放炮落煤与装煤、运煤和锚杆支护机械一体化作业方法及装置.pdf

本发明提供了放炮落煤与装煤、运煤和锚杆支护机械一体化作业方法及装置，其装置主要包括液压系统、液压操作控制台、履带行走部分、装运煤输送部分、支护部分、液压锚杆机；其方法使用的机械设备有一体化装置、刮板输送机、顺槽运煤设备；其掘进循环进度1至1.5米，放炮落煤炮烟散尽后，一体化装置进入作业地点，装煤运煤完成后，进行锚杆支护。支护作业完成后，一体化装置退至作业地点之外20米，再进行打眼放炮作业。本发明的设备结构紧凑，其方法对从根本上确保了安全生产，提高了炮掘的单进水平，和资源回收率，减少了作业人员，取得了巨大的经济效益，全面的、系统的、彻底的解决了现有掘进方式存在的严重问题。

1、  一种装煤、运煤和锚杆支护机械一体化装置，包括液压系统、液压操作控制台(2)、履带行走部分(3)、装运煤输送部分(4)、支护部分(5)、液压锚杆机(6)；其特征是：在履带行走部分的底架梁上固定安装有平台，底架梁与平台之间装有装运煤输送部分，其装运煤输送部分的铲板(401)与机载耙爪(404)在底架梁的前面，并由装运煤输送部分的油缸调整与地面接触，而运煤的刮板输送机(403)在底架梁的中部与后面；位于铲板正上方伸出的平台上前部固定装着支护部分，平台顶的中部固定装着液压锚杆机与液压操作控制台，平台顶的后部固定装着液压系统、油箱与泵站(1)。

2、  根据权利要求1所述的装煤、运煤和锚杆支护机械一体化装置，其特征是：所述的支护部分为至少二根液压支柱。

3、  一种放炮落煤与装、运煤和锚杆支护机械一体化作业方法，为放炮落煤，其特征是：采用装、运煤和锚杆支护机械一体化装置、刮板运输机、皮带运输机；其掘进循环进度1至1.5米，炮烟散尽后，一体化装置进入作业地点，首先，通过一体化装置的铲板上耙爪和运输部分把放炮落下的煤炭进行机装外运；其次，出煤作业完成后，开始锚杆支护；第三，支护作业完成后，一体化装置退至作业地点之外20米，再进行打眼放炮作业。

4、  根据权利要求3所述的放炮落煤与装、运煤和锚杆支护机械一体化作业方法，其特征是：所述的放炮落煤，循环进度1.5米，实行光面爆破，断面最大为6×6米。

5、  根据权利要求4所述的放炮落煤与装、运煤和锚杆支护机械一体化作业方法，其特征是：其具体工艺流程为：打眼---设警戒---装药---连线---放炮---一体化装置进入工作面---临时支护--装运煤---锚杆支护---退机。

6、  根据权利要求5所述的放炮落煤与装、运煤和锚杆支护机械一体化作业方法，其特征是：工艺流程所述的临时支护作业，采用一体化装置中的支护部分液压支柱临时支护，进入支护下作业时，二根液压支柱同时伸出，支撑住顶板，防止顶板离层或冒落。

7、  根据权利要求5所述的放炮落煤与装、运煤和锚杆支护机械一体化作业方法，其特征是：工艺流程所述的装煤使用一体化装置中的铲板与机载耙爪，运煤由铲板中部的刮板输送机完成；首先，进入作业区域时，将铲板放在煤矿井巷道的底板上，利用履带牵引产生的推力，把作业附近底板上的浮煤清至装煤作业地点；随着机载耙爪的转动，铲板上的浮煤被装入铲板中部的刮板输送机；随着履带牵引，作业地点的煤被很快运出。

8、  根据权利要求5所述的放炮落煤与装、运煤和锚杆支护机械一体化作业方法，其特征是：工艺流程所述的锚杆支护作业，锚杆和锚索支护施工由一体化装置中液压锚杆机完成。

9、  根据权利要求5所述的放炮落煤与装、运煤和锚杆支护机械一体化作业方法，其特征是：工艺流程所述的放炮，打眼深度1.8米，施工断面为6×6米，布置周边眼和掏槽眼共22个。

放炮落煤与装煤、运煤和锚杆支护机械一体化作业方法及装置
技术领域
本发明属于煤矿井下掘进技术，是适用于大、中、小型煤矿各种形状和断面的综合机械化掘进作业方法及装置。
背景技术
目前，我国各类煤矿巷道掘进普遍采用炮掘，综掘和连采等掘进技术，这些技术存在以下问题：
1、巷道掘进断面小：掘进断面一般在15M²左右。
2、装机功率大，能耗高：综掘工作面装机功率大部分都在250kw以上；连采机装机功率则高达2000kw以上。
3、支护困难：炮掘、综掘支护目前仍为人工支护。
4、效率低：由于机械截割落煤比放炮落煤所用时间长，炮掘、综掘支护为人工支护，用人多，所以速度慢，效率低。
5、适应性差：一种综掘机机型很难适应各种断面。
6、顶板问题：目前各种掘进方式都在空顶下作业，无法实现超前支护。
7、煤炭资源回收率低，资源浪费严重；由于掘进断面小，造成资源浪费。
8、经济效益低。
9、施工速度慢。
10、矿井生产能力低，安全系数小。由于掘进不能实现机械化，造成矿井生产能力和矿井安全系数低下。
发明内容
本发明的目的就是解决上述煤矿井下掘进技术中存在的问题，实现煤矿井下可掘进任意断面，达到掘进速度快，支护成本低，装机功率小，安全可靠，适应性强的要求，而提供一种具有超前支护、锚杆锚索钻孔，装运煤等多种功能，采用全液压系统传动，防爆性能和安全性能好的放炮落煤，装煤、运煤、锚杆支护为机械化的一体化机；即一种放炮落煤，装煤、运煤、锚杆支护一体化机作业方法。
为了实现上述目的本发明的技术方案是：
一种装煤、运煤和锚杆支护机械一体化装置，包括液压供油系统、液压操作控制台、履带行走部分、装运煤输送部分、支护部分、液压锚杆机；其特征是：在履带行走部分的底架梁上固定安装有平台，底架梁与平台之间装有装运煤输送部分，其装运煤输送部分的铲板与机载耙爪在底架梁的前面，并由装运煤输送部分的油缸调整与地面接触，而运煤的刮板输送机在底架梁的中部与后面；位于铲板正上方伸出的平台上前部固定装着支护部分，平台顶的中部固定装着液压锚杆机与液压操作控制台，平台顶的后部固定装着液压供油系统、油箱与泵站。
一种放炮落煤与装、运煤和锚杆支护机械一体化作业方法，为放炮落煤，其特征是：采用装、运煤和锚杆支护机械一体化装置、刮板运输机、皮带运输机；其掘进循环进度1至1.5米，炮烟散尽后，装、运煤和锚杆支护机械一体化装置进入作业地点，首先，通过一体化装置的铲板上耙爪和运输部分把放炮落下的煤炭进行机装外运；其次，出煤作业完成后，开始锚杆支护；第三，支护作业完成后，一体化装置退至作业地点之外20米，再进行打眼放炮作业。本发明保持原有的放炮落煤作业，装运煤与锚杆支护实现了机械化，减少了作业人员和作业时间，提高了炮掘的单进水平。所述的放炮落煤，循环进度1.5米，实行光面爆破，断面最大为6×6米。实行锚杆与锚索组合支护，大大提高了矿井的通风和运输能力，为矿井实现回采综合机械化创造条件。
以上所述其具体工艺流程为：打眼---设警戒---装药---连线---放炮---一体化装置进入工作面---临时支护---装煤运煤-----锚杆支护---退机。
所述的工艺流程所述的临时支护作业，采用一体化装置中的支护部分液压支柱临时支护，进入支护下作业时，二根液压支柱同时伸出，支撑住顶板，防止顶板离层或冒落。
工艺流程所述的装煤使用一体化装置中铲板与机载耙爪，运煤由铲板中部的刮板输送机完成；首先进入作业区域时，将铲板放在巷道的底板上，利用履带牵引产生的推力，把作业附近底板上的浮煤清至装煤作业地点；随着机载耙爪的转动，铲板上的浮煤被装入铲板中部的刮板输送机；作业地点的煤被很快运出。
工艺流程所述的装煤用一体化装置中的铲板与机载耙爪，运煤由铲板中部的刮板输送机完成；首先，进入作业区域时，将铲板放在煤矿井巷道的底板上，利用履带牵引产生的推力，把作业附近底板上的浮煤清至装煤作业地点；随着机载耙爪的转动，铲板上的浮煤被装入铲板中部的刮板输送机；随着履带牵引，作业地点的煤被很快运出。
工艺流程所述的锚杆支护作业，锚杆和锚索支护施工由一体化装置中液压锚杆机完成。锚杆机可以在其水平滑道上任意滑行，自身可以旋转，能够准确快速施工顶锚杆和锚索。
工艺流程所述的放炮，打眼深度1.8米，施工断面为6×6米，布置周边眼和掏槽眼共22个。
以上在炮掘、装运煤、锚杆支护、向外运煤等工艺中，可采用转载机进行向外运煤，根据矿井产量，顺槽则采用各种皮带运输机。
本发明放炮落煤与装煤、运煤和锚杆支护机械一体化作业方法及装置与现有的煤矿掘进工艺方法相比，具有突出的实质性特点和显著技术进步是：
1、本发明装煤、运煤和锚杆支护机械一体化装置的掘进速度快，掘进断面大，断面形状多，资源回收率高，支护成本低，装机功率小，安全可靠体积小，重量轻，适应性强。解决了目前掘进技术中，进尺低、大功率、小断面的掘进难题。一体化机具有超前支护、锚杆锚索钻孔，装运煤等多种功能，采用全液压系统传动，防爆性能和安全性能好。
2、在现有掘进工艺和装备上有所创新，使装、运煤和支护实现了机械化，掘进速度大大提高，由同等大断面的每班掘进量的1.5米增高到4.5米。
3、大幅度提高了资源回收率：由于落煤为放炮落煤，断面尺寸大大增加，可施工任意断面形状，施工断面一般由2×2.5米增加到6×6米，掘进煤量由每米7.3吨增加到52.2吨，回收率和经济效益大大提高。
4、支护方式不仅由木棚或信号柱升级为锚杆锚索支护，支护强度大大提高，而且一体化机上装有用于超前支护的液压支柱，顶板的控制能力大大加强，顶板事故大大降低。
5、支护速度大幅度提高。改变炮掘、综掘目前人工支护为多功能锚杆锚索钻机，支护速度大幅度提高。不仅提高了掘进速度，而且缩短了顶板的空顶时间，有效地控制了冒顶事故。
6、通风能力增强。由巷道施工断面加大，巷道配风量大大提高，解决瓦斯的能力有所提高。
7、运输能力大。由于施工断面大，不仅辅助运输能够实现无轨胶轮化，而且为矿井实现机械化开采创造了运输条件。
8、适应性强。全国大部分井田煤田皆可应用，大、中、小煤矿各种断面施工皆可采用该技术。
9、装机功率小。整机装机功率只有55KW，但是能够施工36m²的断面，掘进速度、效率和经济效益比其它掘进装备都要高。
10、用人少，效率高。由于装煤、运煤和锚杆支护皆为机械化作业，所以用人少效率高。
11、安全系数高。由于巷道施工断面增大，通风能力增强，运输能力提高，同时采用了锚杆锚索机械支护和能够实现机械化开采，大大地提高了安全系数。
总之，本发明提高了煤矿井下掘进技术水平，尤其是为实现中小型煤矿掘进、支护、装运煤的机械化，提供了成套的工艺技术和技术装备，为中小型煤矿实现安全生产创造了最基本的条件，同时极大地提高资源回收率，用最小投入可取得较大的产出。全面的、系统的、彻底的解决了现有掘进工艺和装备存在的严重问题。
附图说明
图1是装煤、运煤和锚杆支护机械一体化装置的主视图；
图2是装煤、运煤和锚杆支护机械一体化装置的俯视图；
具体实施方式
以下结合附图详细说明本发明的具体实施方式：
图1、图2所示，为放炮落煤后的装煤、运煤和锚杆支护机械一体化装置。它包括液压系统与油箱等1、液压操作控制台2、履带行走部分3、装运煤输送部分4、支护部分5、液压锚杆机6；装运煤输送部分由铲板401与机载耙爪402两部分组成，运煤由铲板中后部的刮板输送机403。其在履带行走部分的底架梁7上固定和安装有平台8，底架梁与平台之间固定装有装运煤输送部分，装运煤输送部分的铲板与机载耙爪在底架梁的前面，并由装运煤输送部分的油缸404调整与地面接触，而运煤的刮板输送机在底架梁的中部与后面，支护部分为平台上呈三角形分布的三根液压支柱，液压支柱固定装于铲板正上方伸出的平台上前部，平台上中部固定装着液压锚杆机与液压操作控制台，平台上后部固定装着液压系统、油箱与泵站1，在油箱与泵站上还装有操作司机的座椅9。
以上所述的液压系统、液压操作控制台、履带行走部分、装运煤输送部分、支护部分、液压锚杆机；各部分的使用的都是现有技术，本发明进行了优化组合和集成；如：履带行走部分是采用工程机械的履带行走部分，液压锚杆机是锚杆机或锚索机的机头部分；而装运煤输送部分则采用了掘进机的装运煤输送部分；为此，各个部分的结构不再详细说明。
本发明放炮落煤与装、运煤和锚杆支护机械一体化作业方法，为放炮落煤后使用装、运煤和锚杆支护机械一体化装置、刮板运输机、皮带运输机；其掘进循环进度1至1.5米，放炮落煤炮烟散尽后，一体化装置进入作业地点，先进行临时支护与装运煤后，再进行锚杆支护。支护作业完成后，一体化装置退至作业地点之外20米，再进行打眼放炮作业。保持原有的放炮落煤作业，实现了装煤、运煤锚杆支护机械化作业，减少了作业人员和作业时间，提高了炮掘的单进水平，而实行锚杆与锚索组合支护，大大提高了矿井的通风和运输能力，为矿井实现综合机械化采煤创造了条件。
其具体工艺流程为：
打眼---设警戒---装药---连线---放炮---一体化装置进入工作面---临时支护---装煤运煤---锚杆支护---退机。
本发明的具体实施如下：
1、一体化掘进工作面布置
首先为设计好工作面的断面和支护形式，并安装好工作面出煤系统、通风系统、供电系统和排水系统。
2、一体化工作面配套设备
(1)装煤、运煤和锚杆支护机械一体化装置一台。
(2)工作面运输系统的设备有SGW620/40T型溜子一部。
皮带及集中皮带均采用SDJ---800型皮带，带速2m/s，运输能力为400t/h，主电机功率2*40Kw。
(3)一体化工作面的设备配备见下表：
一体化工作面的设备配备表