井下无人采煤装置 技术领域
本实用新型涉及一种井下无人的采煤装置，属于采矿技术领域。
背景技术
传统的采煤装置面临如下突出的问题：
(1)，由于井下可燃气体的浓度有时突然超标，在通风条件较差的条件下，会发生爆炸，存在普遍的安全问题。
(2)，在采矿地区存在地表沉降问题，需要用大量资金对采空沉降区进行补偿。
(3)，在露天开采作业的情况下，需占用大量土地。
(4)，露天开采所用能源大部分为柴油，用量很大，使用高品味能源获取低品味能源是一种浪费，同时又污染了环境。
发明内容
本实用新型的目的是，提供一种井下无人的采煤装置，它设置在煤层上方按特定尺寸均匀分布地多个立井内，通过电力液压驱动和控制进行开采作业和对煤炭封闭式传输，以及对采空区进行合理回填，以解决前述存在的严重问题。
本实用新型的技术方案是：井下无人的采煤装置包括：设于地面的电力液压泵驱动控制装置以及起重设备，立井部分以及井下采煤设备；井下采煤设备是对称设置在立井、承台以及下机座两侧的用电机液压泵驱动的采煤机，它设有平行于立井的主轴，并通过固定架安装在立井的两侧壁上；设有绞盘组件和由多级油缸组成的伸缩臂组件，其下方装有液压变幅油缸；在主轴的下部设有液压锁紧限位件及其纵向液压缸；在采煤机的中部设有刮板和顶柱传送机，它包括刮板组件和机械手；在采煤机的前端设有半球形的、带有排煤螺旋槽的铣煤头，在其内腔中设有顶柱定位器，顶柱定位器包括一内侧为斜面的推盘；在铣煤头的内腔沿圆周分布的多个凹槽中各设有一个离心球，每两个离心球之间设有一回位弹簧，回位弹簧的一端固定在推盘上，另一端固定在该内腔的前端面上；设有分为上、下两段的顶柱组件，在上顶柱与下顶柱之间装有一锁紧楔，并用锁紧楔两侧的销钉滑动连接；液压马达安装在开采臂的前端，其另一端与伸缩臂组件连接；在开采臂的两侧设有行走系统，包括一前导架和一后导架，并分别由前、后导架液压缸操作；在开采臂靠近铣煤头处装有V形铁，它与前、后导架伸出的夹持臂共同限定顶柱的位置；在V形铁的上端设有一与机房中控制装置连通的光学测距仪；电力液压泵驱动控制装置和起重设备安装在机房中，起重设备包括由多个升降机组成的起重机，它由上机座支承，在起重机的下方设有煤斗和传送车，以及选煤机组；在煤斗的侧面设有行程开关和煤斗开闭器；设有液压马达绞盘组件，其外端固定在拉杆护壁件上；电机液泵组件固定在上机座上；立井部分包括方形截面的立井，在其外围设有拉杆护壁件；在立井中设有可上下运行的煤斗；在立井与拉杆护壁件之间装有管线升降机和液压泵，以及其管线。
本实用新型的优点在于：
(1)，由于采用双层套井结构，改善了通风条件，降低了井内可燃气体的浓度，有效地降低了井内爆炸的可能性。
(2)，采用吹沙回填根本上解决了采空区的沉降问题。
(3)，与露天开采相比，节省了占地面积，而开采率可达80％以上，与露天开采大体相当，因此生产成本低，资源利用率高。
附图说明
图1为本实用新型的总体结构示意图
图2为图1的侧视图
图3为井下采煤机的结构示意图
图4为图3中采煤头的结构示意图
图5为图4的俯视图
图6为图5的A-A剖视图
图7为图1中煤斗和传送车的结构示意图
图8和图9为井下开采区的平面示意图
图10为顶柱组件的结构示意图
附图零部件清单：
1-采煤机，2-立井，3-承台，4-煤斗，5-传送车，6-选煤机组，7-拉杆护壁件，8-上机座，9-起重机房，10-煤槽，11-出煤口，12-下机座，13-起重机，13A-管线升降机，14-液压泵，15-顶柱组件，15A-上顶柱，15B-下顶柱，16-主轴，17-固定架，18-电机液压泵驱动箱，19-伸缩臂组件，20-绞盘组件，21-探测传感器组，22-顶柱传送机，23-齿轮机构，24-液压变幅油缸，25-液压锁紧限位件，26-纵向液压缸，27-轴承座，28-刮板顶柱传送机，29-刮板组件，30-机械手，31-铣煤头，32-顶柱定位器，33-推盘，34-锁紧楔，34A-回位弹簧，35-离心球，36-液压马达，37-开采臂，38-前导架，39-后导架，40-前导架液压缸，41-后导架液压缸，42-V形铁，43-光学测距仪，44-夹持臂，45-行程开关，46-煤斗开闭器，47-绞盘组件，48-电机液压泵组件，49-销钉。
具体实施方案
如图1和2所示，立井群井下无人采煤装置包括设于井下的两组采煤机1，它们对称设置在立井2的两侧，立井2为方形截面，其底部设有承台3；立井2的上部设有煤斗4和传送车5，以及选煤机6；在立井2的外围设有拉杆护壁件7，其顶部与钢筋砼的上机座8和机房9相接；在煤斗4的井下最低位置处设有一煤槽10和出煤口11，以及钢筋砼下机座12；在立井2与拉杆护壁件7之间设有操纵多个升降机13A的液压泵14；在井下已开采的区域设有顶柱组件15，它由上、下两部分组成并用其周边的四个销轴滑动连接，上顶柱15A和下顶柱15B之间装有一锁紧楔34用来调整其长度，以使该顶柱组件15牢固地立于巷道中。
如图3、4和5所示，两组采煤机1设有平行于立井2的主轴16，并通过固定架17对称地安装在立井2的两侧壁上，在该固定架17上还装有电机液压泵驱动箱18，其下方装有一液压马达操纵的绞盘组件20和由多级油缸构成的伸缩臂组件19，绞盘20所牵动的另一端与伸缩臂组件19的前端相连；在伸缩臂组件19前端的上方装有探测传感器21，在伸缩臂组件19的首节下面装有顶柱传送机22及其齿轮传动机构23；设有液压变幅油缸24，其一端铰接在主轴16上，另一端与伸缩臂组件19的尾节前端相连；在主轴16的下部设有液压锁紧限位件25及其纵向液压缸26；在主轴16的底部设有轴承座27；在伸缩臂组件19上设有顶柱传送机28和机械手30，刮板组件29，用以将铣落的煤块向出煤口11处输送。
在采煤机1的前端设有半球形的铣煤头31，在铣煤头31的内腔设有顶柱定位器32，它包括内侧为斜面的推盘33与多个离心球35接触，离心球35安放在铣煤内腔中沿园周均匀分布的凹槽内，当铣煤头31旋转时，离心球35沿径向向外侧移动，将推盘33向后推动锁紧楔34使顶柱组件15的上、下两部分向外分开，从而加大了顶柱组件15的长度并牢固地支撑在已开采的巷道中。铣煤头31内腔还设有用以操纵其工作的液压马达36。开采臂37的前端与铣煤头31相连，其另一端与伸缩臂组件19连接，在开采臂37的两侧设有行走系统，包括前导架38和后导架39，分别由前、后导架液压缸40和41操作，用以实现铣煤头的导向和定位。在开采臂37靠近铣煤头31处装有V形铁42，它与前、后导架伸出的夹持臂44共同限定顶柱组件15的位置。在V形铁42的上端装有一光学测距仪43，将所测位置的数据传给机房9内的控制装置。
如图6所示，顶柱定位器32的多个离心球35均匀分布在铣煤头31内沿圆周上的凹槽中，在每个离心球35之间设有一回位弹簧34A，回位弹簧34A的一端固定在推判33上，，另一端固定在铣煤头31内腔的前端面上。
如图7所示，煤斗4和传送车5位于立井2内，在煤斗4处于顶位处装有行程开关45和煤斗开闭器46；设有液压马达操纵的绞盘组件47，其外端固定在拉杆护壁件7上；电机液泵组件48固定在机座8上，当煤斗4打开时，煤块落入传送车5中，传送车5由绞盘47操作至虚线位置，将煤块由滑道送入选煤机6中。
如图8和9所示，井下开采作业区是以两个采煤机1的主轴16为中心和以其臂长为半径的圆盘形区域，该区域的大小可随伸缩臂19组件长短的调节进行选择；在已采区46内设有规定数目的顶柱组件15，两个半区之间留有残留区50，标号51为吹沙回填区。
如图10所示，顶柱组件15包括上顶柱15A和下顶柱15B，以及连接其间的销钉49，在上、下顶柱之间设有用以调节顶柱组件整体长度的锁紧楔34，当锁紧楔34被推盘33向后方推动时，上、下顶柱15A、15B则间沿销钉相互分开并被锁紧楔34楔紧，使顶柱组件牢固地支撑在巷道中。
采煤机1的操纵方法如下：铣煤头31在伸缩臂组件19和液压绞盘组件20的配合下向前运动，同时铣煤头31通过旋转运动将煤铣碎；其进给速度和旋转速度是根据煤的硬度由计算机确定的。铣煤头31的导向及定位是由行走系统完成的，刮板组件29通过变角往复运动将铣落的煤刮到煤斗4中。当铣煤头31运动到最大行程或遇到岩层时，随伸缩臂组件19退回，然后伸缩臂组件19改变水平进给角，并重复以上动作，完成采煤作业。
顶柱组件15的安装方法如下：用管线升降机13将下顶柱15B吊入井口内，由伸缩臂组件19上的顶柱传送机22和机械手30将其安放在指定位置，并由前导架38的夹持臂44和V形铁42将其定位，再由光学测距仪43将所测位置数据传给机房9内的控制装置；根据该数据选择长度适合的上顶柱15A用同样的方法安装就位；随后，铣煤头31开始旋转，在离心力的作用下，离心球35将推盘33顶出，使锁紧楔34向后移动，将顶柱撑长并锁紧在巷道中。在采煤作业完成并将全部设备撤出后，在立井内安装带有旋转喷头的流沙管，用大型空压机将干沙土、碎石等材料吹入井内，填满后加水，使沙土成为水泥浆，形成吹沙回填区51。