回撤支架三角区掩护系统

回撤支架三角区掩护系统

韩嘉

国家能源集团神东煤炭集团生产服务中心，陕西省榆林市 719315

摘要：主要分析了综采工作面撤架时采用的一套液压支架技术参数和结构设计，通过与辅助巷道多通道工艺的配合，实现了内蒙古和神木综采工作面的综采支架。为综采工作面撤面提供自动化必备设备。利用计算机技术研究液压支架套件:利用设计的分析软件对支架结构参数进行优化设计，以达到可选性能，提高稳定性、支撑性能和抗扭性能。利用虚拟样机技术和三维实体设计软件，对原方案进行优化，制作样机实验，准确模拟运动过程。利用虚拟样机技术模拟井下支架的工作状态，进行整体强度分析。

关键词：煤矿；三角区掩护系统

引言：近年来，随着开采技术的发展和开采机械化程度的提高，我国已建成百万吨级综采工作面。采矿速度越来越快，要求的连续时间越来越少，从一年到3或4个月不等。在这种情况下，缩短综采工作面撤面时间，提供一个安全的工作场所，提高采掘机械作业率和采掘接替率就显得尤为重要。该套液压支架采用辅助巷道多通道工艺，实现了撤巷机械化支护，撤巷端头和撤巷三角区均为主动临时支护。本实用新型实施例公开了一种三角区掩护系统，包括前部支架和后部支架；所述前部支架包括前部底座、前部支撑油缸和用于支撑顶板的前部支撑顶板，所述前部支撑油缸的固定部设置于所述前部底座，所述前部支撑油缸的输出部升降所述前部支撑顶板；所述后部支架包括推移机构、后部底座、后部支撑油缸和用于支撑顶板的后部支撑顶板，所述后部支撑油缸的固定部设置于所述后部底座，所述后部支撑油缸的输出部升降所述后部支撑顶板，所述后部底座与所述前部底座通过推移机构连接。利用本实用新型实施例能够在回撤液压支架时为三角区提供支撑，减少空顶面积，保障安全；并且还可撤离三角区，与传统支护方式相比，更加节省材料，并且安全性也有保障。

一、回撤支架三角区掩护系统研究

一种三角区掩护系统，其特征在于，包括：前部支架和后部支架；所述前部支架包括前部底座、前部支撑油缸和用于支撑顶板的前部支撑顶板，所述前部支撑油缸的固定部设置于所述前部底座，所述前部支撑油缸的输出部升降所述前部支撑顶板；

所述后部支架包括推移机构、后部底座、后部支撑油缸和用于支撑顶板的后部支撑顶板，所述后部支撑油缸的固定部设置于所述后部底座，所述后部支撑油缸的输出部升降所述后部支撑顶板，所述后部底座与所述前部底座通过推移机构连接。

综采工作面液压支架由回采巷道支架、回采巷道端头支架和回采巷道三角区支架组成。

1)关键技术参数

(1)回采巷道支护强度

回采巷道的支护强度等于4-8采高的岩柱重量，公式如下[1]。

P = N ⋅ M ⋅γ

P—支撑强度，兆帕；

M—米——采高，米；

γ—堆积密度，千牛顿/米；

除常规计算外，还需要应用计算机模拟技术来模拟支架对顶板的工作阻力适应性。

(2)回采巷道底压的测定与分析

对回采巷道底压的测定和分析，可以获得合理的底压承载能力，指导和加强对底部和顶板的管理，为确定支护形式和强度提供科学依据。

2)结构设计特点

回采巷道支护(图1)是维护回采巷道顶板的关键点；撤巷端头支护和撤巷三角区适用于撤巷端头和撤巷三角区的支护[2]。

1)该支架结构紧凑，前连杆和后连杆为一体，能有效改善支架的受力状况。

2)该套液压支架结构紧凑，主要结构部件采用刚性整体结构，强度高、抗变形能力强、性能可靠。

3)回采巷道支护有独立的手动液压控制系统，回采巷道支护端头采用电液控制系统，配置专用的防爆电池，可通过手动、电液控制和无线电遥控操作支架。

4)撤巷结束时支护有高度调节机构、自动运动机构。回撤支架与回撤巷道支架末端保持足够的相对空间，调整双向工作[3]。

5)具有侧梁和护矸机构的回采巷道三角区支护维护了回采巷道三角区的整体顶板，保护了矸石不进入内支架，保证了工人和设备的安全。

1)道路布局

在停采线工作面掘出回采巷道的同时，两条辅助巷道与回采工作面平行，因此回采巷道靠近回采工作面，其他巷道为辅助回采巷道，此外，还掘出3 ~ 4个顺槽，为辅助巷道多通道系统。

2)退出渠道支持

根据综采放顶煤设备的需求，可靠的支护是综采放顶煤设备成功放顶煤的关键，放顶煤通道支护流程如图3，当压力明显时，支护形式应选择双排，如图4，符合放顶煤工艺要求。

液压支架综采工作面回撤套件的应用

当回采工作面距结束线100米时，回采巷道支架应安装在回采巷道中。综采工作面设备应在工作面完成后撤出。

用绞车回撤顺槽附近的回撤巷道支架，然后回撤3个紧靠顺槽的综采液压支架，在左回撤通道安装2个回撤巷道端头支架和1个回撤巷道三角区支架。综采液压支架采用抽芯法沿左回撤通道、回撤巷道三角区支护、回撤终点逐一回撤

巷道支护依次向左移动。

另一组支护，2个撤巷端头支护和1个撤巷三角区支护，安装在右撤巷通道内，右支护从掩护支架中撤出。

回采工作面留有3个综采液压支架时，回采巷道三角区支护首先进行回采，其次是回采巷道支护结束。另一个和综采液压支架依次移动和后退。

二、三角区掩护系统

（一）技术领域

本实用新型涉及煤矿技术领域，具体涉及一种三角区掩护系统。

（二）背景技术

综合机械化采煤在如今高产高效的现代化矿井建设中，已经成为采煤工艺革新的主流，综采工作面设备回撤是创建高产高效矿井的一个重要环节，是一项庞大的系统工程， 尤其是综采工作面液压支架的回撤更为突出。因此，工作面液压支架的安全快速回撤对于整个工程顺利进行具有至关重要的影响作用。

目前，液压支架的回撤大都采用辅巷多通道回撤技术，实现多头平行作业，达到快速回撤目的。但是由于地质条件的不确定，三角区的支护一直是回撤液压支架的一个难点。传统的三角区的支护方式是采用道木、木支柱进行顶板支护，所支护的材料无法回收，造成大量材料消耗和劳动力的损耗。同时，空顶面积较多，存在较大的安全隐患。

（三）实用新型内容

有鉴于此，本实用新型实施例提出一种三角区掩护系统，以解决上述技术问题。

本实用新型实施例提出一种三角区掩护系统，其包括：前部支架和后部支架；所述前部支架包括前部底座、前部支撑油缸和用于支撑顶板的前部支撑顶板，所述前部支撑油缸的固定部设置于所述前部底座，所述前部支撑油缸的输出部升降所述前部支撑顶板；所述后部支架包括推移机构、后部底座、后部支撑油缸和用于支撑顶板的后部支撑顶板，所述后部支撑油缸的固定部设置于所述后部底座，所述后部支撑油缸的输出部升降所述后部支撑顶板，所述后部底座与所述前部底座通过推移机构连接。

后部支架还包括：掩护梁，所述掩护梁的相对两侧分别与后部底座和后部支撑顶板连接。

所述掩护梁包括第一梁架和第二梁架，所述第一梁架的第一端与后部底座铰接，第二端与第二梁架的第一端铰接，第二梁架的第二端与后部支撑顶板铰接。后部支架还包括支撑连杆，所述支撑连杆的两端分别与第二梁架和后部底座铰接。所述支撑连杆铰接在所述第二梁架长度方向的中间位置上。所述推移机构包括推拉油缸和推移杆，所述后部底座具有用于容置所述推移杆的滑道，所述推拉油缸安装在后部底座上，且其输出部与所述推移杆传动连接，并且带动所述推移杆沿着所述滑道移动，所述推移杆的一端与所述前部底座连接。前部支架还包括前部挡矸板，所述前部支撑顶板相对的两侧均铰接有前部档杆板。后部支架还包括后部挡矸板，所述后部支撑顶板相对的两侧均铰接有后部档杆板。还包括用于控制后部支撑油缸及推拉油缸工作的第一操作阀和用于控制前部支撑油缸工作的第二操作阀，第一操作阀设置在后部底座上，第二操作阀设置在前部底座上，所述第一操作阀和第二操作阀上均设置有用于接收无线遥控通信信号的接收控制器。

所述前部支撑油缸和后部支撑油缸的数量均至少为四个。

本实用新型实施例提供的三角区掩护系统通过设置前部支架和后部支架支护巷道顶板，前后支架可交替支护迁移，不仅能够在液压支架回撤时为三角区顶板提供有效支撑，减少空顶面积，保障安全；而且还能够随着液压支架的回撤进行挪移，从而逐渐撤离三角区，比起传统的无法回收支护材料的支护方式而言，更加节省材料，并且安全性也有保障。

图1本实用新型实施例的三角区掩护系统的结构示意图。

图2本实用新型实施例的三角区掩护系统工作状态的主视图。

图3本实用新型实施例的三角区掩护系统工作状态的俯视图。

（四）具体实施方式

以下结合附图以及具体实施例，对本实用新型的技术方案进行详细描述。其中相同的零部件用相同的附图标记表示。需要说明的是，下面描述中使用的词语“前”、“后”、“左”、“右”、“上”和“下”指的是附图中的方向，词语“内”和“外”分别指的是朝向或远离特定部件几何中心的方向。图1示出了本实用新型实施例的三角区掩护系统的结构示意图，如图1所示，本实用新型实施例提供的三角区掩护系统，其包括：前部支架10和后部支架30。在综采液压支架回撤过程中，当部分综采液压支架被搬迁后，回撤巷道端头掩护支架与综采液压支架之间暴露出的顶板被称为三角区。本实用新型实施例提供的三角区掩护系统用于支护三角区的巷道顶板。所述前部支架10包括前部底座11、前部支撑油缸13和用于支撑顶板的前部支撑顶板15。所述前部支撑油缸13的固定部设置于所述前部底座11，所述前部支撑油缸13的输出部升降所述前部支撑顶板15。所述后部支架30包括推移机构、后部底座35、后部支撑油缸37和用于支撑顶板的后部支撑顶板39。所述后部支撑油缸37的固定部设置于所述后部底座35，所述后部支撑油缸37的输出部升降所述后部支撑顶板39，所述后部底座35与所述前部底座11通过推移机构连接。 [0026] 三角区掩护系统工作时，如图2-3所示，前部支架10的前部支撑油缸13伸出，支撑前部支撑顶板15对巷道顶板进行支护，后部支架30的后部支撑油缸37伸出，支撑后部支撑顶板39支撑顶板。当三角区掩护系统移动时，前部支架10可以后部支架30为支点，即后部支架30继续支撑巷道顶板，前部支架10的前部支撑油缸13收缩，通过推拉机构收缩，带动前部支架10 朝向靠近后部支架30的方向擦顶板移动。同样地，后部支架30移动时，以前部支架10为支点，进行擦顶板运动。前部支架10 和后部支架30交替运行，实现三角区掩护系统的移动。本实用新型实施例提供的三角区掩护系统通过设置前部支架和后部支架支护巷道顶板，前后支架可交替支护迁移，不仅能够在液压支架回撤时为三角区顶板提供有效支撑，减少空顶面积，保障安全；而且还能够随着液压支架的回撤进行挪移，从而逐渐撤离三角区，比起传统的无法回收支护材料的支护方式而言，更加节省材料，并且安全性也有保障。进一步地，如图2所示，后部支架30还包括：掩护梁，所述掩护梁的相对两侧分别与后部底座35和后部支撑顶板39连接。通过设置掩护梁，在三角区200提供一定的支撑和防护，减少三角区200的空顶面积。较佳地，掩护梁包括第一梁架312和第二梁架314，第一梁架312的第一端与后部底座35铰接，第一梁架312的第二端与第二梁架314的第一端铰接，第二梁架314的第二端与后部支撑顶板39铰接。通过将掩护梁设置为第一梁架312和第二梁架314，可精简掩护梁的结构，降低生产成本。而且，如图1所示，第一梁架312与第二梁架314的铰接点、第一梁架312与后部底座35的铰接点以及第二梁架314与后部支撑顶板39的铰接点依次连线成三角形，使得掩护梁与三角区200的形状更为契合，更大程度减少三角区200的空顶面积。优选地，后部支架30还包括支撑连杆41，所述支撑连杆41的两端分别与第二梁架 314和后部底座35铰接。通过设置支撑连杆41，能够为掩护梁的支护提供一定的辅助作用，提高支撑的可靠性。所述支撑连杆41铰接在所述第二梁架314长度方向的中间位置上，以便更好地提供支撑。进一步地，推移机构包括推拉油缸332和推移杆334，所述推拉油缸332安装在后部底座35上。后部底座35具有用于容置推移杆334的滑道352，推拉油缸332的输出部与推移杆 334传动连接，并且能够使得推移杆334沿着滑道352移动，推移杆334的一端与前部底座11 连接。通过设置推拉油缸332和推移杆334，且在后部底座35内设置滑道352，可使得前部支架10和后部支架30紧靠设置，提高对顶板的支护力，减少空顶面积。进一步地，前部支架10还包括前部挡矸板17，前部支撑顶板15相对的两侧均铰接有前部挡矸板17，不仅可防止掉落的矸石进入前部支架10内，保证前部支架10的部件不受损害，而且还可保证操作人员的安全，提高安全系数。同样地，后部支架30还包括后部挡矸板43，后部支撑顶板39相对的两侧均设置有后部挡矸板43。优选地，三角区掩护系统还包括用于控制后部支撑油缸37及推拉油缸332工作的第一操作阀和用于控制前部支撑油缸13工作的第二操作阀51。第一操作阀50设置在后部底座35上，第二操作阀51设置在前部底座11上，所述第一操作阀50和第二操作阀51上均设置有用于接收无线遥控通信信号的接收控制器，接收控制器与第一操作阀或者第二操作阀电连接。遥控器发送控制指令，第一操作阀50的接收控制器接收控制指令，从而控制第一操作阀50动作。第二操作阀51的接收控制器接收到控制指令后，控制第一操作阀动作。接收控制器与第一操作阀或者第二操作阀采用现有的电路实现电连接。接收控制器采用现有的逻辑编程实现控制功能。通过采用接收控制器与遥控器的配合，操作人员在回撤液压支架300时，可以远程操控三角区专用掩护支架100进行工作，保护人员安全。在一个具体实施例中，所述前部支撑油缸和后部支撑油缸的数量均至少为四个。至少四个前部支撑油缸13在前部底座11上呈矩形分布。至少四个后部支撑油缸37 在后部底座35上呈矩形分布。至少八个支撑油缸构成至少八个支撑基础，在三角区200处能够为顶部提供更稳定的支撑效果，提高液压支架300回撤时三角区200的稳定性。在一个具体实施例中，推拉油缸332可采用现有的推拉千斤顶，第一操作阀50和第二操作阀51可采用现有的电磁阀。以上，结合具体实施例对本实用新型的技术方案进行了详细介绍，所描述的具体实施例用于帮助理解本实用新型的思想。本领域技术人员在本实用新型具体实施例的基础上做出的推导和变型也属于本实用新型保护范围之内。