一種具有充填功能的采煤機(jī)及采煤方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種具有充填功能的采煤機(jī)及采煤方法。該采煤機(jī)包括移動系統(tǒng)、采煤系統(tǒng)、充填系統(tǒng)和底架，其中移動系統(tǒng)包括第一導(dǎo)軌和第二導(dǎo)軌，第一導(dǎo)軌和第二導(dǎo)軌平行間隔的設(shè)置于底架上；采煤系統(tǒng)設(shè)置于第一導(dǎo)軌，且可沿第一導(dǎo)軌滑動；充填系統(tǒng)設(shè)置于第二導(dǎo)軌，且可沿第二導(dǎo)軌滑動；開采系統(tǒng)的開采作業(yè)寬度、充填系統(tǒng)的充填作業(yè)寬度及開采系統(tǒng)和充填系統(tǒng)的間隔寬度均相同，在工作空間極小的極薄煤層中，采煤系統(tǒng)在一個工作位完成開采作業(yè)后，只需整體移動一個工作寬度，充填系統(tǒng)即可實(shí)現(xiàn)精確充填，從而實(shí)現(xiàn)開采和充填工作的同步進(jìn)行，提高開采和充填效率，且該采煤機(jī)集采煤系統(tǒng)和充填系統(tǒng)為一體，整體移動方便，占用空間小。
【專利說明】
一種具有充填功能的采煤機(jī)及采煤方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及礦山開采技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種具有充填功能的采煤機(jī)及采煤方法，更加具體的涉及一種適于薄煤層無人工作面，且充填與采煤同步作業(yè)的采煤機(jī)及采煤方法。
【背景技術(shù)】
[0002]采煤機(jī)是一種煤層進(jìn)行開采的較為有效的采煤設(shè)備，可實(shí)現(xiàn)工作面機(jī)械化開采，降低了工人勞動強(qiáng)度，在我國中厚及厚煤層煤層開采中得到了推廣應(yīng)用。
[0003]現(xiàn)階段，薄煤層機(jī)械化開采一般采用爬底板采煤機(jī)，頂板自行垮落，只有在三下采煤時才進(jìn)行配合性充填，且充填時需要利用單獨(dú)的充填設(shè)備，不但占用空間，并且工作人數(shù)多，勞動強(qiáng)度大，工人工作環(huán)境差，成本較高。
[0004]隨著技術(shù)的進(jìn)步，機(jī)械化無人工作面開采逐漸成為未來發(fā)展趨勢，尤其是在煤層極薄(〈0.5m)、傾角較大(>25°)時，工作空間較小，工作環(huán)境極其復(fù)雜，機(jī)械化無人工作面開采幾乎成為唯一可選擇的開采方式，但在該環(huán)境下進(jìn)行機(jī)械化無人工作面開采方式無法實(shí)現(xiàn)充填，在開采時必需留設(shè)煤柱，降低煤炭的采出率。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005](一)要解決的技術(shù)問題
[0006]本發(fā)明的目的是提供一種具有充填功能的采煤機(jī)，占用空間較小，且能夠?qū)崿F(xiàn)采煤和充填同步作業(yè)，無需留設(shè)煤柱，提高煤炭的采出率。
[0007](二)技術(shù)方案
[0008]為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種具有充填功能的采煤機(jī)，包括移動系統(tǒng)、米煤系統(tǒng)、充填系統(tǒng)和底架；
[0009]所述移動系統(tǒng)包括第一導(dǎo)軌和第二導(dǎo)軌，所述第一導(dǎo)軌和第二導(dǎo)軌平行間隔的設(shè)置于所述底架上；
[0010]所述采煤系統(tǒng)包括采煤鉆頭、采煤鉆桿、第一電機(jī)和第一托板，所述第一托板設(shè)置于所述第一導(dǎo)軌，且可沿所述第一導(dǎo)軌滑動，所述第一電機(jī)設(shè)置于所述第一托板上，所述采煤鉆桿的一端與所述采煤鉆頭連接，另一端與所述第一電機(jī)連接；
[0011 ]所述充填系統(tǒng)包括傳送帶、充填料箱和第二托板，所述第二托板設(shè)置于所述第二導(dǎo)軌，且可沿所述第二導(dǎo)軌滑動，所述充填料箱固定在所述第二托板上，所述傳送帶的上料端與所述充填料箱連接，所述傳送帶的卸料端伸入采空區(qū)內(nèi)；
[0012]所述開采系統(tǒng)的開采作業(yè)寬度、所述充填系統(tǒng)的充填作業(yè)寬度及所述開采系統(tǒng)和所述充填系統(tǒng)的間隔寬度均相同。。
[0013]其中，所述第一導(dǎo)軌上設(shè)有第一滑槽，所述第一托板上設(shè)有與所述滑槽相配合的第一凸起；
[0014]所述第二導(dǎo)軌上設(shè)有第二滑槽，所述第二托板上設(shè)有與所述第二滑槽相配合的第二凸起。
[0015]其中，所述采煤系統(tǒng)包括多個所述采煤鉆頭、與所述采煤鉆頭數(shù)量相對應(yīng)的多個采煤鉆桿及與所述鉆桿數(shù)量相對應(yīng)的多個所述第一電機(jī)，每個所述采煤鉆桿的一端均與相對應(yīng)的所述第一電機(jī)連接，另一端均通過傳動箱與相對應(yīng)的采煤鉆頭連接，且多個所述采煤鉆頭通過所述傳動箱并行連接。
[0016]其中，在所述傳送帶的卸料端的轉(zhuǎn)向處設(shè)置刮料板，所述刮料板與所述傳送帶接觸連接，用于刮除粘連到所述傳送帶上的充填材料。
[0017]其中，所述充填系統(tǒng)中還設(shè)有擠壓裝置，所述擠壓裝置包括擠壓板、液壓桿和液壓缸，所述液壓缸設(shè)置在所述充填料箱上，所述液壓桿的一端與所述液壓缸連接，另一端與所述擠壓板連接。
[0018]其中，所述充填料箱內(nèi)設(shè)有攪拌葉輪，用于攪動所述充填料箱內(nèi)的充填材料。
[0019]其中，所述傳送帶的兩側(cè)分別設(shè)置一塊擋料板，防止充填材料在輸送過程中，從所述傳送帶的兩側(cè)掉落。
[0020]本發(fā)明還提供了上述采煤機(jī)在對無人工作面開采、邊角煤及不規(guī)則煤層開采中的應(yīng)用。
[0021]本發(fā)明還提供了一種利用上述采煤機(jī)在薄煤層進(jìn)行采煤的方法，包括以下步驟:
[0022]SI，采煤系統(tǒng)進(jìn)行第一輪采煤作業(yè)，在一個工作位上，利用采煤鉆頭在煤層上開采出第一個采空區(qū)；
[0023]S2，整體移動采煤機(jī)，且移動的距離等于采煤系統(tǒng)和充填系統(tǒng)的間距，使充填系統(tǒng)位于所述第一個采空區(qū)位置，此時所述采煤鉆頭繼續(xù)進(jìn)行開采，傳送帶將充填料箱內(nèi)的充填材料輸送到第一個采空區(qū)內(nèi)進(jìn)行充填，兩個采空區(qū)之間形成第一個煤柱；
[0024]S3，循環(huán)上述步驟S2直至采煤系統(tǒng)推采到煤層工作面尾部，此時，采煤系統(tǒng)停止工作，繼續(xù)移動采煤機(jī)，使充填系統(tǒng)對最后一個采空區(qū)進(jìn)行充填，煤層形成煤柱與充填材料間隔布置的結(jié)構(gòu)；
[0025]S4，整體移動采煤機(jī)，使采煤系統(tǒng)位于第一個煤柱處，并進(jìn)行第二輪采煤作業(yè)，采煤系統(tǒng)開采第一個煤柱，使其形成采空區(qū)；
[0026]S5，再次整體移動采煤機(jī)，使采煤系統(tǒng)移動至下一個煤柱處，此時充填系統(tǒng)位于步驟S4中所述的采空區(qū)處，采煤系統(tǒng)和充填系統(tǒng)同步作業(yè)，進(jìn)行采煤和充填；
[0027]S6，循環(huán)上述步驟S5直至采煤系統(tǒng)推采到最后一個煤柱，當(dāng)最后一個煤柱開采完成后，采煤系統(tǒng)停止工作，充填系統(tǒng)對最后一個采空區(qū)進(jìn)行充填，此時煤層中的煤炭全部采出，采空區(qū)完全充填。
[0028]其中，所述充填材料包括以下質(zhì)量百分比的組分:矸石顆粒52.17%、粉煤灰20.87%、水泥 13.92%、水 13.04%。
[0029](三)有益效果
[0030]本發(fā)明的上述技術(shù)方案具有如下優(yōu)點(diǎn):本發(fā)明提供的采煤機(jī)包括移動系統(tǒng)、采煤系統(tǒng)、充填系統(tǒng)和底架，其中所述移動系統(tǒng)包括第一導(dǎo)軌和第二導(dǎo)軌，所述第一導(dǎo)軌和第二導(dǎo)軌平行間隔的設(shè)置于所述底架上;采煤系統(tǒng)設(shè)置于第一導(dǎo)軌，且可沿第一導(dǎo)軌滑動；充填系統(tǒng)設(shè)置于第二導(dǎo)軌，且可沿第二導(dǎo)軌滑動;所述開采系統(tǒng)的開采作業(yè)寬度、所述充填系統(tǒng)的充填作業(yè)寬度及所述開采系統(tǒng)和所述充填系統(tǒng)的間隔寬度均相同，該采煤機(jī)包括采煤系統(tǒng)和充填系統(tǒng)，其整體移動方便，占用空間小，且采煤系統(tǒng)和充填系統(tǒng)的工作寬度與兩者的間距相同，采煤系統(tǒng)在一個工作位完成開采作業(yè)后，只需整體移動一個工作寬度，充填系統(tǒng)即可實(shí)現(xiàn)精確充填，從而實(shí)現(xiàn)開采和充填工作的同步進(jìn)行，提高開采和充填效率。
[0031]本發(fā)明提供的開采方法，通過兩輪開采無需留設(shè)煤柱，同時保證煤層有足夠支撐，減少安全隱患，提高煤炭采出率，實(shí)現(xiàn)安全高效生產(chǎn)。
【附圖說明】
[0032]圖1是本發(fā)明實(shí)施例一采煤機(jī)俯視結(jié)構(gòu)示意圖；
[0033]圖2是本發(fā)明實(shí)施例一充填系統(tǒng)側(cè)視結(jié)構(gòu)示意圖；
[0034]圖3是本發(fā)明實(shí)施例一傳送帶正視結(jié)構(gòu)示意圖；
[0035]圖4是本發(fā)明實(shí)施例二采煤機(jī)俯視結(jié)構(gòu)示意圖；
[0036]圖5是本發(fā)明實(shí)施例二充填系統(tǒng)側(cè)視結(jié)構(gòu)示意圖；
[0037]圖6是本發(fā)明實(shí)施例二擠壓器和充填鉆頭結(jié)構(gòu)示意圖；
[0038]圖7是本發(fā)明實(shí)施例三充填系統(tǒng)側(cè)視結(jié)構(gòu)示意圖；
[0039]圖8是本發(fā)明第一輪開采后的煤層俯視結(jié)構(gòu)示意圖；
[0040]圖9是本發(fā)明第二輪開采后的煤層俯視結(jié)構(gòu)示意圖。
[0041 ]圖中:1:充填鉆頭;2:擠壓器;21:軸承;22:卡銷;23:彈簧;24:伸縮桿;3a:傳動箱；4a:采煤鉆桿;5a:第一電機(jī);5b:第二電機(jī);6:充填料箱;61:加料口； 7:防漏槽;8:采煤鉆頭；9a:第一托板;9b:第二托板；1a:第一導(dǎo)軌；1b:第二導(dǎo)軌；11:底架；12a:第三導(dǎo)軌；12b:巷道導(dǎo)軌；13:煤層；14:煤柱；15:采空區(qū)；16:充填材料；17:傳送帶；171:擋料板；18:液壓桿；19:擠壓板;20:液壓缸;30:刮料板;40:攪拌葉輪;50:升降桿。
【具體實(shí)施方式】
[0042]為使本發(fā)明實(shí)施例的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例是本發(fā)明的一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例。基于本發(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動的前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。
[0043]實(shí)施例一
[0044]如圖1-圖3所示，本發(fā)明實(shí)施例提供的采煤機(jī)包括移動系統(tǒng)、采煤系統(tǒng)、充填系統(tǒng)和底架11，其中移動系統(tǒng)包括第一導(dǎo)軌1a和第二導(dǎo)軌10b，且第一導(dǎo)軌1a和第二導(dǎo)軌1b均平行間隔的設(shè)置在底架11上，采煤系統(tǒng)和充填系統(tǒng)分別可滑動的設(shè)置于第一導(dǎo)軌1a和第二導(dǎo)軌10b，用于開采作業(yè)和充填作業(yè)，且采煤系統(tǒng)和充填系統(tǒng)均可單獨(dú)導(dǎo)軌滑動，其中開采系統(tǒng)的開采作業(yè)寬度、充填系統(tǒng)的充填作業(yè)寬度及所述開采系統(tǒng)和所述充填系統(tǒng)的間隔寬度均相同，在工作空間極小的極薄煤層中，采煤系統(tǒng)在一個工作位完成開采作業(yè)后，只需將采煤機(jī)整體移動一個工作寬度，充填系統(tǒng)即可實(shí)現(xiàn)精確充填，從而實(shí)現(xiàn)開采和充填工作的同步進(jìn)行，提高開采和充填效率。
[0045]需要說明的是，開采作業(yè)寬度是指開采系統(tǒng)在一個工作位能夠切割煤層的寬度；充填作業(yè)寬度是指充填系統(tǒng)在一個工作位能夠切充填采空區(qū)的寬度。
[0046]在開采和充填作業(yè)時，先沿巷道內(nèi)預(yù)設(shè)的巷道導(dǎo)軌12b將采煤機(jī)安放到巷道導(dǎo)軌12b上，采煤系統(tǒng)進(jìn)行開采工作，在完成一個區(qū)域的開采時，使采煤機(jī)整體移動一個工作寬度，此時采煤系統(tǒng)可進(jìn)行下一個區(qū)域的開采工作，同時充填系統(tǒng)對準(zhǔn)上一個采空區(qū)，實(shí)現(xiàn)精確充填，此時開采和充填工作的同步進(jìn)行，提高開采效率，實(shí)現(xiàn)高效安全生產(chǎn)。
[0047]具體的，采煤系統(tǒng)包括采煤鉆頭8、采煤鉆桿4a和第一電機(jī)5a，所述采煤鉆桿4a的一端與所述采煤鉆頭8連接，另一端與所述第一電機(jī)5a連接，所述第一電機(jī)5a設(shè)置于第一托板9a上，第一托板9a帶動開米系統(tǒng)沿第一導(dǎo)軌1a移動。
[0048]進(jìn)一步地，根據(jù)煤層13的大小，可以增加采煤鉆頭8，以提高煤層13的開采效率。
[0049]本實(shí)施例中，如圖1所示，采煤系統(tǒng)包括兩個采煤鉆頭8，兩個采煤鉆頭8平行設(shè)置，且均通過相對應(yīng)的采煤鉆桿4a與相對應(yīng)的第一電機(jī)5a連接，以增加采煤系統(tǒng)的采煤作業(yè)寬度。
[0050]為了防止鉆采作業(yè)時采煤鉆頭8側(cè)邊跑偏的問題發(fā)生，如圖1所示，另一端均通過傳動箱3a與相對應(yīng)的采煤鉆桿4a連接，兩個采煤鉆頭8通過傳動箱3a并行連接，使其同步轉(zhuǎn)動，且減少跑偏機(jī)率。
[0051]需要說明的是傳動箱3a為現(xiàn)有裝置，其內(nèi)部設(shè)有聯(lián)動結(jié)構(gòu)，使兩個或多個采煤鉆頭8能夠并行連接，同步轉(zhuǎn)動。
[0052]為了保證充填系統(tǒng)在一個工作位即可完成一個采空區(qū)15的充填，并使采煤系統(tǒng)和充填系統(tǒng)能夠同步工作，采煤系統(tǒng)和充填系統(tǒng)的工作寬度要保持相同，采煤系統(tǒng)和充填系統(tǒng)的間隔寬度根據(jù)采煤系統(tǒng)或者充填系統(tǒng)的工作寬度進(jìn)行調(diào)整。
[0053]其中，充填系統(tǒng)包括傳送帶17和充填料箱6，充填料箱6固定在所述第二托板9b上，傳送帶17的上料端與充填料箱6的出料口(圖為未示出)連接，傳送帶17的卸料端伸入采空區(qū)15內(nèi)，用于將充填料箱6內(nèi)的充填材料16輸送到采空區(qū)15內(nèi)，隨著充填工作的進(jìn)行，第二托板9b帶動充填系統(tǒng)沿第二導(dǎo)軌1b移動。
[0054]進(jìn)一步地，為了防止充填材料16粘連到輸送皮帶上，如圖2和圖3所示，優(yōu)選地，在傳送帶17的卸料端設(shè)置刮料板30，具體地，刮料板30設(shè)置在卸料端輸送皮帶的轉(zhuǎn)向處下側(cè)，且該刮料板30與輸送皮帶之間的距離為l-3cm，使輸送皮帶在經(jīng)過刮料板30時不會產(chǎn)生過大的摩擦，還能夠?qū)⒄尺B到輸送皮帶上的充填材料刮落。
[0055]為了防止在充填材料16在輸料過程中掉落，如圖1-圖3所示，優(yōu)選地，在傳送帶17的兩側(cè)均設(shè)置擋料板171，防止充填材料16從傳送帶17的兩側(cè)掉落。
[0056]進(jìn)一步地，為了壓實(shí)充填材料16，提高充填質(zhì)量，優(yōu)選地，如圖1和圖2所示，在充填系統(tǒng)中設(shè)置擠壓裝置，該擠壓裝置設(shè)置在傳送帶17的上方，其包括擠壓板19、液壓桿18和液壓缸20，其中，液壓缸20設(shè)置在充填料箱6上，液壓桿18的一端與液壓缸20連接，另一端與擠壓板19連接。
[0057]其中，液壓桿18為多級伸縮結(jié)構(gòu)，以使液壓桿18具有足夠的工作長度。
[0058]在工作時，為了使充填料箱6內(nèi)的充填材料16能夠持續(xù)均勻的從充填料箱6的出料口(圖中未示出)落到傳送帶17上，優(yōu)選地，如圖1所示，在充填材料箱6內(nèi)設(shè)置攪拌葉輪40，攪拌葉輪40攪動充填材料16，使充填材料16持續(xù)的從充填料箱6的出料口落入傳送帶17上，防止充填材料16粘接甚至堵塞出料口。
[0059]該充填系統(tǒng)能夠避免充填材料16灑落巷道內(nèi)，且結(jié)構(gòu)簡單，組裝拆卸方便，運(yùn)輸量大。
[0060]優(yōu)選地，如圖1和圖2所示，第一導(dǎo)軌1a和第二導(dǎo)軌1b上分別設(shè)有第一滑槽和第二滑槽(圖中未示出)，在第一托板9a和第二托板9b的底部設(shè)有與第一滑槽和第二滑槽相配合的第一凸起和第二凸起，使第一托板9a和第二托板9b能夠分別沿第一導(dǎo)軌1a和第二導(dǎo)軌I Ob滑動。
[0061]根據(jù)采煤及充填作業(yè)的需要，第一導(dǎo)軌1a和第二導(dǎo)軌1b的長度可增加，具體地，在采煤作業(yè)時，隨著采煤深度的增加，逐漸延伸第一導(dǎo)軌1a長度，以使采煤系統(tǒng)能夠進(jìn)入更深的采煤區(qū)域;充填作業(yè)時，根據(jù)采空區(qū)15的深度確定第二導(dǎo)軌1b長度，使充填系統(tǒng)能夠?qū)⒊涮畈牧?6輸送至采空區(qū)15的最深處，隨著充填工作的進(jìn)行，再逐漸縮短第二導(dǎo)軌1b的長度。
[0062]當(dāng)然，也可以采用接續(xù)鉆桿的方法，使采煤系統(tǒng)達(dá)到所需要的工作深度，具體地，在采煤作業(yè)時，隨時采煤深度的增加，對采煤鉆桿4a進(jìn)行接續(xù)，即增加一根或多根采煤鉆桿4a，以增加采煤系統(tǒng)的工作深度。
[0063]進(jìn)一步地，為了方便調(diào)節(jié)充填系統(tǒng)的工作高度，優(yōu)選地，如圖2所示，充填系統(tǒng)通過升降桿50安裝到巷道導(dǎo)軌12b上，充填系統(tǒng)通過升降桿50調(diào)節(jié)工作高度。
[0064]根據(jù)工作需要，采煤系統(tǒng)同樣能夠通過升降桿50安裝到巷道導(dǎo)軌12b上。
[0065]本發(fā)明還提供了一種利用上述采煤機(jī)在薄煤層進(jìn)行采煤的方法，包括兩輪開采，具體包括以下步驟:
[0066]第一輪開采，如圖8所示:
[0067]SI，采煤系統(tǒng)進(jìn)行采煤作業(yè)，其利用采煤鉆頭在煤層上開采出第一個采空區(qū)15;
[0068]S2，整體移動采煤機(jī)，且移動的距離等于采煤系統(tǒng)和充填系統(tǒng)的間距，使充填系統(tǒng)位于所述第一個采空區(qū)15位置，此時采煤系統(tǒng)和充填系統(tǒng)同步作業(yè)，采煤鉆頭8在煤層13上開采第二個采空區(qū)15，充填系統(tǒng)對第一個采空區(qū)15進(jìn)行充填，具體為傳送帶17將充填料箱6內(nèi)的充填材料16輸送到第一個采空區(qū)15內(nèi)進(jìn)行充填，第二個采空區(qū)15和第一個采空區(qū)之間15的煤層13則形成第一個煤柱14;
[0069]S3，循環(huán)上述步驟S2直至采煤系統(tǒng)推采到煤層13工作面尾部，此時，采煤系統(tǒng)停止工作，充填系統(tǒng)對最后一個采空區(qū)15進(jìn)行充填，煤層13形成煤柱14與充填材料16間隔布置的結(jié)構(gòu)；
[0070]利用充填材料16的支撐，可進(jìn)行第二輪開采，如圖9所示:
[0071 ] S4，整體移動采煤機(jī)，使采煤系統(tǒng)位于第一個煤柱14處，采煤系統(tǒng)開采第一個煤柱14，使其形成采空區(qū)15;
[0072]S5，再次整體移動采煤機(jī)，使采煤系統(tǒng)移動至下一個煤柱14處，此時充填系統(tǒng)位于步驟S4中所述的采空區(qū)15處，采煤系統(tǒng)和充填系統(tǒng)同步作業(yè)，進(jìn)行采煤和充填；
[0073]S6，循環(huán)上述步驟S5直至采煤系統(tǒng)推采到最后一個煤柱14當(dāng)最后一個煤柱14開采完成后，采煤系統(tǒng)停止工作，繼續(xù)移動采煤機(jī)，使充填系統(tǒng)對最后一個采空區(qū)15進(jìn)行充填，此時煤層13中的煤炭全部采出，采空區(qū)15完全充填。
[0074]需要說明的是，從節(jié)約成本及開采安全性等方面綜合考慮，在第二輪開采時，采煤系統(tǒng)開采煤柱后形成的采空區(qū)可以不進(jìn)行充填，形成采空區(qū)(煤柱)與充填材料間隔布置的結(jié)構(gòu)，在提高煤炭開采率的同時，達(dá)到安全開采和節(jié)約成本的目的。
[0075]利用該方法，充填系統(tǒng)和采煤系統(tǒng)同步工作，通過兩輪開采將煤炭全部采出，同時將采空區(qū)同時充填，無需留設(shè)煤柱14，同時保證在開采過程中煤層有足夠支撐，減少安全隱患，提高煤炭采出率，實(shí)現(xiàn)安全高效生產(chǎn)。
[0076]采煤作業(yè)時，第一電機(jī)5a通過采煤鉆桿4a帶動采煤鉆頭8旋轉(zhuǎn)截割煤炭。
[0077]充填作業(yè)時，充填料箱6內(nèi)的充填材料16通過傳送帶17輸送到采空區(qū)15內(nèi)，利用擠壓裝置將充填材料16壓實(shí)，完成煤層的開采和充填。
[0078]本發(fā)明中，優(yōu)選地，充填材料16主要成分為矸石顆粒、粉煤灰和的混合物，但水不易過多，避免充填材料16過多的粘連到輸送裝置上，正常情況下，以充填材料16不起粉塵，并在受到擠壓時，能夠成型固定即可。
[0079]具體地，充填材料16中各組分的質(zhì)量占比分別為:矸石顆粒52.17%、粉煤灰20.87%、水泥13.92%、水13.04%，其中矸石粒徑為3?9cm。
[0080]利用上述充填材料16進(jìn)行充填，對充填結(jié)構(gòu)的要求較低，使用方便，并且充分利用矸石和粉煤灰等材料，備料時容易、成本較低，減少礦山固體廢棄物對環(huán)境的污染。
[0081]在使用時，可以將提前制備好的充填材料16利用紡織袋裝好，在使用或者需要添料時，直接倒入充填料箱6內(nèi)即可，甚至可以在現(xiàn)場制備充填材料16，使用和備料均極其方便。
[0082]實(shí)施例二
[0083]本實(shí)施例中提供采煤機(jī)的另一實(shí)施例，其中采煤系統(tǒng)與實(shí)施一例相同，充填系統(tǒng)為另一結(jié)構(gòu)，具體如圖4-圖6所示，充填系統(tǒng)包括充填鉆頭1、充填鉆桿4b、第二電機(jī)5b和充填料箱6，所述充填料箱6固定在所述第二托板9b上，且該充填料箱6的上側(cè)設(shè)有加料口 61，所述充填鉆桿4b穿過充填料箱6，且該充填鉆桿4b的一端與充填鉆頭I連接，另一端與第二電機(jī)5b連接，所述第二電機(jī)5b設(shè)置于所述第二托板9b上，第二托板9b帶動充填系統(tǒng)沿第二導(dǎo)軌I Ob移動。
[0084]為了盡量減少充填料箱6內(nèi)充填材料16的滯留量，優(yōu)選地，充填鉆桿4b安裝于靠近充填料箱6底部的位置，充填鉆桿4b的外徑與充填料箱6的底部距離小于lcm。
[0085]為了防止充填材料16灑落到巷道內(nèi)或者采空區(qū)15以外的位置，優(yōu)選地，如圖4和圖5所示，在充填鉆桿4b的下側(cè)設(shè)置防漏槽7，該防漏槽7—端與充填料箱6連接，另一端沿充填鉆桿4b的長度方向向充填鉆頭I方向延伸，一般情況下，防漏槽7只需防止充填材料16不脫落在巷道內(nèi)即可，但為了盡可能使充填材料16脫落在指定位置，以減少對后續(xù)充填工作的影響，可以將防漏槽7的覆蓋范圍適當(dāng)增加，具體地，防漏槽7的長度不超過充填料箱6與充填鉆頭I間距的三分之二，避免過多的充填材料16在輸送過程中脫落到防漏槽7內(nèi)，進(jìn)一步提高充填效率。
[0086]為了方便壓實(shí)充填材料16，優(yōu)選地，如圖6所示，充填鉆頭I的端部為平頭結(jié)構(gòu)。
[0087]進(jìn)一步地，根據(jù)煤層13的大小，可以增加充填鉆頭I的數(shù)量，以提高煤層13的充填效率。
[0088]充填系統(tǒng)包括兩個充填鉆頭1、兩個充填鉆頭I平行設(shè)置，且均通過相對應(yīng)的充填鉆桿4b與相對應(yīng)的第二電機(jī)5b連接，以適應(yīng)性的增加充填系統(tǒng)的充填作業(yè)寬度。
[0089]為了更好保護(hù)第一電機(jī)5a和第二電機(jī)5b，在第一電機(jī)5a和第二電機(jī)5b的外側(cè)設(shè)置轉(zhuǎn)動機(jī)箱。
[0090]為了進(jìn)一步地壓實(shí)充填材料16，為充填鉆頭I壓實(shí)充填材料16時具有更大的擠壓力，如圖4和圖5所示，每個充填鉆桿4b均通過擠壓器2與相對應(yīng)的充填鉆頭8連接，其中，擠壓器2包括伸縮桿24、彈簧23、卡銷22和軸承21，所述伸縮桿24穿過軸承21，該軸承21的內(nèi)圈與伸縮桿24固定，該伸縮桿24的一端與充填鉆桿4b連接，另一端與所述充填鉆頭I連接，所述彈簧23套設(shè)于伸縮桿24上，所述卡銷22為L型卡銷，其一端垂直固定于伸縮桿24或者充填鉆桿4b上，另一端穿過軸承21，且該在端部設(shè)有擋塊，用于卡固所述軸承21，防止軸承21從卡銷22上脫落，且所述軸承21可沿所述卡銷22移動，以壓縮彈簧23。
[0091 ]使用時，充填鉆桿4b帶動伸縮桿24轉(zhuǎn)動，充填鉆頭I與伸縮桿24連接，在壓實(shí)充填材料16時，伸縮桿24收縮帶動軸承21和充填鉆頭I向回收縮，軸承21沿卡銷22移動，并壓緊彈簧23，當(dāng)伸縮桿24恢復(fù)時，彈簧23的回彈力使伸縮桿24帶動充填鉆頭I加速復(fù)位，使充填材料16壓實(shí)。
[0092]優(yōu)選的，本實(shí)施例中采煤鉆頭8為現(xiàn)有鉆采機(jī)所用螺旋鉆頭，尺寸可根據(jù)煤層厚度進(jìn)行選擇、采煤鉆桿4a與充填鉆桿4b可以使用相同鉆桿，在本實(shí)施例中使用現(xiàn)有鉆采機(jī)所用螺旋鉆桿，充填鉆頭I為平頭鉆頭，螺旋葉片在鉆頭端部過渡為一扇形平面，作為擠壓充填物料的擠壓面。
[0093]實(shí)施例三
[0094]如圖7所示，本實(shí)施例三與實(shí)施例二基本相同，相同之處不再贅述，不同之處在于:第一導(dǎo)軌1a和第二導(dǎo)軌1b通過第三導(dǎo)軌12a安裝在底架11上，其中，第一導(dǎo)軌1a和第二導(dǎo)軌1b與第三導(dǎo)軌12a垂直設(shè)置，且第三導(dǎo)軌12a上設(shè)有第三滑槽，第一導(dǎo)軌1a和第二導(dǎo)軌1b的底部設(shè)有與第三滑槽相對應(yīng)的第三凸起，使第一導(dǎo)軌1a和第二導(dǎo)軌1b能夠沿第三導(dǎo)軌12a的長度方向滑動，使于對采煤系統(tǒng)或充填系統(tǒng)的位置進(jìn)行單獨(dú)的微調(diào)。
[0095]在本發(fā)明中所述的采煤機(jī)和采煤方法應(yīng)用在薄煤層無人工作面開采、中厚及厚煤層的煤柱回收、邊角煤及不規(guī)則煤層等開采。
[0096]最后應(yīng)說明的是:以上實(shí)施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案，而非對其限制;盡管參照前述實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)的說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解:其依然可以對前述各實(shí)施例所記載的技術(shù)方案進(jìn)行修改，或者對其中部分技術(shù)特征進(jìn)行等同替換；而這些修改或者替換，并不使相應(yīng)技術(shù)方案的本質(zhì)脫離本發(fā)明各實(shí)施例技術(shù)方案的精神和范圍。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種具有充填功能的采煤機(jī)，其特征在于:包括移動系統(tǒng)、采煤系統(tǒng)、充填系統(tǒng)和底架； 所述移動系統(tǒng)包括第一導(dǎo)軌和第二導(dǎo)軌，所述第一導(dǎo)軌和第二導(dǎo)軌平行間隔的設(shè)置于所述底架上； 所述采煤系統(tǒng)包括采煤鉆頭、采煤鉆桿、第一電機(jī)和第一托板，所述第一托板設(shè)置于所述第一導(dǎo)軌，且可沿所述第一導(dǎo)軌滑動，所述第一電機(jī)設(shè)置于所述第一托板上，所述采煤鉆桿的一端與所述采煤鉆頭連接，另一端與所述第一電機(jī)連接； 所述充填系統(tǒng)包括傳送帶、充填料箱和第二托板，所述第二托板設(shè)置于所述第二導(dǎo)軌，且可沿所述第二導(dǎo)軌滑動，所述充填料箱固定在所述第二托板上，所述傳送帶的上料端與所述充填料箱連接，所述傳送帶的卸料端伸入采空區(qū)內(nèi)； 所述開采系統(tǒng)的開采作業(yè)寬度、所述充填系統(tǒng)的充填作業(yè)寬度及所述開采系統(tǒng)和所述充填系統(tǒng)的間隔寬度均相同。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的采煤機(jī)，其特征在于: 所述第一導(dǎo)軌上設(shè)有第一滑槽，所述第一托板上設(shè)有與所述滑槽相配合的第一凸起； 所述第二導(dǎo)軌上設(shè)有第二滑槽，所述第二托板上設(shè)有與所述第二滑槽相配合的第二凸起。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的采煤機(jī)，其特征在于:所述采煤系統(tǒng)包括多個所述采煤鉆頭、與所述采煤鉆頭數(shù)量相對應(yīng)的多個采煤鉆桿及與所述鉆桿數(shù)量相對應(yīng)的多個所述第一電機(jī)，每個所述采煤鉆桿的一端均與相對應(yīng)的所述第一電機(jī)連接，另一端均通過傳動箱與相對應(yīng)的采煤鉆頭連接，且多個所述采煤鉆頭通過所述傳動箱并行連接。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的采煤機(jī)，其特征在于:在所述傳送帶的卸料端的轉(zhuǎn)向處設(shè)置刮料板，所述刮料板與所述傳送帶接觸連接，用于刮除粘連到所述傳送帶上的充填材料。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的采煤機(jī)，其特征在于:所述充填系統(tǒng)中還設(shè)有擠壓裝置，所述擠壓裝置包括擠壓板、液壓桿和液壓缸，所述液壓缸設(shè)置在所述充填料箱上，所述液壓桿的一端與所述液壓缸連接，另一端與所述擠壓板連接。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的采煤機(jī)，其特征在于:所述充填料箱內(nèi)設(shè)有攪拌葉輪，用于攪動所述充填料箱內(nèi)的充填材料。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的采煤機(jī)，其特征在于:所述傳送帶的兩側(cè)分別設(shè)置一塊擋料板，防止充填材料在輸送過程中，從所述傳送帶的兩側(cè)掉落。8.根據(jù)權(quán)利要求1-7任一項(xiàng)所述采煤機(jī)在對無人工作面開采、邊角煤及不規(guī)則煤層開采中的應(yīng)用。9.一種利用權(quán)利要求1中所述采煤機(jī)在薄煤層進(jìn)行采煤的方法，其特征在于，包括以下步驟: SI，采煤系統(tǒng)進(jìn)行第一輪采煤作業(yè)，在一個工作位上，利用采煤鉆頭在煤層上開采出第一個采空區(qū)； S2，整體移動采煤機(jī)，且移動的距離等于采煤系統(tǒng)和充填系統(tǒng)的間距，使充填系統(tǒng)位于所述第一個采空區(qū)位置，此時所述采煤鉆頭繼續(xù)進(jìn)行開采，傳送帶將充填料箱內(nèi)的充填材料輸送到第一個采空區(qū)內(nèi)進(jìn)行充填，兩個采空區(qū)之間形成第一個煤柱； S3，循環(huán)上述步驟S2直至采煤系統(tǒng)推采到煤層工作面尾部，此時，采煤系統(tǒng)停止工作，繼續(xù)移動采煤機(jī)，使充填系統(tǒng)對最后一個采空區(qū)進(jìn)行充填，煤層形成煤柱與充填材料間隔布置的結(jié)構(gòu)； S4，整體移動采煤機(jī)，使采煤系統(tǒng)位于第一個煤柱處，并進(jìn)行第二輪采煤作業(yè)，采煤系統(tǒng)開采第一個煤柱，使其形成采空區(qū)； S5，再次整體移動采煤機(jī)，使采煤系統(tǒng)移動至下一個煤柱處，此時充填系統(tǒng)位于步驟S4中所述的采空區(qū)處，采煤系統(tǒng)和充填系統(tǒng)同步作業(yè)，進(jìn)行采煤和充填； S6，循環(huán)上述步驟S5直至采煤系統(tǒng)推采到最后一個煤柱，當(dāng)最后一個煤柱開采完成后，采煤系統(tǒng)停止工作，充填系統(tǒng)對最后一個采空區(qū)進(jìn)行充填，此時煤層中的煤炭全部采出，采空區(qū)完全充填。10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于:所述充填材料包括以下質(zhì)量百分比的組分:矸石顆粒52.17%、粉煤灰20.87%、水泥13.92%、水13.04%。
【文檔編號】E21C35/00GK106014406SQ201610511991
【公開日】2016年10月12日
【申請日】2016年7月1日
【發(fā)明人】張俊文
【申請人】黑龍江科技大學(xué)