CN101824986B - 钻装运锚一体化机采煤工艺 - Google Patents

Abstract

本发明涉及钻装运锚一体化机械采煤工艺，其特点是在条形房掘进工作面内配备一台钻装运锚一体化机，该机的第二运输皮带机的机头搭接在移动皮带机尾部，及在条形房贯通口处配备和安装三组超前支护支架；该采煤工艺由回采条形房与回风巷贯通前和回采条形房两翼回收时的钻装运锚一体化机械采煤工艺两部分组成；即为：第一：回采条形房与回风巷贯通前在条形房柱内先采房，并采用锚网支护，循环进度为0.8-2.5m，直到回风巷贯通；第二：后退双向回收两翼煤，长条房柱间的回收顺序采用后退式，回收两翼煤柱时不再进行锚网支护，而采用超前支护，它采用了先进的技术装备，可使中小型“资源枯竭”的矿井能够实现复采，可使大中型矿井的煤柱和边角煤回收。

Description

钻装运锚一体化机采煤工艺

技术领域

本发明属于井下复采和回采技术，适应于传统仓房采煤后的复采和边角煤回采，特别涉及钻装运锚一体化机采煤工艺。

背景技术

我国仓房采煤的回收率极低，只有30％左右，特别是90年代以前采用仓房采煤法采过的煤田，资源回收率更低。如果对这些煤田不进行复采，将造成我国煤炭资源的巨大浪费；特别是有些矿区没有进行复采就已开始开采下组煤，上组煤将消失殆尽。由于采煤方法落后，不仅中小矿井大量宝贵的煤炭资源不可回收，而且大、中型矿井的煤柱和边角煤也没有先进的回采方法。由此带来的资源浪费、事故多发、效率低下等问题，造成的经济效益和社会效益的损失更是无法估算。虽然80年代以来我国陆续引进了几十套连采装备，但是该采煤方法只能在顶板和煤层赋存稳定，地质构造简单，底板较平整、不太软且顶板无淋水等苛刻条件下使用，而且连采机吨位重、投资大，在我国的应用失败的多，成功的少，仅仅限制在了几个条件非常好的矿井使用。因此，技术创新不足是造成我国中小煤矿煤炭开采和大中型煤矿煤柱回收的主要因素，目前仍然在采用落后的仓房采煤法和悬移顶梁采煤法。

综上所述，这些采煤方法存在以下问题

1、回收率低：资源浪费严重，仓房采煤的回收率只有30％左右；

2、安全系数低：由于仓房采煤打眼、放炮等工序都在空顶下作业和装运煤机械化程度低，用人多，所以事故多发；

3、产量低：仓房和短壁工作面机械化程度低，多数工序靠人工完成，所以工作面单产产量低；

4、用人多，工效低：仓房和短壁工作面工序大部分靠人工完成，用人多，工效低下；

5、经济效益差：大量资源被破坏性开采，并且人员投入量大，最终造成整体经济效益差。

发明内容

本发明的内容是针对上述开采过程中采用落后的仓房采煤法和悬移顶梁采煤法所存在的问题进行改进，提供采用先进的技术装备，实现井下机械化开采，并且使中小型“资源枯竭”的矿井能够实现复采，使大中型矿井的煤柱和边角煤回收的钻装运锚一体化机械采煤工艺。

为了实现上述目的本发明的技术方案是：

1、一种钻装运锚一体化机采煤工艺，该采煤工艺的巷道布置：在盘区内划分若干区段，在区段内布置两条准备巷道，其中：一条作为进风巷，一条作为回风巷；上一区段采完后其进风巷可作为下一区段的回风巷，下一区段只需开掘一条进风巷；在两条准备巷道中间布置长条形房柱，长条形房柱：宽为15～17m，长为20～150m，设计布置采房宽为5m，采柱宽为5+4＝9m，留煤柱宽为5m；所有巷道断面均为矩形，上见顶下见底，巷道高度与煤层厚度相同；其特征是：

在条形房掘进工作面内配备一台钻装运锚一体化机(1)，该机后面的第二运输皮带机(2)的机头搭接在移动皮带机尾部(3)，及在条形房贯通口处配备和安装三组超前支护支架(4)；

该采煤工艺由回采条形房钻装运锚一体化机采煤工艺及回采条形房两翼煤体钻装运锚一体化机与超前支护支架采煤工艺两部分组成；即为：

第一步：在条形房与回风巷贯通前，在条形房柱内先采房，房宽为5m，并采用锚网支护，根据顶板好坏，循环进度一般为0.8-2.5m，直到回风巷贯通；

第二步：后退双向回收两翼煤体，每一翼回收为2-4m，长条房柱间的回收顺序采用后退式，回收两翼煤柱时不再进行锚网支护，而采用超前支护，在有超前支护的顶板下进行回收两翼煤体的施工作业。

所述的回采条形房钻装运锚一体化机采煤工艺的具体工序步骤为：

(1)、炮眼施工：首先使用钻装运锚一体化机，根据煤巷爆破施工图表向条形房掘进工作面进行打炮眼施工。

(2)、装药放炮：打炮眼施工完毕后，钻装运锚一体化机向后退机至安全距离，由人工进行装药和放炮。

(3)、装煤运煤：放炮结束后，将钻装运锚一体化机开至工作面，使用钻装运锚一体化机上的铲板部的耙爪装置将条形房两翼的落煤耙装至钻装运锚一体化机中部的第一运输皮带机上，通过第一运输皮带机将煤炭运至该钻装运锚一体化机后面的第二运输皮带机上，通过第二运输皮带机运皮带机再运至移动皮带上。

(4)、支护：工作面落煤装运完毕后，使用钻装运锚一体化机上的四台液压钻机对顶板进行锚杆支护。

所述的回采条形房两翼煤体钻装运锚一体化机与超前支护支架采煤工艺的具体工序步骤为：

(1)、炮眼施工：条形房与回风巷贯通后，钻装运锚一体化机后退回收两翼的煤体，首先使用钻装运锚一体化机在房内(锚网支护下)向两翼一次打4-5m的爆破深孔；

(2)、装药放炮：打炮眼施工完毕后，钻装运锚一体化机向后退机至安全距离，由人工进行装药、放炮，两翼同时进行爆破；

(3)、两翼回收：放炮结束后，将钻装运锚一体化机开至工作面，并采用斜切推进钻装运锚一体化机进行回收两翼的放炮落煤，使用钻装运锚一体化机上的铲板部的耙爪装置将条形房两翼的落煤耙装至钻装运锚一体化机中部的第一运输皮带机上，将煤炭运至钻装运锚一体化机后面的第二运输皮带机上，通过第二运输皮带机再运至移动皮带上；一次回收的循环步距为2-3m；

(4)、超前支护移架：当钻装运锚一体化机完成一个循环步骤的回收工序后，在确保顶板得到有效的超前支护时，每组超前支护支架通过该两台超前支护支架底座的油缸相互推拉，来完成超前支护支架向钻装运锚一体化机的方向移动；

(5)超前支护移架工序结束后，钻装运锚一体化机进行一个循环，从步骤1开始，再进行向两翼炮眼施工、装药放炮、两翼回收和超前支护移架。

本发明提供的钻装运锚一体化机采煤法与现有采煤法相比较，具有突出的实质性特点是：

1、提高了资源回收率；

2、提高了仓房回采和短壁采煤的机械化程度；

3、用人少，工效高；

4、投入少，产出高；

5、适应性强，能够实现安全生产。

为此，本发明为煤矿井下边角煤和煤柱回收开采提供了成套的先进的机械化采煤工艺，为安全生产创造了必要的条件。用最小的投入取得最大的产出，提高了资源回收率，大幅度地减少了井下从业人员。推广使用该方法必将对企业和国家产生巨大的经济效益和社会效益。

具有显著的有益效果是：

1、回采率较高：与其它煤柱回收方法相比，提高了20个百分点以上；

2、采高大：最大采高可达6m；

3、设备投入少，本发明所投入钻装运锚一体化机约为长壁设备价格的1/10左右；

4、采掘可实现合一，准备期短，出煤快；

5、设备运转灵活，搬迁快；

6、巷道压力小，便于维护，支护简单，可用锚杆、锚索、托梁和金属网联合对顶板进行支护，支护手段先进，支护效果明显；

7、由于大部分掘进作业为煤巷，矸石可在井下废弃巷道内处理不外运，有利于环境保护；

8、可实现复采；

9、用人少，全员效率高：由于机械化程度较高，每班仅配备7-9人，大大减少了作业人员，特别是中、小型矿井全员效率更高；

10、块率高；

11、装机功率小，能耗低；

12、辅助设备少，供电系统简单。

附图说明

图1是本发明的回采条形房钻装运锚一体化机采煤工艺设备布置图；

图2是本发明所采用的钻装运锚一体化机结构示意图；

图3是本发明的回采条形房两翼煤体钻装运锚一体化机与超前支护支架采煤工艺设备布置图。

具体实施方式

以下结合附图进行详细说明：

如图1所示，本发明的回采条形房钻装运锚一体化机采煤工艺设备布置图。巷道布置：在盘区内划分若干区段，在区段内布置两条准备巷道，其中：一条作为进风巷，一条作为回风巷。上一区段采完后其进风巷可作为下一区段的回风巷，下一区段只需开掘一条进风巷。在两条准备巷道中间布置长条形房柱，长条形房柱宽约16m，长约20～150m，设计布置采房宽5m，采柱宽5+4＝9m，留5m煤柱，确保回采下一房柱时，在较小的顶板压力下进行。盘区准备巷道按地质条件和胶带输送机长度确定。这种布置方式准备巷道少，减少了准备工程量。

如图2所示，本发明所采用的钻装运锚一体化机结构示意图。钻装运锚一体化机包括履带行走部11、机体平台12、升降平台13、平台升降装置14、钻臂部分15、液压钻机部分16、临时支护装置17、液压和操作系统18、泵站部分19、后支撑部20、铲板部21、第一运输皮带机22、第二运输皮带机2等。机体平台装于履带行走部分之上，在机体平台安装平台升降装置，平台升降装置之上连接升降平台；所述的钻臂部分装于升降平台的上部和下部的后侧，以及升降平台的左、右两侧；即在升降平台上共装有四组钻臂部分和液压钻机部分。所述的液压钻机部分装于钻臂部分前端；临时支护固定安装在升降平台前端；所述的液压操作系统、泵站部分装于机体平台上的后面。

所述的铲板部装在所述履带行走部分的前方；第一刮板运输机安装在铲板的后方与履带行走部的中间，第二运输机安装于第一运输机的尾部及履带行走部分的后方。

所述的液压操作系统、履带行走部分、液压钻机部分、钻臂部分、临时支护、铲板部、第一运输机、第二运输机和后支撑部等部分的结构设计都是使用现有技术，如：履带行走部分是采用工程机械的履带行走部分，如履带架、底架梁和液压传动系统等。

本发明的钻装运锚一体化机械采煤工艺，所有巷道断面均为矩形，上见顶下见底，巷道高度与煤层厚度相同；由回采条形房钻装运锚一体化机采煤工艺和回采条形房两翼煤体钻装运锚一体化机与超前支护支架采煤工艺两部分组成；即为：

第一：在条形房与回风巷贯通前，在条形房柱内先采房，房宽为5m，并采用锚网支护，根据顶板好坏，循环进度一般为0.8-2.5m，直到回风巷贯通；

第二：后退双向回收两翼煤体，每一翼回收为2-4m，长条房柱间的回收顺序采用后退式，回收两翼煤柱时不再进行锚网支护，而采用超前支护，在有超前支护的顶板下进行回收两翼煤体的施工作业。

对于上述两部分采煤工艺的具体工序步骤分述如下：

1、回采条形房钻装运锚一体化机采煤工艺

在条形房掘进工作面内配备一台钻装运锚一体化机1，该机后面的第二运输皮带机2的机头搭接在移动皮带机尾部3。该时的钻装运锚一体化机械采煤工艺具体步骤为：

1)、炮眼施工：首先使用钻装运锚一体化机，根据岩巷爆破施工图表向条形房掘进工作面进行打炮眼施工。

2)、装药放炮：打炮眼施工完毕后，钻装运锚一体化机向后退机至安全距离，由人工进行装药和放炮。

3)、装煤运煤：放炮结束后，将钻装运锚一体化机开至工作面，使用钻装运锚一体化机上的铲板部的耙爪装置将条形房两翼的落煤耙装至钻装运锚一体化机中部的第一运输皮带机上，通过第一运输皮带机将煤炭运至该钻装运锚一体化机后面的第二运输皮带机上，通过第二运输皮带机运皮带机再运至移动皮带上。

4)、支护：工作面落煤装运完毕后，使用钻装运锚一体化机上的四台液压钻机对顶板进行锚杆支护。

2、回采条形房两翼煤体钻装运锚一体化机与超前支护支架采煤工艺

如图3所示，在条形房与回风巷贯通后，在条形房内配备一台钻装运锚一体化机1，即上述工艺中所配备的钻装运锚一体化机1，该机后面的第二运输皮带机的机头搭接在移动皮带机尾部3，并且还需在条形房贯通口处配备和安装三组超前支护支架4，每组超前支护支架由两台超前支护支架构成，每组中的两台超前支护支架之间通过底座推拉油缸前后相连；该时的钻装运锚一体化机械采煤工艺具体步骤为：

1)、炮眼施工：条形房与回风巷贯通后，钻装运锚一体化机后退回收两翼的煤体，首先使用钻装运锚一体化机在房内(锚网支护下)向两翼一次打4-5m的爆破深孔；

2)、装药放炮：打炮眼施工完毕后，钻装运锚一体化机向后退机至安全距离，由人工进行装药、放炮，两翼同时进行爆破；

3)、两翼回收：放炮结束后，将钻装运锚一体化机开至工作面，并采用斜切推进钻装运锚一体化机进行回收两翼的放炮落煤，使用钻装运锚一体化机上的铲板部的耙爪装置将条形房两翼的落煤耙装至钻装运锚一体化机中部的第一运输皮带机上，将煤炭运至钻装运锚一体化机后面的第二运输皮带机上，通过第二运输皮带机再运至移动皮带上；一次回收的循环步距为2-3m；

4)、超前支护移架：当钻装运锚一体化机完成一个循环步骤的回收工序后，在确保顶板得到有效的超前支护时，每组超前支护支架通过该两台超前支护支架底座的油缸相互推拉，来完成超前支护支架向钻装运锚一体化机的方向移动；

5)超前支护移架工序结束后，钻装运锚一体化机进行一个循环，从步骤1开始，再进行向两翼炮眼施工、装药放炮、两翼回收和超前支护移架。

Claims (1)

1.一种钻装运锚一体化机械采煤工艺，该采煤工艺的巷道布置：在盘区内划分若干区段，在区段内布置两条准备巷道，其中：一条作为进风巷，一条作为回风巷；上一区段采完后其进风巷作为下一区段的回风巷，下一区段只需开掘一条进风巷；所有巷道断面均为矩形，上见顶下见底，巷道高度与煤层厚度相同；该采煤工艺由回采条形房钻装运锚一体化机采煤工艺及回采条形房两翼煤体钻装运锚一体化机与超前支护支架采煤工艺组成；

第一：在条形房与回风巷贯通前，在条形房柱内先采房，房宽为5m，并采用锚网支护，根据顶板好坏，循环进度一般为0.8-2.5m，直到回风巷贯通；

第二：后退双向回收两翼煤体，每一翼回收为2-4m，长条房柱间的回收顺序采用后退式，回收两翼煤柱时不再进行锚网支护，而采用超前支护，在有超前支护的顶板下进行回收两翼煤体的施工作业；

其特征是：

所述的回采条形房钻装运锚一体化机采煤工艺，在条形房掘进工作面内配备一台钻装运锚一体化机(1)，该机后面的第二运输皮带机(2)的机头搭接在移动皮带机尾部(3)，具体工序步骤为：

(1)、炮眼施工：首先使用钻装运锚一体化机，根据煤巷爆破施工图表向条形房掘进工作面进行打炮眼施工；

(2)、装药放炮：打炮眼施工完毕后，钻装运锚一体化机向后退机至安全距离，由人工进行装药和放炮；

(3)、装煤运煤：放炮结束后，将钻装运锚一体化机开至工作面，使用钻装运锚一体化机上的铲板部的耙爪装置将条形房两翼的落煤耙装至钻装运锚一体化机中部的第一运输皮带机上，通过第一运输皮带机将煤炭运至该钻装运锚一体化机后面的第二运输皮带机上，通过第二运输皮带机运皮带机再运至移动皮带上；

(4)、支护：工作面落煤装运完毕后，使用钻装运锚一体化机上的四台液压钻机对顶板进行锚杆支护；

所述的回采条形房两翼煤体钻装运锚一体化机与超前支护支架采煤工艺是在条形房与回风巷贯通后，在条形房内配备一台钻装运锚一体化机(1)，该机后面的第二运输皮带机(2)的机头搭接在移动皮带机尾部(3)，在条形房贯通口处配备和安装三组超前支护支架(4)，每组超前支护支架由两台超前支护支架构成，每组中的两台超前支护支架之间通过底座推拉油缸前后相连；具体工序步骤为：

(1)、炮眼施工：条形房与回风巷贯通后，钻装运锚一体化机后退回收两翼的煤，首先使用钻装运锚一体化机在房内有锚网支护下向两翼一次打4-5m的爆破深孔；

(2)、装药放炮：打炮眼施工完毕后，钻装运锚一体化机向后退机至安全距离，由人工进行装药、放炮，两翼同时进行爆破；

(3)、两翼回收：放炮结束后，将钻装运锚一体化机开至工作面，并采用斜切推进钻装运锚一体化机进行回收两翼的放炮落煤，使用钻装运锚一体化机上的铲板部的耙爪装置将条形房两翼的落煤耙装至钻装运锚一体化机中部的第一运输皮带机上，将煤炭运至钻装运锚一体化机后面的第二运输皮带机上，通过第二运输皮带机再运至移动皮带上；一次回收的循环步距为2-3m；

(4)、超前支护移架：当钻装运锚一体化机完成一个循环步骤的回收工序后，在确保顶板得到有效的超前支护时，每组超前支护支架通过该两台超前支护支架底座的油缸相互推拉，来完成超前支护支架向钻装运锚一体化机的方向移动；

(5)超前支护移架工序结束后，钻装运锚一体化机进行一个循环，从步骤1开始，再进行向两翼炮眼施工、装药放炮、两翼回收和超前支护移架。

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