[发明专利]一种机载连续成槽卸压采煤装备及方法

说明书

技术领域

本发明属于煤矿回采工作面成槽卸压技术领域，具体涉及一种综采工作面采煤机割煤与成槽卸压、探测煤层构造和防止煤与瓦斯突出及冲击地压一体化的装备与方法。

背景技术

煤与瓦斯突出和冲击地压是突出矿井和冲击矿井生产过程中常发生的严重自然灾害之一。近年来，随着采掘深度的不断增加，地应力与瓦斯压力不断加大，煤炭开采的地质条件和技术条件也日趋复杂，回采工作面发生煤与瓦斯突出和冲击地压的次数和强度逐渐加大。由于回采工作面人员较为集中、机械设备复杂，一旦发生煤与瓦斯突出和冲击地压，更易造成大量的人员伤亡和巨大的经济损失。突出和冲击地压事故给煤矿安全生产造成了严重威胁。因此，通过对目前回采工作面防突和防冲击技术存在的问题进行系统的研究，找出这些事故发生的共性原因，提出有针对性的防治措施，对于保障煤矿的安全生产具有重要的现实意义。

关于突出的综合作用假说认为：突出是煤的物理力学性质、地应力和瓦斯压力三者共同作用的结果。在此三个影响突出的因素中，如果可以消除或者减弱任何一个都会对降低突出危险产生有利影响。目前，我国回采工作面防治煤与瓦斯突出的区域性措施一般有开采保护层、抽采钻孔预抽煤层瓦斯等。作为预防煤与瓦斯突出最有效、最经济的措施，开采保护层一直受到广大煤矿技术人员的欢迎。然而，对于大部分地区的单一煤层回采工作，却面临着无保护层可采的尴尬。通过抽采钻孔预抽煤层瓦斯的技术也存在着抽采时间长，作业效率低，工艺复杂，费工费时等诸多问题，尤其对于松软、低透气性的高突煤层，打钻时容易发生卡钻、抱钻、塌孔、堵孔、喷孔等现象，成孔率低，抽采钻孔寿命短，煤储层裂隙不发育，瓦斯渗流运移不畅，使得后期有效抽采时间短，衰减速度快，抽采效果并不理想。此外，对于局部防突措施，例如松动爆破、超前钻孔、煤体注浆、水力冲孔等也都存在着有效影响范围小、工艺复杂、机械化程度低，劳动强度大、成本高等问题不一而足。与此同时，研究则表明，煤与瓦斯突出的不均衡分布与地质因素有关，地质构造是控制煤与瓦斯突出分布的主导性因素，影响煤与瓦斯突出的地质构造包括褶曲、节理、断层、构造煤分层、煤层厚度变化以及岩浆侵入等。因此，针对煤层构造的精确探测对提升矿井防治煤与瓦斯突出措施的有效性有着重大的现实意义。

而对于治理冲击地压的方法则主要有开采保护层、煤层注水、顶板断裂和卸压爆破(或松动爆破)等。对于开采单一煤层的矿井来说，同样面临着无保护层可采的尴尬。最常用的解危措施是煤层注水和卸压爆破。然而，煤层注水通常耗时长、遇到断层等地质构造时无法施工，单纯的卸压爆破无可避免的引起扰动，易造成人为因素诱发的冲击地压。

因此，对于空间有限、工作人员相对集中、机器设备复杂的回采工作面的生产工作，找到一种机械化程度高、适应性强、安全高效、经济可靠的防治煤与瓦斯突出和冲击矿压的方法成为煤矿生产的当务之急。

发明内容

本发明为了解决现有技术中的不足之处，提供一种机载连续成槽卸压采煤装备及方法，通过在采煤机设备上安装一套成槽装置，在割煤的同时利用采煤机行走提供的横向推力在工作面煤壁上割出一条卸压长槽，使工作面的应力集中带向煤体深部连续推移,实现破煤与成槽卸压一体化以预防煤与瓦斯突出和冲击矿压的目的。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：一种机载连续成槽卸压采煤装备，包括采煤机，采煤机的电控箱前侧设有三脚架，三脚架和电控箱顶部水平设有矩形的固定板，固定板上设有升降装置，升降装置中部设有高度可调整的操作台，操作台上设有截割装置；

升降装置包括垂直设在固定板上的立柱，立柱上端设有连接件，连接件上设有与立柱平行且可自由转动的丝杆，操作台上在对应位置设有分别穿过立柱和丝杆的光面孔和螺孔，丝杆与螺孔螺纹连接。

所述立柱和丝杆一共设有四组，每组立柱和丝杆呈对称分布于固定板的四个角。

所述截割装置包括设在操作台的防爆电机和夹持装置，防爆电机通过联轴器传动连接有减速器，减速器的动力输出端通过固定键传动连接有外截面呈方形的传动杆，传动杆的动力输出端穿过夹持装置并同轴向丝扣连接有截割钻杆，截割钻杆的另一端设有钻头。

所述夹持装置包括底座、设在底座上的外固定套以及同轴线设在外固定套内部的内转动套，底座通过螺栓固定在操作台上，外固定套内壁沿圆周方向设有外环形槽，内转动套外壁沿圆周方向设有与外环形槽对应的内环形槽，外环形槽与内环形槽之间设有一圈滚珠，内转动套中心沿轴向方向开设有方孔，传动杆插设在方孔内并与方孔内壁相适配传动扭矩。