架后充填模板支架.pdf

一种架后充填模板支架，解决了现有技术存在的无法对长壁工作面架后采空区进行矸石和膏体或浆体等物料同时充填的难题，它包括液压立柱支撑的底座和顶梁构成的反四连杆式液压支架，其技术要点是：在顶梁的尾伸缩梁上吊挂轻型刮板输送机，上挡板通过升降液压缸和滑道与下档板箱体连接，尾伸缩梁与顶梁后部连接，下档板箱体与底座相连，下档板箱体的两侧底部分别插入底座的两侧箱体内，下档板箱体相对于底座的两侧箱体移动，下档板箱体的两侧底部与底座的两侧箱体相互接触。其结构设计紧凑，在正常综采的同时，满足采煤、矸石充填、膏体充填和凝固的系统作业，将采煤生产过程贯穿于架后充填工艺中，极大程度减少各作业环节间的制约，提高生产效率。

1、  一种架后充填模板支架，包括将四连杆机构设置在前、后液压立柱之间支撑的底座和顶梁构成的反四连杆式液压支架，在顶梁前端铰接带有液压缸的前梁，组装在底座中间的推移液压缸一端与底座铰接、另一端与推杆铰接，布置在底座中间的推杆末端与推移液压缸连接，前端与连接头连接，其特征在于：在所述顶梁的尾伸缩梁上吊挂轻型刮板输送机，上挡板通过升降液压缸和滑道与下档板箱体连接，所述尾伸缩梁通过伸缩液压缸与所述顶梁后部连接，所述下档板箱体通过拉移液压缸与所述底座中间后部相连，并且所述下档板箱体的两侧底部分别插入所述底座的两侧箱体内，所述拉移液压缸使所述下档板箱体相对于所述底座的两侧箱体移动，并始终保持所述下档板箱体的两侧底部与所述底座的两侧箱体相互接触。

2、  根据权利要求1所述的架后充填模板支架，其特征在于：所述下档板箱体的两侧设置活动侧板，并通过侧推液压缸与所述下档板箱体连接，在所述侧推液压缸作用下所述活动侧板与所述下档板箱体产生相对移动。

架后充填模板支架
技术领域
本发明涉及一种井宫矿井用的特种液压支架，特别是一种在正常工作面开采作业的同时，可将废矸石和膏体混凝土(或浆体)进行采空区密实充填的适于整个工作面的集开采支护和架后采空区充填功能于一体的架后充填模板支架。
背景技术
现有绝大多数井宫矿井在进行煤炭开采时，采取的是顶板自然垮落法，即煤层被开采出来后，顶板等上覆岩层在工作面支架后方(采空区)自然垮落，随着煤层不断开采推进，上覆岩层逐渐下落，这样往往一直影响到地表，造成地面的塌陷，许多矿区造成地面建筑物被破坏，村庄搬迁等；塌陷区的影响往往持续数十年，造成大量土地浪费。
为解决煤矿的“三下”采煤，控制地表下陷的问题，最有效和直接的办法是对工作面的采空区进行充填，在顶板等上覆岩层垮落之前，采取措施将采空区尽量回填并形成一定强度，这样控制上覆岩层的跨落，经过矿井煤层距地表的深度影响，最终将地表的塌陷影响降至可接受的范围。
矸石是煤炭生产和加工过程中伴生的废弃物，将其弃置对地面危害极大，不仅压占土地，而且污染环境。因此，业内人士都将其作为主要原料进行采空区回填视为理想的治理解决办法。例如公开号为CN1807843A的“矸石充填采空区的方法公告号为CN2804388Y的“充填矸石液压支架”和公开号为CN1873188A的“充填矸石液压支架”等专利中公开了在综采液压支架后部设尾梁，然后吊挂小型皮带机或刮板运输机的方式，将矸石送入架后采空区的回填方法。这种方法虽然可以实现一定程度的矸石回填，但仅仅是一般地将矸石堆入采空区内，其支架结构也决定了其回填比例较低。实际应用表明，它主要的目的是消耗井下矸石，并不能解决地表沉陷的问题。公开号为CN101265808A的“煤矿联体异步支架充填挡墙”中公开了一种在综采液压支架后方设置挡墙软模板的机构，其目的是针对架后采空区内充填膏体或浆体等流体填充物，其结构复杂，后部空顶支护效果差，而且该软模板结构对流体物料的压力和采空区矿压的承受能力也十分有限。另外，在公告号为CN2128670Y的“GS材料充填留巷端头液压支架”中公布了一种用于GS(高水速凝)材料充填留巷的端头支架，其用途是实现沿采空区和巷道边缘留筑一道墙体。该支架既不能进行矸石回填，也不能完成对整个工作面的架后充填作业。
本发明人曾针对现有模板支架存在的上述问题，设计出公告号为CN200999613Y的“巷旁充填后模板支架”和CN200999614Y的“巷旁充填侧模板支架”及公开号为CN101289939A的“沿空留巷综合支护装置”等模板支架。这些支架尽管较好地解决了如何进行机械化的立模和整体支护，以及实现墙体充填和采煤生产并行作业的难题，但其主要目的均为留巷构筑局部墙体，支架的结构也不能适于对整个工作面的后部采空区进行矸石和膏体或浆体等物料的同时充填作业。
发明内容
本发明的目的是提供一种架后充填模板支架，它解决了现有技术存在的无法对长壁工作面架后采空区进行矸石和膏体或浆体等物料同时充填的难题，其结构设计紧凑，符合综采工作面的设备安装、使用和维护条件；在进行正常综采推进的同时，满足采煤、矸石充填、膏体(浆体)充填和凝固的系统作业，将采煤生产过程贯穿于架后充填工艺中，极大程度减少各作业环节间的制约，提高生产效率。
本发明所采用的技术方案是：该架后充填模板支架包括将四连杆机构设置在前、后液压立柱之间支撑的底座和顶梁构成的反四连杆式液压支架，在顶梁前端铰接带有液压缸的前梁，组装在底座中间的推移液压缸一端与底座铰接、另一端与推杆铰接，布置在底座中间的推杆末端与推移液压缸连接，前端与连接头连接，其技术要点是：在所述顶梁的尾伸缩梁上吊挂轻型刮板输送机，上挡板通过升降液压缸和滑道与下档板箱体连接，所述尾伸缩梁通过伸缩液压缸与所述顶梁后部连接，所述下档板箱体通过拉移液压缸与所述底座中间后部相连，并且所述下档板箱体的两侧底部分别插入所述底座的两侧箱体内，所述拉移液压缸使所述下档板箱体相对于所述底座的两侧箱体移动，并始终保持所述下档板箱体的两侧底部与所述底座的两侧箱体相互接触。
所述下档板箱体的两侧设置活动侧板，并通过侧推液压缸与所述下档板箱体连接，在所述侧推液压缸作用下所述活动侧板与所述下档板箱体产生相对移动。
本发明具有的优点及积极效果是：由于本发明支架的后部在顶梁的尾伸缩梁上吊挂轻型刮板输送机构成了尾部伸缩梁矸石充填机构，所以可实现矸石的采空区充填；另外由于上挡板通过升降液压缸和滑道与下档板箱体连接，构成了可上、下移动的模板机构；同时底座两侧箱体从后液压立柱向后延长，形成一个带有中档的“凹”形箱体，插接在底座两侧箱体内的下档板箱体通过拉移液压缸与底座中间后部相连，作类似伸缩梁的运动，构成了独立的相对于底座两侧箱体可前、后移动的模板机构，所以一方面可以挡住矸石，使之向采空区侧堆积，另一方面可以实现架后的相对密闭，从而实现矸石充填之后的膏体混凝土(或浆体)的充填密实。因此，它解决了现有技术存在的无法对长壁工作面架后采空区进行矸石和膏体或浆体等物料同时充填的难题。这两套相对独立的尾部伸缩梁矸石充填机构和可上、下、左、右移动的可移动模板机构，互不影响，结构设计紧凑，使用时交替工作，符合综采工作面的设备安装、使用和维护条件，在进行正常综采推进的同时，满足采煤、矸石充填、膏体(浆体)充填和凝固的系统作业。该架后充填模板支架可以将采煤生产过程贯穿于架后充填工艺中，极大程度减少各作业环节间的制约，提高生产效率，实现了采煤生产、矸石充填和混凝土充填的循环结合。
附图说明
以下结合附图对本发明作进一步描述。
图1是本发明的一种具体结构示意图。
图2是图1拆除顶梁和四连杆机构的俯视图。
图3是图1中的上挡板、下档板箱体及附属机构的放大图。
图中序号说明：1 底座、2 顶梁、3 四连杆机构、4 液压立柱、5 下档板箱体、6 拉移液压缸、7 连接头、8 升降液压缸、9 上挡板、10 尾伸缩梁、11 伸缩液压缸、12 轻型刮板输送机、13 铁链、14 前梁液压缸、15 前梁、16 推杆、17 推移液压缸、18 连接头、19 连接耳板、20 侧推液压缸、21 活动侧板。
具体实施方式
根据图1～3详细说明本发明的具体结构。该架后充填模板支架是在本发明人在先专利中的一些成熟的模板支架结构基础上进行改进的。它包括将四连杆机构3设置在前、后液压立柱4之间进行支撑的底座1和顶梁2构成的反四连杆式液压支架。在顶梁2前端铰接带有液压缸14的前梁15，组装在底座1中间的推移液压缸17一端与底座1铰接、另一端与推杆16铰接。布置在底座1中间的推杆16末端与推移液压缸17连接，前端与连接头18连接。其中底座1和顶梁2、四连杆机构3、液压立柱4等件采用在先专利中的成熟结构，所用的规格、形状应根据使用要求确定。
与现有技术和在先专利结构不同的是：该架后充填模板支架在顶梁2后部设置了相互独立的尾部伸缩梁矸石充填机构和与支架底座插接的可移动模板机构。
其中尾部伸缩梁矸石充填机构包括设置在顶梁2内可伸缩的尾伸缩梁10和在尾伸缩梁10的末端通过铁链13吊挂的轻型刮板输送机12。所用铁链13的规格、数量及其吊挂的轻型刮板输送机12的规格、型式要根据矸石充填的条件设置。尾伸缩梁10通过伸缩液压缸11与顶梁2后部连接。在轻型刮板输送机12的槽体中板上设置一块可以从槽体侧面抽出(打开)和插入(闭合)的活动插板(属已知结构，图中未示出)。将该支架沿工作面并列布置安装时，尾伸缩梁10下的轻型刮板输送机12的槽体也相互连接起来，形成完整的刮板运输机槽体。废矸石经小型皮带机导入轻型刮板输送机12槽体的一端，经刮板运转，从打开的槽体活动插板口落入架后采空区，实现矸石充填。
其中可移动模板机构包括上挡板9、下挡板箱体5、升降液压缸8和拉移液压缸6等件。所用上挡板9和下挡板箱体5的规格、形状应与矸石充填机构、工作面高度和膏体充填工艺相匹配。其上挡板9通过升降液压缸8和滑道与下档板箱体5连接，上挡板9在升降液压缸8的作用下沿滑道上下移动。下档板箱体5通过拉移液压缸6与底座1中间后部相连，并且使下档板箱体5的两侧底部分别插入底座1的两侧箱体内。底座1箱体从后排液压立柱4向后延长，形成一个带有中档的“凹”形箱体，末端不封口。下挡板箱体5是箱形结构，其中间下部设有连接头7，通过拉移液压缸6与底座1的中间后部相连。同时，下挡板箱体5的底部设置两条箱式梁，从底座1的后端插入其“凹”形箱体内，在拉移液压缸6的作用下，其底部的箱式梁在底座1两侧箱体内做类似伸缩梁的运动，使下档板箱体5相对于底座1的两侧箱体作前、后移动，并始终保持下档板箱体5的两侧底部箱式梁与底座1的两侧“凹”形箱体相互接触，保持下挡板箱体5移动的稳定性。
为更好地向架后采空区侧充填堆积，实现架后的相对密闭，可在下档板箱体5的两侧设置活动侧板21，并通过侧推液压缸20与下档板箱体5连接，在侧推液压缸20作用下，活动侧板21可在设计行程内伸出或收回，与下档板箱体5产生相对移动，活动侧板21的宽度大于该架后充填模板支架的推移步距(即推移液压缸行程)。
该架后充填模板支架在井下切眼内安装布置好后，默认初始状态为液压立柱4升起支撑顶梁2的顶板，尾伸缩梁10、伸缩液压缸11均处于收回状态。调整升降液压缸8使上挡板9位于轻型刮板输送机12的下方，留适当距离观察后部采空区状态。拉移液压缸6处于收回状态，下挡板箱体5的侧推液压缸20收回，底座1的的推移液压缸17收回，推杆16伸出，采煤机处于割煤状态。
开始工作，当采煤机割过第一刀煤后，将推移液压缸17伸出，推杆16收回，底座1相应向工作面推进方向移动一个步距。期间，拉移液压缸6仍然收回，可移动模板机构前移一个步距。同时，尾伸缩梁10伸出一个步距长度，相当于轻型刮板输送机12仍停留在原位置。这时，巷道内的矸石运输系统上料，吊挂的轻型刮板输送机12开始工作，工人分段控制刮板输送机的槽体中部的活动插板，将矸石落入架后相应的采空区内。矸石充填达到既定水平时，即可关闭插板，停止充填。
整个采空区矸石充填完毕后，操纵底座1的推移液压缸17收回，推杆16伸出，开始采煤。割煤完毕后，操纵推移液压缸17带动底座1向前移动一个步距，同时后部的拉移液压缸6伸出，即可移动模板机构停留在原地不动。此时收回尾部伸缩梁矸石充填机构，操纵升降液压缸伸出，将上挡板9上升至撑住采空区顶板，下挡板箱体5两侧的侧推液压缸20向外伸出，活动侧板21将相邻可移动模板机构之间的缝隙密闭，然后开始从上部向采空区矸石堆积区域灌注膏体混凝土或浆体，待其基本凝固后，将上挡板9降下，两侧活动侧板21收回，操纵拉移液压缸6收回，将可移动模板机构向前拉移一个步距。
操纵伸缩液压缸11，将尾部伸缩梁矸石充填机构伸出至可移动模板机构外侧，开始向可移动模板机构拉移开后形成的区域内充填矸石，之后重复上述的采煤、拉架、收回尾部伸缩梁矸石充填机构和操纵可移动模板机构，不断进行矸石和膏体交替充填的步骤和循环。