一种适于薄煤层无人工作面的采煤机及采煤方法技术

本发明专利技术涉及一种适于薄煤层无人工作面的采煤机及采煤方法。该采煤机包括移动系统、采煤系统、充填系统和底架，其中移动系统包括第一导轨和第二导轨，第一导轨和第二导轨平行间隔的设置于底架上；采煤系统设置于第一导轨，且可沿第一导轨滑动；充填系统设置于第二导轨，且可沿第二导轨滑动；开采系统的开采作业宽度、充填系统的充填作业宽度及开采系统和充填系统的间隔宽度均相同，在工作空间极小的极薄煤层中，采煤系统在一个工作位完成开采作业后，只需整体移动一个工作宽度，充填系统即可实现精确充填，从而实现开采和充填工作的同步进行，提高开采和充填效率，且该采煤机集采煤系统和充填系统为一体，整体移动方便，占用空间小。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及矿山开采
，尤其涉及一种采煤机及采煤方法，更加具体的涉及一种适于薄煤层无人工作面，且充填与采煤同步作业的采煤机及采煤方法。
技术介绍
采煤机是一种煤层进行开采的较为有效的采煤设备，可实现工作面机械化开采，降低了工人劳动强度，在我国中厚及厚煤层煤层开采中得到了推广应用。现阶段，薄煤层机械化开采一般采用爬底板采煤机，顶板自行垮落，只有在三下采煤时才进行配合性充填，且充填时需要利用单独的充填设备，不但占用空间，并且工作人数多，劳动强度大，工人工作环境差，成本较高。随着技术的进步，机械化无人工作面开采逐渐成为未来发展趋势，尤其是在煤层极薄(<0.5m)、倾角较大(>25°)时，工作空间较小，工作环境极其复杂，机械化无人工作面开采几乎成为唯一可选择的开采方式，但在该环境下进行机械化无人工作面开采方式无法实现充填，在开采时必需留设煤柱，降低煤炭的采出率。
技术实现思路
(一)要解决的技术问题本专利技术的目的是提供一种适用于薄煤层无人工作面的采煤机，占用空间较小，且能够实现采煤和充填同步作业，无需留设煤柱，提高煤炭的采出率。(二)技术方案为了解决上述技术问题，本专利技术提供了一种采煤机，包括移动系统、采煤系统、充填系统和底架；所述移动系统包括第一导轨和第二导轨，所述第一导轨和第二导轨平行间隔的设置于所述底架上；所述采煤系统设置于所述第一导轨，且可沿所述第一导轨滑动，用于开采作业；所述充填系统设置于所述第二导轨，且可沿所述第二导轨滑动，用于充填作业；所述开采系统的开采作业宽度、所述充填系统的充填作业宽度及所述开采系统和所述充填系统的间隔宽度均相同。其中，所述采煤系统通过第一托板固定于所述第一导轨上，所述第一导轨上设有第一滑槽，所述第一托板上设有与所述滑槽相配合的第一凸起；所述充填系统通过第二托板固定于所述第二导轨上，所述第二导轨上设有第二滑槽，所述第二托板上设有与所述第二滑槽相配合的第二凸起。其中，所述采煤系统包括采煤钻头、采煤钻杆和第一电机，所述采煤钻杆的一端与所述采煤钻头连接，另一端与所述第一电机连接，所述第一电机设置于所述第一托板上；所述充填系统包括充填钻头、充填钻杆、第二电机和充填料箱，所述充填料箱固定在所述第二托板上，所述充填钻杆穿过所述充填料箱，且该充填钻杆的一端与所述充填钻头连接，另一端与所述第二电机连接，所述第二电机设置于所述第二托板上。其中，所述采煤系统包括多个所述采煤钻头、与所述采煤钻头数量相对应的多个采煤钻杆及与所述钻杆数量相对应的多个所述第一电机，每个所述采煤钻杆的一端均与相对应的所述第一电机连接，另一端均通过传动箱与相对应的采煤钻头连接，且多个所述采煤钻头通过所述传动箱并行连接；所述充填系统包括多个所述充填钻头、与多个所述充填钻头数量相对应的充填钻杆及与所述钻杆数量相对应的多个所述第二电机，每个所述充填钻杆的一端与相对应的所述第二电机连接，另一端与相对应的充填钻头连接。其中，所述充填系统还包括防漏槽，所述防漏槽设置于所述充填钻杆下侧，用于防止充填材料洒落采空区外。其中，所述充填钻头的端部为平头结构，且所述充填钻头与所述充填钻杆通过挤压器连接，用于为充填钻头提供更大的挤压力。其中，所述挤压器包括伸缩杆、弹簧、卡销和轴承，所述伸缩杆穿过所述轴承，且该伸缩杆的一端与所述充填钻杆连接，另一端与所述充填钻头连接，所述弹簧套设于所述伸缩杆上，所述卡销的一端固定于所述充填钻杆上，另一端穿过所述轴承，且所述轴承可沿所述卡销移动。本专利技术还提供了一种利用上述采煤机在薄煤层进行采煤的方法，包括以下步骤：S1，采煤系统进行第一轮采煤作业，其在煤层上开采出第一个采空区；S2，整体移动采煤机，且移动的距离等于采煤系统和充填系统的间距，使充填系统位于所述第一个采空区位置，此时采煤系统和充填系统同步作业，采煤系统在煤层上开采第二个采空区，充填系统对第一个采空区进行充填，两个采空区之间留设第一个煤柱；S3，循环上述步骤S2直至采煤系统推采到煤层工作面尾部，此时，采煤系统停止工作，继续移动采煤机，使充填系统对最后一个采空区进行充填，煤层形成煤柱与充填材料间隔布置的结构；S4，整体移动采煤机，使采煤系统位于第一个煤柱处，并进行第二轮采煤作业，采煤系统开采第一个煤柱，使其形成采空区；S5，再次整体移动采煤机，使采煤系统移动至下一个煤柱处，此时充填系统位于步骤S4中所述的采空区处，采煤系统和充填系统同步作业，进行采煤和充填；S6，循环上述步骤S5直至采煤系统推采到最后一个煤柱，当最后一个煤柱开采完成后，采煤系统停止工作，充填系统对最后一个采空区进行充填，此时煤层中的煤炭全部采出，采空区完全充填。其中，步骤S1中所述采煤系统通过第一托板固定于第一导轨上，所述采煤系统包括传动箱、多个所述采煤钻头、与所述采煤钻头数量相对应的多个采煤钻杆，及与所述采煤钻杆数量相对应的多个第一电机，每个所述采煤钻杆的一端均与相对应的所述第一电机连接，另一端均通过所述传动箱与相对应的采煤钻头连接，且多个所述采煤钻头通过所述传动箱并行连接；采煤作业时，所述第一电机通过所述采煤钻杆带动所述采煤钻头旋转截割煤炭；步骤S2中所述充填系统通过第二托板固定于第二导轨上，所述充填系统包括充填料箱、多个所述充填钻头、与所述充填钻头数量相对应的多个充填钻杆、及与所述充填钻杆数量相对应的多个第二电机，所述充填料箱固定在所述第二托板上，每个所述充填钻杆均穿过所述充填料箱，且每个所述充填钻杆的一端均与相对应的充填钻头连接，另一端与相对应的所述第二电机连接；充填作业时，第二电机带动所述充填钻杆旋转将所述充填料箱内的充填材料带至采空区，然后所述充填钻杆反转退出采空区，使充填材料脱落在所述采空区。其中，所述充填材料包括以下质量百分比的组分：矸石颗粒52.17％、粉煤灰20.87％、水泥13.92％、水13.04％。(三)有益效果本专利技术的上述技术方案具有如下优点：本专利技术提供的采煤机包括移动系统、采煤系统、充填系统和底架，其中所述移动系统包括第一导轨和第二导轨，所述第一导轨和第二导轨平行间隔的设置于所述底架上；所述采煤系统设置于所述第一导轨，且可沿所述第一导轨滑动，用于开采作业；所述充填系统设置于所述第二导轨，且可沿所述第二导轨滑动，用于充填作业；所述开采系统的开采作业宽度、所述充填系统的充填作业宽度及所述开采系统和所述充填系统的间隔宽度均相同，该采煤机包括采煤系统和充填系统，其整体移动方便，占用空间小，且采煤系统和充填系统的工作宽度与两者的间距相同，采煤系统在一个工作位完成开采作业后，只需整体移动一个工作宽度，充填系统即可实现精确充填，从而实现开采和充填工作的同步进行，提高开采和充填效率。本专利技术提供的开采方法，通过两轮开采无需留设煤柱，同时保证煤层有足够支撑，减少安全隐患，提高煤炭采出率，实现安全高效生产。附图说明图1是本专利技术实施例一采煤机俯视结构示意图；图2是本专利技术实施例一充填系统侧视结构示意图；图3是本专利技术实施例一挤压器和充填钻头结构示意图；图4是本专利技术实施例二充填系统侧视结构示意图；图5是本专利技术实施例三采煤机俯视结构示意图；图6是本专利技术实施例三充填系统侧视结构示意图；图7是本专利技术实施例三传送带正视结构示意图；图8是本专利技术第一轮开采后的煤层俯视结构示意图；本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种适于薄煤层无人工作面的采煤机，其特征在于：包括移动系统、采煤系统、充填系统和底架；所述移动系统包括第一导轨和第二导轨，所述第一导轨和第二导轨平行间隔的设置于所述底架上；所述采煤系统设置于所述第一导轨，且可沿所述第一导轨滑动，用于开采作业；所述充填系统设置于所述第二导轨，且可沿所述第二导轨滑动，用于充填作业；所述开采系统的开采作业宽度、所述充填系统的充填作业宽度及所述开采系统和所述充填系统的间隔宽度均相同。

【技术特征摘要】
1.一种适于薄煤层无人工作面的采煤机，其特征在于：包括移动系统、采煤系统、充填系统和底架；所述移动系统包括第一导轨和第二导轨，所述第一导轨和第二导轨平行间隔的设置于所述底架上；所述采煤系统设置于所述第一导轨，且可沿所述第一导轨滑动，用于开采作业；所述充填系统设置于所述第二导轨，且可沿所述第二导轨滑动，用于充填作业；所述开采系统的开采作业宽度、所述充填系统的充填作业宽度及所述开采系统和所述充填系统的间隔宽度均相同。2.根据权利要求1所述的采煤机，其特征在于：所述采煤系统通过第一托板固定于所述第一导轨上，所述第一导轨上设有第一滑槽，所述第一托板上设有与所述滑槽相配合的第一凸起；所述充填系统通过第二托板固定于所述第二导轨上，所述第二导轨上设有第二滑槽，所述第二托板上设有与所述第二滑槽相配合的第二凸起。3.根据权利要求2所述的采煤机，其特征在于：所述采煤系统包括采煤钻头、采煤钻杆和第一电机，所述采煤钻杆的一端与所述采煤钻头连接，另一端与所述第一电机连接，所述第一电机设置于所述第一托板上；所述充填系统包括充填钻头、充填钻杆、第二电机和充填料箱，所述充填料箱固定在所述第二托板上，所述充填钻杆穿过所述充填料箱，且该充填钻杆的一端与所述充填钻头连接，另一端与所述第二电机连接，所述第二电机设置于所述第二托板上。4.根据权利要求3所述的采煤机，其特征在于：所述采煤系统包括多个所述采煤钻头、与所述采煤钻头数量相对应的多个采煤钻杆及与所述钻杆数量相对应的多个所述第一电机，每个所述采煤钻杆的一端均与相对应的所述第一电机连接，另一端均通过传动箱与相对应的采煤钻头连接，且多个所述采煤钻头通过所述传动箱并行连接；所述充填系统包括多个所述充填钻头、与多个所述充填钻头数量相对应的充填钻杆及与所述钻杆数量相对应的多个所述第二电机，每个所述充填钻杆的一端与相对应的所述第二电机连接，另一端与相对应的充填钻头连接。5.根据权利要求3或4所述的采煤机，其特征在于：所述充填系统还包括防漏槽，所述防漏槽设置于所述充填钻杆下侧，用于防止充填材料洒落采空区外。6.根据权利要求4所述的采煤机，其特征在于：所述充填钻头的端部为平头结构，且所述充填钻头与所述充填钻杆通过挤压器连接，用于为充填钻头提供更大的挤压力。7.根据要求6所述的采煤机，其特征在于：所述挤压器包括伸缩杆、弹簧、卡销和轴承，所述伸缩杆穿过所述轴承，且该伸缩杆的一端与所述充填钻杆连接，另一端与所述充填钻头连接，所述弹簧套设于所述伸缩杆上，所述卡销的一端固定于...

【专利技术属性】
技术研发人员：张俊文，
申请(专利权)人：黑龙江科技大学，
类型：发明
国别省市：黑龙江;23