一种低位放顶煤充填液压支架及使用方法

1.本发明涉及放顶煤充填开采技术领域，具体涉及了一种针对厚煤层综放工作面、可实现整层充填的低位放顶煤充填液压支架及使用方法。


背景技术：

2.目前，在综采放顶煤开采中，多采用垮落法处理顶板，由此，造成上部岩层出现连续破断，进而导致地表沉陷，会造成严重的环境损害、底板突水等问题。充填开采是目前解决地表沉陷问题的有效方法，而充填液压支架是充填开采过程中支撑顶板以及形成并保护充填空间的重要设备。
3.如，授权公告号 cn103410545a的专利公开了可实现放顶煤和充填作业的液压支架，能够通过控制与顶梁铰接的尾梁旋转至近水平，形成充填空间，进行充填。授权公告号cn102704974a的专利公开了一种高位放顶煤充填采煤液压支架及方法，其中顶梁铰接有可上下摆动的后顶梁，后顶梁下方形成充填空间。
4.由于煤层开采并放煤后，液压支架上方至顶板处会形成一定的空间。若采用传统的充填液压支架，或以上两个公开专利的液压支架，液压支架高度低于煤层厚度，其尾部的下方形成的充填空间高度较低，在此充填空间进行充填作业时，无法对液压支架上方至顶板处空间充填，其必然导致采空区充填高度不够，难以支撑顶板，从而起到应有的充填效果。。


技术实现要素：

5.本发明的目的是提供一种低位放顶煤充填液压支架及使用方法，能够实现低位开采放煤的同时，增加采空区充填高度，实现整层充填。
6.为实现上述目的，本发明采用的一种低位放顶煤充填液压支架，包括前置液压支架、后置液压支架、后部刮板输送机；所述前置液压支架位于后部刮板输送机前部，包括底座a、顶梁a、液压支柱a、复合尾梁；顶梁a由位于底座a上的所述液压支柱a支撑；复合尾梁铰接安装在所述顶梁a的后端，伸缩液压缸a的两端分别与所述复合尾梁中部及所述底座a后部铰接，以控制复合尾梁的旋转；所述后置液压支架位于后部刮板输送机后部，包括底座b、顶梁b、液压支柱b、放煤挡板、充填挡板；顶梁b由位于底座b上的所述液压支柱b支撑；放煤挡板后端铰接安装在所述顶梁b的前端，伸缩液压缸b的两端分别与所述放煤挡板中部及所述底座b前部铰接，以控制放煤挡板的旋转；所述充填挡板竖直位于所述液压支柱b后方、且可上下伸缩、顶端与所述顶梁b的中后部活动连接、底端固定于所述底座b上，用于阻挡充填材料；所述后部刮板输送机位于所述复合尾梁及所述放煤挡板的下方，且前后两端均分别通过推移千斤顶与所述底座a的后端、所述底座b的前端连接。
7.进一步的，所述复合尾梁包括与所述顶梁a的后端铰接的前尾梁，以及可伸缩式安
装于前尾梁内的后尾梁。
8.进一步的，后尾梁的前部与前尾梁的前部通过伸缩液压缸c连接，以控制后尾梁伸出或缩入前尾梁内。
9.进一步的，所述放煤挡板包括与所述顶梁b铰接的第一级挡板、与第一级挡板前端铰接的第二级挡板、与第二级挡板前端铰接的第三级挡板，第一级挡板与所述伸缩液压缸b铰接，第二级挡板的中部通过伸缩液压缸d与第一级挡板前部铰接，第三级挡板的中部与第二级挡板的中部通过伸缩液压缸e铰接。从而实现放煤挡板分节运动，满足不同状态下挡煤或挡矸需求。
10.进一步的，所述充填挡板包括中空的主板、套装在主板内部且可上下移动的插板，插板内部装有伸缩液压缸f，以实现插板的上下移动。
11.本发明采用的上述一种低位放顶煤充填液压支架的使用方法，包括如下步骤：s1：采用“采煤-放煤-充填”的作业顺序，随着采煤机向前推进，所述前置液压支架前移，同时复合尾梁旋转至水平，阻挡上方煤炭掉落；推进至后置液压支架的顶梁b的控顶距时，停止采煤；s2：放煤时，控制推移千斤顶，移动后部刮板输送机至复合尾梁及放煤挡板接合处的下方；控制伸缩液压缸a，向下旋转复合尾梁；控制伸缩液压缸b，向下旋转放煤挡板；使上方破碎煤体自复合尾梁及放煤挡板的开口处落入后部刮板输送机上；s3：充填时，控制液压支柱b，升高后置液压支架的顶梁b；同时控制伸缩液压缸a，向上旋转复合尾梁；控制伸缩液压缸b，使放煤挡板的前端与复合尾梁后端保持接触，来阻止落煤；所述充填挡板随后置液压支架升起；在充填挡板后方形成充填空间，向充填空间加入充填体，待充填体充填高度接近顶梁b时，停止充填；s4：控制推移千斤顶，向前移动后置液压支架，待其下方再次形成充填空间后，然后控制液压支柱b，降低所述顶梁b至所述顶梁a的水平高度，同时控制伸缩液压缸a，向下旋转复合尾梁，控制伸缩液压缸b，向上旋转放煤挡板，使放煤挡板的前端与复合尾梁后端保持接触；s5：重复s1至s4进行放煤充填作业。
12.作为更进一步的方案，上述一种低位放顶煤充填液压支架的使用方法，采用的低位放顶煤充填液压支架，还包括了如下特征：所述复合尾梁包括与所述顶梁a的后端铰接的前尾梁，以及可伸缩式安装于前尾梁内的后尾梁；所述放煤挡板包括与所述顶梁b铰接的第一级挡板、与第一级挡板前端铰接的第二级挡板、与第二级挡板前端铰接的第三级挡板，第一级挡板与所述伸缩液压缸b铰接，第二级挡板的中部通过伸缩液压缸d与第一级挡板前部铰接，第三级挡板的中部与第二级挡板的中部通过伸缩液压缸e铰接。从而实现放煤挡板分节运动，满足不同状态下挡煤或挡矸需求；所述充填挡板包括中空的主板、套装在主板内部且可上下移动的插板，插板内部装有伸缩液压缸f，以实现插板的上下移动；该一种低位放顶煤充填液压支架的使用方法的步骤如下：s1：采用“采煤-放煤-充填”的作业顺序，随着采煤机向前推进，所述前置液压支架前移，同时复合尾梁旋转至水平，阻挡上方煤炭掉落；推进至后置液压支架的顶梁b的控顶距时，停止采煤；s2：放煤时，控制推移千斤顶，移动后部刮板输送机至复合尾梁及放煤挡板接合处
的下方；控制伸缩液压缸a，向下旋转复合尾梁；同时，复合尾梁中的后尾梁自前尾梁伸出，引导顶煤下落；控制伸缩液压缸b，向下旋转放煤挡板，并同时展开放煤挡板的第一级挡板、第二级挡板、第三级挡板；使上方破碎煤体自复合尾梁及放煤挡板的开口处落入后部刮板输送机上；s3：充填时，控制液压支柱b，升高后置液压支架的顶梁b；同时控制伸缩液压缸a，向上旋转复合尾梁，并将后尾梁缩回至前尾梁内；控制伸缩液压缸b，并及时调整伸缩液压缸d及伸缩液压缸e，使放煤挡板的前端与复合尾梁后端保持接触，来阻止落煤；所述充填挡板随后置液压支架升起；在充填挡板后方形成充填空间，向充填空间加入充填体，待充填体充填高度接近顶梁b时，停止充填；s4：控制推移千斤顶，向前移动后置液压支架，待其下方再次形成充填空间后，然后控制液压支柱b，降低所述顶梁b至所述顶梁a的水平高度，同时控制伸缩液压缸a，向下旋转复合尾梁，控制伸缩液压缸b，向上旋转放煤挡板，并调整伸缩液压缸d及伸缩液压缸e，收回第二级挡板及第三级挡板，使放煤挡板的前端与复合尾梁后端保持接触；s5：重复s1至s4进行放煤充填作业。
13.本发明通过前置液压支架与后置液压支架配合放煤，然后升起后置液压支架至一定高度，形成充填空间进行采空区的充填，能够有效扩大综放充填的充填空间。当后置液压支架的顶梁升高至顶板处时，即可实现整层充填，能够有效提高充填体的支撑性能，降低覆岩下沉高度。
附图说明
14.图1为本发明一种低位放顶煤充填液压支架的开采状态下示意图；图2为本发明一种低位放顶煤充填液压支架的放煤状态下示意图；图3为本发明一种低位放顶煤充填液压支架的充填状态下示意图；图4为本发明一种低位放顶煤充填液压支架的放煤挡板的一个实施例示意图；图5为本发明一种低位放顶煤充填液压支架的充填挡板的一个实施例示意图；图中：1.采煤机，2.前部刮板输送机；3.前置液压支架，31.底座a，32.液压支柱a，33.顶梁a，34.复合尾梁，341.前尾梁，342.后尾梁；4.后部刮板输送机，41.推移千斤顶；5.后置液压支架，51.底座b，52.液压支柱b，53.顶梁b，54.放煤挡板，541.第一级挡板，542.第二级挡板，543.第三级挡板，544.伸缩液压缸d，545.伸缩液压缸e，55.伸缩液压缸b，56.充填挡板，561.主板，562.插板，563.伸缩液压缸f；6.充填空间，7.充填体。
具体实施方式
15.下面结合附图及实施例对本发明作进一步详细说明。
16.本发明采用的一种低位放顶煤充填液压支架，如图1及图2所示，包括前置液压支架3、后置液压支架5、后部刮板输送机4；
前置液压支架3位于后部刮板输送机4前部，包括底座a31、顶梁a33、液压支柱a32、复合尾梁34；顶梁a33由位于底座a31上的液压支柱a32支撑；复合尾梁34铰接安装在顶梁a33的后端，伸缩液压缸a的两端分别与复合尾梁34中部及底座a31后部铰接，以控制复合尾梁34的旋转。
17.其中，如图1、图2所示，复合尾梁34包括与顶梁a33的后端铰接的前尾梁341，以及可伸缩式安装于前尾梁341内的后尾梁342，后尾梁342的前部与前尾梁341的前部通过伸缩液压缸c连接，以控制后尾梁342伸出或缩入前尾梁341内，通过以上设计，复合尾梁34的长度可调，当放煤时，后尾梁342伸出，引导破碎煤体下落至后部刮板输送机4，以实现低位放煤。
18.后置液压支架5位于后部刮板输送机4后部，包括底座b51、顶梁b53、液压支柱b52、放煤挡板54、充填挡板56；顶梁b53由位于底座b51上的液压支柱b52支撑；放煤挡板54后端铰接安装在顶梁b53的前端，伸缩液压缸b55的两端分别与放煤挡板54中部及底座b51前部铰接，以控制放煤挡板54的旋转；充填挡板56竖直位于液压支柱b52后方、且可上下伸缩、顶端与顶梁b53的中后部活动连接、底端固定于底座b51上，用于阻挡充填材料。由于充填挡板56端与顶梁b53的中后部活动连接，因此顶梁b53的尾部下方且位于充填挡板56后方的空间形成充填空间，该空间高度可虽顶梁b53的升高而变化。
19.其中，放煤挡板54为三级可展开挡板，如图4所示，包括与顶梁b53铰接的第一级挡板541、与第一级挡板541前端铰接的第二级挡板542、与第二级挡板542前端铰接的第三级挡板543，第一级挡板541与伸缩液压缸b55铰接，第二级挡板542的中部通过伸缩液压缸d544与第一级挡板541前部铰接，第三级挡板543的中部与第二级挡板542的中部通过伸缩液压缸e545铰接。从而实现放煤挡板54分节运动，满足不同状态下挡煤或挡矸需求。
20.充填挡板56包括中空的主板561、套装在主板561内部且可上下移动的插板562，如图5所示，插板562内部装有伸缩液压缸f563，以实现插板562的上下移动。当后置液压支架5升高时，伸缩液压缸f563随时升高，将插板562升起，以防止充填时，充填体16进入后置液压支架5内。同时，充填挡板56也能够对顶梁b53起到一定的支撑作用。
21.后部刮板输送机4位于复合尾梁34及放煤挡板54的下方，且前后两端分别通过推移千斤顶41与底座a31的后端、底座b51的前端连接。
22.以某矿为例，介绍上述一种低位放顶煤充填液压支架的使用方法。
23.该矿煤层标高-215m，发育均匀，为缓倾斜煤层，平均厚6.6m，工作面长度为150m，采区地表有村庄并有一条二级公路通过，需对工作面进行充填，防止地表建（构）筑物发生破坏。
24.将上述一种低位放顶煤充填液压支架具体应用该矿区，其使用方法，包括如下步骤：s1：采用“采煤-放煤-充填”的作业顺序，开采高度3m，放煤高度3.6m。初始状态下，设置前置液压支架3及后置液压支架5高度为3m，进行开采。前置液压支架3与其前方的采煤机1、前部刮板输送机2配合，进行割煤、输送及支护工作，如图1至3所示。
25.随着采煤机1向前推进，如图1所示，前置液压支架3前移，同时复合尾梁34旋转至水平，与后置液压支架5的放煤挡板54配合，阻挡上方煤炭掉落；推进至后置液压支架5的顶梁b53的控顶距时，停止采煤；
s2：放煤时，如图2所示，控制推移千斤顶41，移动后部刮板输送机4至复合尾梁34及放煤挡板54接合处的下方；控制伸缩液压缸a，向下旋转复合尾梁34；同时，复合尾梁34中的后尾梁342自前尾梁341伸出，引导顶煤下落；控制伸缩液压缸b55，向下旋转放煤挡板54，并同时展开放煤挡板54的第一级挡板541、第二级挡板542、第三级挡板543；使上方破碎煤体自复合尾梁34及放煤挡板54的开口处落入后部刮板输送机4上；由于后尾梁342及展开的放煤挡板54引导作用，上方破碎煤体以距离后部刮板输送机4较低的高度落在后部刮板输送机4上，可以有效降低煤尘，防止破碎煤体落下后飞溅，破坏矿用设备，引发安全问题；s3：充填时，如图3所示，控制液压支柱b52，升高后置液压支架5的顶梁b53至紧贴煤层顶板，此时后置液压支架5高度6.6m；同时控制伸缩液压缸a，向上旋转复合尾梁34，并将后尾梁342缩回至前尾梁341内；控制伸缩液压缸b55，并及时调整伸缩液压缸d544及伸缩液压缸e545，来控制放煤挡板54的总体长度，使放煤挡板54的前端与复合尾梁34后端保持接触，来阻止落煤；充填挡板56随后置液压支架5升起；在充填挡板56后方形成充填空间6，向充填空间6加入充填体7，待充填体7充填高度接近顶梁b53时，停止充填；其中，三级放煤挡板54的设计，可以展开至不同长度，能够在后置液压支架5与前置液压支架3具有不同高度的落差时，依然能够使放煤挡板54的前端与复合尾梁34后端保持接触，来阻止落煤；s4：控制推移千斤顶41，向前移动后置液压支架5，待其下方再次形成充填空间6后，然后控制液压支柱b52，降低顶梁b53至顶梁a33的水平高度，再次如图1所示，同时控制伸缩液压缸a，向下旋转复合尾梁34，控制伸缩液压缸b55，向上旋转放煤挡板54，并调整伸缩液压缸d544及伸缩液压缸e545，收回第二级挡板542及第三级挡板543，使放煤挡板54的前端与复合尾梁34后端保持接触；s5：重复s1至s4进行放煤充填作业。
26.本发明通过前置液压支架3与后置液压支架5配合放煤，然后升起后置液压支架5至一定高度，形成充填空间6进行采空区的充填，能够有效扩大综放充填的充填空间6。例如本实施例中，将后置液压支架5升高至顶板处，即可实现6.6m厚度的充填。在煤层开采完毕后，充填体7能够迅速回填整个采空区，并充填至顶板位置，能够有效提高充填体7的支撑性能，降低覆岩下沉高度。