝置及采煤機(jī)

2.1)工作面支護(hù)裝置包括頂梁、底座、導(dǎo)向軌、以及推桿，采煤機(jī)沿導(dǎo)向軌行走，所述導(dǎo)向軌通過推桿固定在底座上，底座底部與偽俯斜工作面的偽斜方向平行，底座底部形成溜煤通道。為了確保55°以上急傾斜煤層的偽俯斜工作面的溜煤通道傾角大于散體煤的自然安息角35°，工作面的臨界偽斜角大小應(yīng)設(shè)置為45°，即回風(fēng)端頭的超前距離等于工作面在真傾斜方向的投影長度。工作面支架的頂梁與底座均由矩形改良為異形，靠近煤壁一側(cè)的斜邊與運(yùn)輸巷道呈45°夾角；為了使支架頂梁及底座能夠與煤壁平行，在端面不產(chǎn)生過大無支護(hù)空隙，將支架頂梁與底座均由傳統(tǒng)的矩形改造為異型，即支架頂梁與底座在靠近煤壁一側(cè)的斜邊與運(yùn)輸巷道呈45°夾角；

2.2)支架底座通過推桿與專用的采煤機(jī)行走軌道相連接，行走軌道與工作面?zhèn)涡狈较蚱叫校?/p>

2.3)為了保證采煤機(jī)行走過程中不掉道，支架頂梁設(shè)有懸吊導(dǎo)向軌，設(shè)置與在采煤機(jī)上的懸臂定向輪與懸吊導(dǎo)軌搭接，保證采煤機(jī)的穩(wěn)定性。

3)采煤機(jī)由工作面上端頭斜切進(jìn)刀，采煤機(jī)沿行走軌道上行割煤，單架依次順序式移架，及時支護(hù)，破碎煤體在重力作用下自溜至運(yùn)輸端頭并運(yùn)出。由于采煤機(jī)破碎的松散煤體可以實(shí)現(xiàn)自溜，因此可以取消工作面中部溜槽，從根本上解決了偽俯斜工作面推溜困難的問題；在取消工作面中部溜槽后，為解決采煤機(jī)的行走問題，設(shè)置采煤機(jī)專用的行走軌道，通過推桿與支架底座相連接，采煤機(jī)可在行走軌道上沿與煤壁平行的方向行走。

實(shí)施例2：如圖1(a)所示，臨界偽俯斜角工作面布置：沿煤層走向分別掘進(jìn)回風(fēng)巷道與運(yùn)輸巷道，回風(fēng)巷道端頭超前運(yùn)輸巷道端頭的距離與工作面真傾斜方向的長度l相等，工作面回風(fēng)巷道端頭與運(yùn)輸巷道端頭之間掘通開切眼，形成的偽俯斜工作面與煤層走向方向呈45°夾角(臨界偽斜角)。

實(shí)施例3：如圖1(b)所示，偽俯斜工作面的真傾角β與煤層傾角α及臨界偽斜角γ之間的空間幾何關(guān)系為：

l1sinβ＝l1cosγ·sinα (1)

當(dāng)煤層傾角α為55°時，要保證采煤機(jī)割下的煤可以自溜，則偽俯斜工作面的真傾角應(yīng)大于35°(松散煤體的自然安息角)，即：

sinβ>sin35°＝0.574 (2)

將(1)代入(2)得：

cosγ·sin55°>0.574 (3)

求解得：當(dāng)γ＝45°且α≥55°時，工作面的真傾角β恒大于35°，因此確定臨界偽斜角的大小為45°。

實(shí)施例4：如圖2a所示，工作面支護(hù)及采煤設(shè)備：支架為異型液壓支架，頂梁與底座靠近煤壁一側(cè)的斜邊與運(yùn)輸巷道呈45°夾角；液壓支架底座通過行走導(dǎo)向軌推桿2與采煤機(jī)行走導(dǎo)向軌1相連接，采煤機(jī)5騎坐于采煤機(jī)行走導(dǎo)向軌1上，來回行走割煤。

工作面與運(yùn)輸巷道之間的夾角為45°，偽斜工作面真傾角大于破碎煤矸的自然安息角35°，采煤機(jī)割下的破碎煤體可沿工作面底板實(shí)現(xiàn)自溜，無需刮板輸送機(jī)運(yùn)輸，因此可以取消刮板輸送機(jī)，整個工作面斷面實(shí)質(zhì)上就形成了一個溜煤通道。

實(shí)施例5：進(jìn)一步的，由于采煤機(jī)的穩(wěn)定性難以通過單一的行走軌道進(jìn)行控制，因此在支架頂梁下部設(shè)置懸吊導(dǎo)向軌，如圖2b所示，再通過采煤機(jī)上安裝的可伸縮懸臂定向輪與懸吊導(dǎo)向軌搭接，保證采煤機(jī)的穩(wěn)定性。為了保證采煤機(jī)在行走過程中的穩(wěn)定性而不至掉道，在采煤機(jī)背面左右兩側(cè)各設(shè)置采煤機(jī)懸吊導(dǎo)向滑輪4，與設(shè)置在支架頂梁下側(cè)的采煤機(jī)懸吊導(dǎo)向軌搭接3，起到采煤機(jī)輔助行走與導(dǎo)向作用