低位放顶煤液压支架 所属技术领域
本发明涉及煤矿地下开采回采工作面用支护设备，特别是一种适用于煤厚大于5米、顶煤冒放性好的综采放顶煤工作面用的低位放顶煤液压支架。
背景技术
过去曾使用过两柱掩护式高位放顶煤液压支架。该支架是短顶梁，单铰点式稳定机构，两立柱支撑在掩护梁上，掩护梁开天窗的单运输机放顶煤支架，是一种最早期的放顶煤支架，由于诸多缺陷，已被淘汰。
目前，综采放顶煤工作面所使用的放顶煤液压支架均为四柱支撑掩护式支架。按稳定机构的形式可分为：正向四连杆式四柱放顶煤支架、反向四连杆式四柱放顶煤支架；单摆式或单铰点式四柱放顶煤支架。
中国《发明专利公报》第17卷、第21号公开了名称是“一种低位放顶煤液压支架”的专利，其专利号：ZL 99112531.2，公开号：CN 1296115A。它的目的是提供一种既能保证架后过煤空间、方便架前操作，又可改善四连杆机构受力状况的低位放顶煤液压支架；它的构成是：由立柱两端连接的底座和带前梁的顶梁，在顶梁后端依次铰接有掩护梁及通过尾梁千斤顶控制的具有伸缩式插板之尾梁，前、后连杆设置于底座后部与掩护梁间，前连杆为双连杆且位于后立柱之后。该支架是目前使用地四柱支撑掩护式放顶煤液压支架的典型架型。
现在普遍使用的几种支架型式虽然也取得了较好效果，为煤炭工业发展发挥了重要作用，但是，其不足之处是：其架型与围岩的适应性普遍存在缺陷，四柱式的前后排立柱受力不均衡现象严重，前柱受力大，后柱受力小，甚至受拉，支架的力学特性恶化，支护能力得不到充分发挥，支架对顶板适应性差。特别是随着煤矿高产高效要求的不断提高，国外已普遍采用两柱式电液控制液压支架，现有四柱放顶煤支架不利于采用电液控制、提高工作面自动化程度。
【发明内容】
为了克服现有低位放顶煤液压支架的不足之处，本发明提供一种新型的低位放顶煤液压支架，该支架能从根本上消除前后排立柱受力不均衡缺陷、改善支架的力学特性、提高放顶煤支架对围岩的适应性、改善综放工作面的支护效果、适应高产高效放顶煤开采要求、更易于实现电液控制和生产自动化。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
这种低位放顶煤液压支架，由立柱及立柱两端分别铰接的顶梁和底座，铰接于顶梁后端的掩护梁，掩护梁后部的放煤机构，铰接于底座后部与掩护梁后部之间的前连秆和后连秆，装于底座中档的推移机构，顶梁前部的护帮装置所构成。其放煤机构由铰接在掩护梁后端的尾梁，尾梁内的插扳千斤顶以及由插扳千斤顶推拉而沿尾梁内的导向槽而伸缩的插板，铰接于掩护梁与尾梁之间、可使尾梁摆动放煤的尾梁千斤顶所构成。其中，立柱仅采用两根、且呈单排布置。顶梁与掩护梁的铰接点之下设置有平衡千斤顶，平衡千斤顶的两端分别铰接在顶梁、掩护梁上。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案还可以是：
本低位放顶煤液压支架的顶梁采用整体顶梁，或称整顶刚性顶梁。
本支架的顶梁也可以采用铰接顶梁，或称分段铰接顶梁，它由短顶梁及其前端铰接的前梁、前梁千斤顶所构成。
本支架的平衡千斤顶采用两根，置于顶梁、掩护梁的靠近纵向中线部位。
本支架的平衡千斤顶也可采用单根，置于顶梁、掩护梁的纵向中线部位。
本支架的放煤机构的插板伸出端的齿为锥形齿，齿的个数为5～9个。
本支架的立柱与顶梁、底座铰接的柱窝采用整体铸造结构。
本支架的护帮装置由铰接于顶梁前端的护帮板、护帮千斤顶、短杆、长杆所构成，四者铰接成四连杆机构。
本支架的顶梁，采用其上带有活动侧护板的顶梁。
本发明的有益效果是：
①顶梁只有两根立柱，单排支撑，立柱受力均衡，支护能力能充分发挥。
②与四柱支撑掩护式支架相比可显著减小顶梁的控顶距，提高有效支护强度，改善支护效果，有利于工作面的安全高产高效。
③结构紧凑，有效地减小前后输送机的中心距，有利集约化管理。
④放煤机构可将掩护梁上背的冒落顶煤放下，可避免由于掩护梁背矸和顶板压力后移，造成支架的“高射炮”工况，对保证两柱支架的合理工况有利。
⑤两柱式放顶煤支架升降、移架操作方便，更易于采用电液控制，实现高效自动化。
⑥保持了低位放顶煤支架的良好特点：
a.放煤口低且连续，放煤效果好，没有脊背损失，采出率高。
b.后输送机沿底板布置，浮煤容易排出，移架轻快。
c.尾梁插板可以切断大块煤，使放煤口不易堵塞。
d.后部放煤空间大，尾梁摆动角度大，有利于顶煤冒落，放煤效率高。
e.有效减少和阻隔煤尘。
【附图说明】
图1是本发明整体顶梁低位放顶煤液压支架的结构示意图主视图
图2是图1低位放顶煤液压支架的底座部分的结构示意图俯视图
图3是图1低位放顶煤液压支架的护帮装置的结构示意图
图4是顶梁的活动侧护板部分的结构示意图主视图
图5是顶梁的活动侧护板部分的结构示意图俯视剖视图
图6是放煤机构的插板的结构示意图主视图
图7是放煤机构的插板的结构示意图俯视图
图8是本发明铰接顶梁低位放顶煤液压支架的结构示意图主视图
图中：1-顶梁、2-掩护梁、3-前连杆、4-后连杆、5-底座、6-放煤机构的尾梁、7-插板、8-立柱、9-平衡千斤顶、10-推移机构、11-护帮装置、12-尾梁千斤顶、13-插扳千斤顶、14-护帮板、15-短杆、16-长杆、17-护帮千斤顶、18-活动侧护板、19-导向杆、20-侧推千斤顶、21-固定侧护板、22-齿、23-前梁、24-前梁千斤顶、25-顶梁(短顶梁)
【具体实施方式】
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
实施例1：
图1所示的本发明低位放顶煤液压支架，主要由顶梁(1)、掩护梁(2)、前连杆(3)、后连杆(4)、底座(5)、立柱(8)、平衡千斤项(9)、推移机构(10)、护帮装置(11)，以及放煤机构的尾梁(6)、插板(7)、尾梁千斤顶(12)组成。
顶梁(1)和底座(5)之间由两根立柱(8)铰接支撑，顶梁(1)的后端与掩护梁(2)相铰接，顶梁(1)与掩护梁(2)的铰接点下方有两只平衡千斤项(9)铰接于二者之间，掩护梁(2)的后端与放煤机构的尾梁(6)铰接，掩护梁(2)与尾梁(6)的铰接点下方有尾梁千斤顶(12)铰接于二者之间。前连杆(3)、后连杆(4)铰接于掩护梁(2)后部和底座(5)后部之间。推移机构(10)布置在底座(5)的中挡。护帮装置(11)铰接在顶梁(1)的前端。
简而言之，本发明是两柱支撑顶梁、四连杆稳定机构、前后两部输送机、低位放顶煤的液压支架，或称两柱掩护式低位放顶煤液压支架。
立柱(8)只用两根、呈单排布置，立柱(8)的前后均为行人通道。立柱(8)采用双伸缩立柱。立柱(8)与顶梁(1)、底座(5)铰接的柱窝采用整体铸造结构，以保证支撑强度。即柱窝为整体铸件，带横筋板一体铸出，增加柱窝与主筋间的焊缝连接强度。如图1中所示。
图2示出本支架下部的底座(5)与推移机构(10)的结构。
底座(5)为分体式刚性底座，分体箱形结构。底座(5)上设有移架抬底座装置，可将底座前端抬起200mm以上，使支架在底板局部有泥岩和起伏不平的情况下，能防止底座前端扎底、顺利通过，减少清理浮煤。抬底座装置可整体拆卸。
推移机构(10)采用反向安装的长推杆机构，布置在底座(5)的中挡。其推移装置是箱形结构件，推移装置的两端分别与输送机和推移千斤顶相连，是支架与输送机移动的主要部件。
图3所示的护帮装置铰接在顶梁(1)的前端，采用四连杆机构。由铰接在顶梁(1)前端的护帮板(14)，通过与之铰接的短杆(15)的下端，与铰接在顶梁(1)前端另一铰接点上的长杆(16)的下端相铰接，该铰接销轴又同时与铰接在顶梁(1)上的护帮千斤顶(17)的推杆端相铰接，构成四连杆机构。 护帮板(14)通过四连杆机构和护帮千斤顶(17)作用实现翻转和收平。其特点是上挑角度大。
图4、5示出了顶梁(1)的活动侧护板部分的结构。
顶梁(1)采用整体顶梁，或称整顶刚性顶梁。顶梁(1)上带有活动侧护板。顶梁的两侧护板，供架间密封和防倒之用。其中一侧为固定侧护板(21)，另一侧为活动侧护板(18)、可伸缩动作。活动侧护板(18)通过导向杆(19)与顶梁内的两只侧推千斤顶(20)相铰接，借助于侧推千斤顶(20)的推移实现伸缩。
掩护梁(2)也采用带活动侧护板的。掩护梁(2)的活动侧护板，结构与顶梁的活动侧护板相同。
平衡千斤顶(9)采用双千斤顶，布置在顶梁(1)、掩护梁(2)的靠近纵向中线的部位。其主要作用是调整顶梁合力作用点，保持支架顶梁的合理位态。采用双千斤顶可加大对支架支护状态的调整能力，使支架更好地适应顶板条件变化和后部放顶煤造成的支架与顶板相互作用变化，有效保证煤壁侧顶板的支护。
前、后连杆(3、4)铰接于掩护梁(2)的后部和底座(5)的后部之间，构成四连杆机构。前连杆(3)采用双连杆、后连杆(4)采用单连杆。这种前双后单的正四连杆结构既可增加支架的抗扭能力，使支架稳定性好、可靠性高，又可保证支架后部有较大空间，便于后部设备安装及维修。
放煤机构由尾梁(6)、插扳(7)、尾梁千斤顶(12)，以及插扳千斤顶(13)等构成。尾梁(6)直接铰接在掩护梁(2)的后端，尾梁(6)内装有插扳千斤顶(13)及其推拉的插扳(7)，操作插扳千斤顶(13)可使插扳(7)在尾梁(6)的导向槽内伸缩，以破碎大块煤、封矸和放煤。铰接于掩护梁(2)和尾梁(6)之间的尾梁千斤顶(12)，用于尾梁(6)的上摆下调。尾梁(6)的上摆时调整工作空间，下调时插板回缩实现放煤。放煤机构的尾梁也可采用带活动侧护板的。由设在尾梁底面、单侧布置的两只侧推千斤顶、导向杆及活动侧护板构成。
图6、7示出放煤机构的插板(7)的结构。插板(7)伸出端的齿(22)采用锥形齿，可以是圆锥齿、棱锥齿，以四棱齿锥为优选；齿(22)的个数减为5～9个，可增大插板的破煤能力。
支架采用大流量液压系统，主进液和主回液采用双回路系统，以保证移架速度。可在支架掩护梁(2)、后连杆(4)或尾梁(6)上安装高压喷雾装置。
实施例2：
图8示出本发明的另一种形式，即顶梁采用铰接顶梁的两柱掩护式低位放顶煤液压支架。铰接顶梁，或称分段铰接顶梁，由顶梁(25)、前梁(23)、前梁千斤顶(24)构成。前梁(23)铰接于顶梁(25)的前端，前梁千斤顶(24)铰接于顶梁(25)与前梁(23)之间。与之相应，其四连杆机构的护帮装置(11)应铰接在前梁(23)上，即护帮板(17)的后端、长杆(15)、护帮千斤顶(16)铰接在前梁(23)的前端。除此之外，本例的其余部分均可与实施例1相同。
在上述两实施例中：整体顶梁结构简单可靠，顶梁前端支护力大；铰接顶梁结构复杂，顶梁前端支护力小于前者，但支架的适应性好。
除以上举例的技术方案外，还有下列技术措施亦可选择采用：
①立柱：采用带机械加长杆的单伸缩立柱。
②平衡千斤顶：采用单千斤顶，布置在顶梁、掩护梁的纵向中线部位。
③推移机构：采用正向安装的短推杆机构。
④顶梁和掩护梁：采用不带活动侧护板的。
⑤放煤机构：其尾梁采用不带活动侧护板的。
⑥护帮装置：采用护帮千斤顶与护帮板直接铰接、伸缩控制护帮板形式。
加工制造：支架主体结构材料采用70kg～80kg级高强度钢板焊接。