本發(fā)明涉及一種煤礦開采技術(shù)領(lǐng)域，尤其是涉及一種類土質(zhì)煤工作面液壓支架及液壓支架控制方法、煤層開采防護(hù)方法。

背景技術(shù)：

松軟煤層強(qiáng)度低，結(jié)構(gòu)性差，在長期特定的地質(zhì)與力學(xué)條件下形成了與黃土相似的物理力學(xué)特征，這種破碎、松散的似土非土的煤體，為類土質(zhì)煤。

類土質(zhì)煤工作面采掘過程中煤壁易片幫失穩(wěn)，煤壁的穩(wěn)定性問題嚴(yán)重制約了類土質(zhì)煤層的安全高效開采。煤層回采時(shí)，液壓支架起到關(guān)鍵的支撐作用，選擇合適的液壓支架是防控煤壁片幫，提高煤體穩(wěn)定性的前提。

現(xiàn)有的針對(duì)松軟煤層工作面的液壓支架雖然增加了護(hù)幫板，但在采煤機(jī)割煤后，新暴露的頂部極易冒落，冒落的煤巖體堆積在煤壁前方，減小了液壓支架前方的空間，致使護(hù)幫板難以完全打開，支架的護(hù)幫性能得不到充分發(fā)揮，支護(hù)效果也不明顯，無法最大限度的提高煤體穩(wěn)定性。

煤炭采出后，采場(chǎng)圍巖的應(yīng)力重新分布，一部分原本作用于采場(chǎng)周圍圍巖上的應(yīng)力轉(zhuǎn)移到液壓支架上，當(dāng)作用在支架上的壓力很大時(shí)，若不能及時(shí)卸壓，極易造成支架的穿底甚至壓死，致使工作面推進(jìn)停滯，嚴(yán)重影響生產(chǎn)。

目前多通過提高液壓支架工作阻力來防止壓架，這種方式對(duì)液壓支架的性能要求很高，成本也較高，且不能徹底杜絕壓架事故。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種類土質(zhì)煤工作面液壓支架，以提高開采過程中煤壁的穩(wěn)定性；當(dāng)頂板來壓較大時(shí)能夠及時(shí)主動(dòng)地卸壓，防止壓架。

本發(fā)明的目的還在于提供一種液壓支架控制方法，當(dāng)頂板來壓較大時(shí)能夠及時(shí)主動(dòng)地卸壓，防止壓架。

本發(fā)明的目的還在于提供一種類土質(zhì)煤的煤層開采防護(hù)方法，以提高煤壁開采過程中煤壁的穩(wěn)定性。

為此，本發(fā)明提供了一種一種液壓支架，包括支架底座、支架頂梁、推移千斤頂、護(hù)幫板、以及護(hù)幫板千斤頂、支架立柱，所述支架立柱位于支架頂梁和支架底座之間，包括前排支架立柱和后排支架立柱，其特征在于，其特征在于，還包括前探頂梁、前探頂梁千斤頂、在所述前排支架立柱上設(shè)置的前排卸壓裝置、以及在所述后排支架立柱上設(shè)置的后排卸壓裝置，其中，所述前探頂梁位于所述支架頂梁的前方，由所述前探頂梁千斤頂控制伸縮，并且在支護(hù)作業(yè)時(shí)插入煤壁中；所述前排支架立柱通過前排卸壓裝置與乳化液箱連通，所述后排支架立柱通過后排卸壓裝置與所述乳化液箱連通，所述前排卸壓裝置和后排卸壓裝置相互獨(dú)立地卸壓，并且所述前排卸壓裝置和后排卸壓裝置均為分級(jí)卸壓裝置。

進(jìn)一步地，上述前探頂梁為鏟型。

進(jìn)一步地，上述前探頂梁千斤頂?shù)囊欢伺c支架頂梁固定連接，另一端與前探頂梁固定連接。

進(jìn)一步地，上述護(hù)幫板千斤頂?shù)囊欢伺c支架頂梁連接，另一端與護(hù)幫板相連接。

進(jìn)一步地，上述護(hù)幫板的連接端與支架頂梁鉸接。

進(jìn)一步地，上述前探頂梁和前探頂梁千斤頂?shù)膶挾刃∮谥Ъ茼斄旱膶挾取?/p>

進(jìn)一步地，上述護(hù)幫板包括在工作時(shí)平行于作業(yè)面的護(hù)幫板體和位于釬探頂梁千斤頂左右兩側(cè)的連接桿，其中，連接桿包括與支架頂梁鉸接的連接端。

進(jìn)一步地，上述護(hù)幫板的靠近前探頂梁底面的位置設(shè)有避讓面，其中，避讓面在護(hù)幫板支護(hù)作業(yè)時(shí)與煤壁之間形成避讓空間。

進(jìn)一步地，上述前探頂梁的底面為斜面，與水平面的夾角為5°-10°。

進(jìn)一步地，所述前排卸壓裝置為三級(jí)卸壓裝置，包括與主卸壓油路上順序串聯(lián)的第一順序閥、第二順序閥、以及第三順序閥，還包括在所述第一順序閥之后與所述主卸壓油路連通的第一卸壓閥、在所述第二順序閥之后與所述主卸壓油路連通的第二卸壓閥、在所述第三順序閥后與所述主卸壓油路連通的第三卸壓閥，其中，所述第一順序閥的開啟壓力等于液壓立柱的0.80-0.85倍工作阻力，所述第二順序閥的開啟壓力等于液壓立柱的1.0-1.05倍工作阻力，所述第三順序閥的開啟壓力等于液壓立柱的1.3-1.35倍工作阻力，所述第一卸壓閥、第二卸壓閥和第三卸壓閥的開啟壓力為液壓立柱的0.1-0.3倍工作阻力。

根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了一種液壓支架控制方法，使所述前排卸壓裝置和所述后排卸壓裝置相互獨(dú)立地卸壓，并且根據(jù)頂板來壓分級(jí)卸壓，當(dāng)頂板來壓時(shí)通過前排卸壓裝置和/或后排卸壓裝置自動(dòng)分級(jí)卸荷，來降低支架頂梁的前部和/或后部高度，以防止壓架。

進(jìn)一步，所述前排卸壓裝置根據(jù)頂板壓力分級(jí)卸壓為三級(jí)卸壓，其中，在壓力達(dá)到0.80-0.85倍工作阻力時(shí)進(jìn)行一級(jí)卸壓，在所述一級(jí)卸壓后壓力達(dá)到1.0-1.05倍工作阻力時(shí)時(shí)進(jìn)行二級(jí)卸壓，在二級(jí)卸壓閥后壓力達(dá)到1.3-1.35倍工作阻力進(jìn)行三級(jí)卸壓。

根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了一種類土質(zhì)煤的煤層開采防護(hù)方法，使用根據(jù)上面所描述的類土質(zhì)煤工作面液壓支架，該防護(hù)方法包括以下步驟：在采煤機(jī)滾筒開采煤壁到達(dá)所述液壓支架所在位置時(shí)，回收所述液壓支架的前探頂梁和護(hù)幫板，進(jìn)行割煤；割煤結(jié)束隨后回收所述液壓支架的支架立柱，利用刮板輸送機(jī)和推移千斤頂牽引液壓支架整體前移，隨后升起所述支架立柱，支撐所述支架頂梁；開啟前探頂梁千斤頂迫使所述前探頂梁插入煤壁，并且開啟護(hù)幫板千斤頂打開護(hù)幫板；以及利用推移千斤頂推動(dòng)刮板輸送機(jī)和采煤機(jī)前移，等待下次開采。

與已有技術(shù)相比，本發(fā)明有益效果體現(xiàn)在：

本發(fā)明在支架頂梁前段、護(hù)幫板上方設(shè)計(jì)了前探頂梁，在采煤機(jī)割煤后，前探頂梁在前探頂梁千斤頂?shù)耐苿?dòng)下能夠及時(shí)伸出支護(hù)新暴露的頂板，防止頂板冒落，保證了液壓支架與煤壁間的空間，為護(hù)幫板提高有效的工作空間，有利于液壓支架護(hù)幫板的完全打開，充分地發(fā)揮液壓支架的護(hù)板作用，提高煤壁的穩(wěn)定性。

本發(fā)明支架頂梁的前端和/或后端在頂板來壓時(shí)獨(dú)立地降低高度，并且根據(jù)頂板壓力分級(jí)卸壓，從而起到降壓緩沖的作用，以防止支架的傾斜和壓架。

除了上面所描述的目的、特征和優(yōu)點(diǎn)之外，本發(fā)明還有其它的目的、特征和優(yōu)點(diǎn)。下面將參照?qǐng)D，對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說明。

附圖說明

構(gòu)成本申請(qǐng)的一部分的說明書附圖用來提供對(duì)本發(fā)明的進(jìn)一步理解，本發(fā)明的示意性實(shí)施例及其說明用于解釋本發(fā)明，并不構(gòu)成對(duì)本發(fā)明的不當(dāng)限定。在附圖中：

圖1示出了根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的類土質(zhì)煤工作面液壓支架的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2示出了根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的類土質(zhì)煤工作面液壓支架的頂部結(jié)構(gòu)；

圖3示出了根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的類土質(zhì)煤工作面液壓支架在回采工作面使用狀態(tài)的示意圖；

圖4示出了根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的類土質(zhì)煤工作面液壓支架的護(hù)幫板的結(jié)構(gòu)示意圖；以及

圖5示出了根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的類土質(zhì)煤的煤層開采防護(hù)方法的流程圖。

圖6示出了本發(fā)明的分級(jí)卸壓液壓支架的三級(jí)卸壓裝置的原理示意圖。

附圖標(biāo)記說明

1、前探頂梁； 2、前探頂梁千斤頂；

3、護(hù)幫板； 4、護(hù)幫板千斤頂；

5、支架頂梁； 6、支架立柱；

7、支架底座； 8、推移千斤頂；

9、刮板輸送機(jī)； 10、采煤機(jī)；

11、采煤機(jī)滾筒； 12、煤壁；

13、支架掩護(hù)梁； 14、支架尾梁；

31、護(hù)幫板體； 32、連接桿；

33、避讓面； 1a、頂面；

1b、底面； 61卸壓閥；

62、預(yù)警裝置； 15、采空區(qū)；

16煤層頂板； 17煤層地板

20、卸壓裝置；

21、第一順序閥； 22、第二順序閥；

23、第三順序閥； 24、第一卸壓閥；

25、第二卸壓閥； 26、第三卸壓閥。

具體實(shí)施方式

需要說明的是，在不沖突的情況下，本申請(qǐng)中的實(shí)施例及實(shí)施例中的特征可以相互組合。下面將參考附圖并結(jié)合實(shí)施例來詳細(xì)說明本發(fā)明。

圖1至圖4示出了根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施例。

如圖1和圖3所示，類土質(zhì)煤工作面液壓支架包括支架底座7、支架頂梁5、支架立柱6、推移千斤頂8、護(hù)幫板3、以及護(hù)幫板千斤頂4，支架立柱位于支架頂梁和支架底座之間，包括前排支架立柱和后排支架立柱。液壓支架還包括前探頂梁1、前探頂梁千斤頂2、在所述前排支架立柱上設(shè)置的前排卸壓裝置、以及在所述后排支架立柱上設(shè)置的后排卸壓裝置；其中，前探頂梁1位于支架頂梁5的前方，由前探頂梁千斤頂2控制伸縮，并且在支護(hù)作業(yè)時(shí)用于插入煤壁中。前排支架立柱通過前排卸壓裝置與乳化液箱連通，所述后排支架立柱通過后排卸壓裝置與所述乳化液箱連通，所述前排卸壓裝置和后排卸壓裝置相互獨(dú)立地卸壓，并且所述前排卸壓裝置和后排卸壓裝置均為分級(jí)卸壓裝置。

其中，前探頂梁千斤頂2一端與支架頂梁5相連接，另一端與前探頂梁1相連接，前探頂梁千斤頂2伸出可推動(dòng)前探頂梁1前移，護(hù)幫板千斤頂4的一端與支架頂梁5相連接，另一端與護(hù)幫板3相連接，護(hù)幫板千斤頂4伸出可打開護(hù)幫板3，支架立柱6位于支架頂梁5與支架底座7之間，支架立柱6用于支撐支架頂梁5，推移千斤頂8與支架底座7相連接。

本發(fā)明在支架頂梁前段、護(hù)幫板上方設(shè)計(jì)了前探頂梁，在采煤機(jī)割煤后，前探頂梁在前探頂梁千斤頂?shù)耐苿?dòng)下能夠及時(shí)伸出支護(hù)新暴露的頂板，防止頂板冒落，保證了液壓支架與煤壁間的空間，為護(hù)幫板提高有效的工作空間，有利于液壓支架護(hù)幫板的完全打開，能夠最大限度的發(fā)揮液壓支架的護(hù)板作用，提高煤壁的穩(wěn)定性。

在一實(shí)施例中，如圖2所示，前探頂梁1為鏟型。優(yōu)選地，前探頂梁1的頂面1a為水平面，底面1b為斜面，沿前探頂梁1的伸出方向，前探頂梁1的厚度由厚變薄，末端呈尖狀。更優(yōu)選地，前探頂梁的底面1b的斜角在5°-10°之間，例如6°。在本實(shí)施例中，前探頂梁的形狀適合插入煤層中，所施加的外力小，僅對(duì)煤壁產(chǎn)生較小幅度的局部隆起或掉渣。

在一實(shí)施例中，如圖1和圖4所示，在護(hù)幫板的工作位置，護(hù)幫板3的頂部為避讓面33，該避讓面33相對(duì)于煤壁的垂直工作面外傾，以形成避讓空間。在本實(shí)施例中，避讓面的設(shè)置有利于護(hù)幫板的順利打開。同時(shí)，該避讓面33與前探頂梁1的底面(斜面)在功能上相互配合，避讓煤壁局部隆起的部位，從而能夠達(dá)到更好的支護(hù)效果。

在一實(shí)施例中，如圖2所示，沿前探頂梁的伸出方向，前探頂梁1的寬度由寬變窄，末端呈尖狀。在本實(shí)施例中，可進(jìn)一步減少前探頂梁的插入阻力。

在一實(shí)施例中，前探頂梁1和前探頂梁千斤頂2的寬度小于支架頂梁的寬度。在本實(shí)施例中，在支架頂梁的寬度范圍內(nèi)，前探頂梁千斤頂兩側(cè)可設(shè)置連接桿，用于連接護(hù)幫板。

在一實(shí)施例中，如圖4所示，護(hù)幫板3包括在工作時(shí)平行于作業(yè)面的護(hù)幫板體31和位于前探頂梁千斤頂左右兩側(cè)的連接桿32，其中，連接桿32的連接端與支架頂梁5鉸接。在本實(shí)施例中，有效合理地利用了前探頂梁千斤頂兩側(cè)的空間。在一變型實(shí)施例中，連接桿32與支架頂梁5固定連接，護(hù)幫板體31與連接桿32鉸接。在本變型實(shí)施例中，連接桿32為固定件，在回收時(shí)，前探頂梁位于兩側(cè)的連接桿之間，對(duì)前探頂梁起到保護(hù)作用。

在一實(shí)施例中，上述前排卸壓裝置根據(jù)頂板壓力分級(jí)卸壓為三級(jí)卸壓，其中，在壓力達(dá)到0.80-0.85倍工作阻力時(shí)進(jìn)行一級(jí)卸壓，在所述一級(jí)卸壓后壓力達(dá)到1.0-1.05倍工作阻力時(shí)時(shí)進(jìn)行二級(jí)卸壓，在二級(jí)卸壓閥后壓力達(dá)到1.3-1.35倍工作阻力進(jìn)行三級(jí)卸壓。

在本實(shí)施例中，根據(jù)頂板來壓與支架立柱的工作阻力之間的大小關(guān)系來控制分級(jí)卸壓，并且一級(jí)卸壓發(fā)生在未達(dá)到支架立柱的工作阻力(即0.8-0.85工作阻力，此時(shí)超出了支架立柱的正常支撐壓力范圍，一般限定在0.7倍工作阻力以下)之時(shí)，起到緩沖降壓作用。

在一實(shí)施例中，如圖6所示，上述前排卸壓裝置或后排卸壓裝置包括在主卸壓油路上順序串接的第一順序閥、第二順序閥和第三順序閥，還包括在所述第一順序閥之后與所述主卸壓油路連通的第一卸壓閥、在所述第二順序閥之后與所述主卸壓油路連通的第二卸壓閥、在所述第三順序閥之后與所述主卸壓油路連通的第三卸壓閥，其中，所述第一順序閥的開啟壓力等于液壓立柱的0.80-0.85倍工作阻力，所述第二順序閥的開啟壓力等于液壓立柱的1.0-1.05倍工作阻力，所述第三順序閥的開啟壓力等于液壓立柱的1.3-1.35倍工作阻力，所述第一卸壓閥、第二卸壓閥和第三卸壓閥的開啟壓力為液壓立柱的0.1-0.3倍工作阻力。

在本實(shí)施例中，三級(jí)卸荷裝置自動(dòng)分級(jí)卸壓，各卸壓閥動(dòng)作壓力小，卸壓動(dòng)作可靠，頂板壓力越高開啟的卸壓閥越多，卸荷量越大，卸荷反應(yīng)快速，在一定程度上(例如在不超過3倍工作阻力時(shí))避免了壓架、壓爆問題。與現(xiàn)有技術(shù)相比，無需在缸體壁上額外開設(shè)卸荷小孔，與二級(jí)卸荷相比，卸荷更可靠。在一液壓支架中，第一順序閥的開啟壓力為35MPa，第二順序閥的開啟壓力為40MPa，第三順序閥為45MPa。

在一實(shí)施例中，上述三級(jí)卸壓裝置為整體式液壓閥，僅包括一個(gè)進(jìn)口P和一個(gè)回油口T，簡(jiǎn)化了管路連接安裝。

在圖6所示的實(shí)施例的變型實(shí)施例中，采用二級(jí)卸荷，省略了第二順序閥和第二卸壓閥，卸荷壓力不變。

在一實(shí)施例中，前排支架立柱采用3級(jí)卸壓的卸壓裝置，后排支架立柱采用2級(jí)卸壓的卸壓裝置。

下面結(jié)合附圖3具體說明本發(fā)明液壓支架的控制方法：

采煤機(jī)滾筒割煤結(jié)束后，回收支架立柱，運(yùn)用刮板輸送機(jī)和推移千斤頂牽引支架整體前移，及時(shí)支護(hù)新暴露的頂板；隨后升起支架立柱，支撐支架頂梁，并利用推移千斤頂推動(dòng)刮板輸送機(jī)和采煤機(jī)前移，完成一次采煤支護(hù)過程。當(dāng)頂板來壓較大時(shí)，壓力超出35MPa后，閾值為35MPa的第一順序閥和第一卸壓閥會(huì)主動(dòng)開啟，降低乳化液壓力，及時(shí)卸壓，收回支架立柱，降低支架，防治支架壓死，同時(shí)發(fā)出預(yù)警，提醒作業(yè)人員采取應(yīng)對(duì)措施，卸壓閥開啟后，乳化液腔的空間擴(kuò)大量較小，乳化液壓力下降值有限，支架仍具有很大的支撐力，工作面可以正?；夭?，當(dāng)頂板來壓更大后，閾值為40MPa的第二順序閥對(duì)應(yīng)的第二卸壓閥或閾值為45MPa的第三順序閥對(duì)應(yīng)的第三卸壓閥開啟，支柱進(jìn)一步卸壓，及時(shí)保護(hù)了液壓支架。

如圖5所示，類土質(zhì)煤的煤層開采防護(hù)方法包括以下步驟：

S11、在采煤機(jī)滾筒開采煤壁到達(dá)所述液壓支架所在位置時(shí)，回收所述液壓支架的前探頂梁和護(hù)幫板，進(jìn)行割煤；

S13、割煤結(jié)束后回收所述液壓支架的支架立柱，利用刮板輸送機(jī)和推移千斤頂牽引液壓支架整體前移，隨后升起所述支架立柱，支撐所述支架頂梁；

S15、開啟前探頂梁千斤頂迫使所述前探頂梁插入煤壁，并且開啟護(hù)幫板千斤頂打開護(hù)幫板；以及

S17、利用推移千斤頂推動(dòng)刮板輸送機(jī)和采煤機(jī)前移，等待下次開采。

根據(jù)本發(fā)明的煤層開采防護(hù)方法，采煤機(jī)滾筒11割煤結(jié)束后，回收支架立柱6，利用刮板輸送機(jī)9和推移千斤頂8牽引支架整體前移，隨后升起支架立柱6，支撐支架頂梁5，開啟護(hù)幫板千斤頂4、促使前探頂梁插入煤壁，然后打開護(hù)幫板3，完全隔離新暴露的頂板達(dá)到防止冒頂?shù)哪康?；最后利用推移千斤?推動(dòng)刮板輸送機(jī)9和采煤機(jī)10前移，完成一次采煤支護(hù)過程。

本發(fā)明充分發(fā)揮了液壓支架的護(hù)幫和支護(hù)作用，防止開采過程中發(fā)生“片、冒、漏”等危害安全生產(chǎn)的事故，達(dá)到類土質(zhì)煤工作面安全高效回采的目的。

以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例而已，并不用于限制本發(fā)明，對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，本發(fā)明可以有各種更改和變化。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。