CN102251774B

CN102251774B - 急倾斜长壁钻式采煤机结合液压掩护式支架的综采采煤法

Info

Publication number: CN102251774B
Application number: CN201110176078.5A
Authority: CN
Inventors: 李化敏; 李东印; 王文; 熊祖强; 袁瑞甫; 张丽梅
Original assignee: Henan University of Technology
Current assignee: Henan University of Technology
Priority date: 2011-06-28
Filing date: 2011-06-28
Publication date: 2014-04-02
Anticipated expiration: 2031-06-28
Also published as: CN102251774A

Abstract

本发明公开了一种急倾斜长壁钻式采煤机结合液压掩护式支架的综采采煤法，开采工艺步骤为：通过液压掩护式支架对采场空间可靠支撑；安装工作面刮板运输机和钻式采煤机，钻式采煤机骑在刮板运输机上，刮板运输机是钻式采煤机的行走轨道；钻式采煤机依靠螺旋钻头切割煤炭，通过钻式采煤机摇臂的旋转和刮板运输机两侧油缸控制钻式采煤机左右移动来调整切割范围，将煤层切割为斜面，刮板运输机把切割下的煤炭向外输送；刮板运输机和钻式采煤机沿着切割出来的煤层斜面下移，重新确定急倾斜煤层深部的开采目标；按顺序调整液压掩护式支架，将液压掩护式支架下移，实现对新的开采空间的可靠支撑。适用于厚度为2.0-8.0m急倾斜煤层的机械化开采。

Description

急倾斜长壁钻式采煤机结合液压掩护式支架的综采采煤法

技术领域

本发明属于采煤工艺技术领域，特别涉及一种适用于不同厚度、不同角度急倾斜煤层开采的急倾斜长壁钻式采煤机结合液压掩护式支架的综采采煤法。

背景技术

目前，我国急倾斜煤层开采已形成相当规模，开采急倾斜煤层的矿井占我国煤矿总数的20%左右，急倾斜煤层回采工作面数量占回采工作面总数的8%左右，产量为全国总产量的4%左右。由于我国急倾斜煤层的开采条件比较复杂，经过多年的发展，在开采工艺技术上取得的极大进步，创造了多种适合我国国情和煤层条件的开采方法，但是总体上还是存在许多不足的，例如：急倾斜煤层开采的机械化程度低、资源回收率低、安全生产条件较差、开采效率低等等。

在煤炭开采中，对于煤层厚度大于10m的急倾斜煤层，一般采用水平分层方法开采；对于煤层厚度在10m以下，特别是2.0-8.0m厚的大倾角煤层，一般采用柔性掩护支架或“7”字形钢性支架支护采场，实现安全开采。实践证明：柔性掩护支架和“7”字形钢性支架对于煤层厚度变化的适应性较小，且回采空间小，难以实现机械化开采。当煤层厚度大于4.0m时，柔性掩护支架支护刚度变小，系统容易失稳；随着煤层开采空间下移，以上两种支架下移困难，无法实现自动下移。因此，柔性掩护支架和“7”字形钢性支架多用于煤层厚度较小、煤层厚度变化不大的情况下，且大多采用炮采工艺，造成支护安全性差，难以适应煤层厚度变化，导致机械化程度低、工人劳动强度大、开采效率低。

发明内容

本发明的目的是提供一种能适应大倾角煤层厚度和角度的变化、开采条件安全可靠、机械化程度高的急倾斜长壁钻式采煤机结合液压掩护式支架的综采采煤法。

为实现上述目的，本发明的技术方案是：急倾斜长壁钻式采煤机结合液压掩护式支架的综采采煤法，包括如下开采工艺步骤：（1）通过调整液压掩护式支架，实现对采场空间的可靠支撑；（2）安装工作面刮板运输机和钻式采煤机，钻式采煤机骑在刮板运输机上，刮板运输机是钻式采煤机的行走轨道；（3）钻式采煤机依靠螺旋钻头切割煤炭，通过钻式采煤机摇臂的旋转和刮板运输机两侧油缸控制钻式采煤机左右移动来调整切割范围，将煤层切割为斜面，刮板运输机把切割下的煤炭向外输送；（4）刮板运输机和钻式采煤机一起沿着切割出来的煤层斜面下移至新的开采位置，重新确定急倾斜煤层深部的开采目标；（5）按顺序调整液压掩护式支架，将液压掩护式支架下移，实现对新的开采空间的可靠支撑；（6）重复上述步骤（3）、（4）和（5），实现对急倾斜煤层的开采。

在步骤（4）中，将急倾斜煤层按横向交错、纵向向下分层排列方式划分成多个开采区域，并按照该顺序和趋势向下推进开采。

所述液压掩护式支架包括主梁、掩护梁、前支柱和后支柱，主梁与掩护梁的内端相铰接，主梁和掩护梁下面分别与前支柱和后支柱相铰接；主梁和掩护梁的外端分别活动装设有伸缩前梁和伸缩后梁，主梁和伸缩前梁上安装有前伸缩液压缸，掩护梁和伸缩后梁上安装有后伸缩液压缸。

所述主梁和掩护梁的内端铰接安装有平衡液压缸。

所述伸缩前梁和伸缩后梁前端分别设有前撑板和后撑板。

所述前撑板和后撑板的前面均设有锯齿形接触面。

所述主梁和掩护梁上通过侧护板导套分别设有前侧护板和后侧护板，前侧护板和主梁之间通过侧护板液压缸相连，后侧护板和掩护梁之间通过侧护板液压缸相连。

所述前支柱和后支柱下端分别设有前底座和后底座。

所述前支柱和后支柱为伸缩式。

与现有技术相比，本发明的优点是：

1、本发明针对急倾斜煤层下行开采煤壁的特点，通过液压掩护式支架对采场空间的可靠支撑、工作面钻式采煤机对煤层的切割和刮板运输机对煤炭的输送，可有效避免工作面打眼放炮落煤，开采条件安全可靠，开采工艺简单，操作简便，省时省力，机械化程度高，工作效率高，能适应大倾角煤层厚度和角度的变化，适用于厚度为2.0-8.0m的急倾斜煤层的机械化开采。

2、液压掩护式支架的主梁与掩护梁的内端相铰接，主梁和掩护梁下面分别与前支柱和后支柱相铰接，实现纵向支撑；主梁和掩护梁的外端分别活动装设有伸缩前梁和伸缩后梁，主梁和伸缩前梁上安装有前伸缩液压缸，掩护梁和伸缩后梁上安装有后伸缩液压缸，结构设计合理，能适应大倾角煤层厚度和角度的变化，可根据开采煤层的厚度来调整支护范围(宽度)，操作简便，支护可靠性高，使用安全可靠，适用于厚度为2.0-8.0m的急倾斜煤层机械化开采过程中的采场支护，为机械化开采创造了有利条件。

3、主梁和掩护梁的内端铰接安装有平衡液压缸，用于调整主梁与掩护梁间的支护角度，以适应煤层角度的变化，保证支架处于理想的支护位态。

4、伸缩前梁和伸缩后梁前端分别设有前撑板和后撑板，前撑板和后撑板的前面均设有使其形成锯齿面的锯齿，增大与岩壁的摩擦系数，提高支护可靠性。

5、主梁和掩护梁上通过侧护板导套分别设有前侧护板和后侧护板，前侧护板和主梁之间通过侧护板液压缸相连，后侧护板和掩护梁之间通过侧护板液压缸相连，提高支架间的支护效果，避免出现支护盲区。

6、前支柱和后支柱下端分别设有前底座和后底座，增加前支柱和后支柱的受力面积，提高支架的刚度和支撑可靠性。

7、前支柱和后支柱为伸缩式，可调整支撑长度，以适应主梁和掩护梁的支护需要。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为图1中所用的液压掩护式支架的结构示意图；

图3为图2的俯视图。

具体实施方式

如图2和图3所示的液压掩护式支架，其包括主梁10和掩护梁12，主梁10与掩护梁12的内端相铰接，主梁10和掩护梁12的内端铰接安装有平衡液压缸11，平衡液压缸11位于主梁10与掩护梁12内端铰接处下方，用于调整主梁10与掩护梁12间的支护角度，以适应煤层角度的变化，保证支架处于理想的支护位态。主梁10和掩护梁12的外端分别活动插装有伸缩前梁7和伸缩后梁16，主梁10和伸缩前梁7上连接有前伸缩液压缸5，掩护梁12和伸缩后梁16上连接有后伸缩液压缸14，通过前伸缩液压缸5和后伸缩液压缸14分别调整伸缩前梁7和伸缩后梁16的伸出与缩回量，以调整支架的护顶范围。伸缩前梁7和伸缩后梁16前端分别设有前撑板6和后撑板17，前撑板6和后撑板17的前面均设有锯齿形接触面23，增大与岩壁18的摩擦系数，提高支护可靠性。主梁10和掩护梁12下面通过铰链8分别与前支柱4和后支柱15相铰接，实现纵向支撑，前支柱4和后支柱15为伸缩式，可调整支撑长度，以适应主梁10和掩护梁12的支护需要；前支柱4和后支柱15下端分别设有前底座2和后底座19，增加前支柱4和后支柱15的受力面积，提高支架的刚度和支撑可靠性。主梁10和掩护梁12上通过侧护板导套1分别设有前侧护板9和后侧护板13，提高支架间的支护效果，前侧护板9和主梁10之间通过侧护板液压缸3相连，后侧护板13和掩护梁12之间通过侧护板液压缸31相连。

如图1所示的急倾斜长壁钻式采煤机结合液压掩护式支架的综采采煤法，其开采工艺步骤为：（1）通过调整液压掩护式支架，实现对采场空间的可靠支撑；（2）安装工作面刮板运输机20和钻式采煤机21，钻式采煤机21骑在刮板运输机20上，刮板运输机20是钻式采煤机21的行走轨道；（3）钻式采煤机21依靠螺旋钻头26切割煤炭，通过钻式采煤机21摇臂24的旋转和刮板运输机20两侧油缸25控制钻式采煤机21左右移动来调整切割范围，将煤层切割为斜面，刮板运输机20把切割下的煤炭向外输送；（4）刮板运输机20和钻式采煤机21一起沿着切割出来的煤层斜面下移至新的开采位置，重新确定急倾斜煤层深部的开采目标；（5）按顺序调整液压掩护式支架，将液压掩护式支架下移，实现对新的开采空间的可靠支撑；（6）重复上述步骤（3）、（4）和（5），实现对急倾斜煤层的开采。

实际采煤过程中，将急倾斜煤层被划分为a、b、c、d、e等多个开采区域22，a、b、c、d、e横向交错、纵向向下分层排列，根据本发明的开采方法，按照a→b→c→d→e的顺序和趋势向下推进开采。

本发明结构设计合理，根据开采煤层的厚度来调整支护范围(宽度)，操作简便，使用安全可靠，适用于厚度2.0-8.0m的急倾斜煤层机械化开采。

Claims

1.急倾斜长壁钻式采煤机结合液压掩护式支架的综采采煤法，其特征在于，包括如下开采工艺步骤：（1）通过调整液压掩护式支架，实现对采场空间的可靠支撑，所述液压掩护式支架包括主梁、掩护梁、前支柱和后支柱，主梁与掩护梁的内端相铰接，主梁和掩护梁下面分别与前支柱和后支柱相铰接；主梁和掩护梁的外端分别活动装设有伸缩前梁和伸缩后梁，主梁和伸缩前梁上安装有前伸缩液压缸，掩护梁和伸缩后梁上安装有后伸缩液压缸；（2）安装工作面刮板运输机和钻式采煤机，钻式采煤机骑在刮板运输机上，刮板运输机是钻式采煤机的行走轨道；（3）钻式采煤机依靠螺旋钻头切割煤炭，通过钻式采煤机摇臂的旋转和刮板运输机两侧油缸控制钻式采煤机左右移动来调整切割范围，将煤层切割为斜面，刮板运输机把切割下的煤炭向外输送；（4）刮板运输机和钻式采煤机一起沿着切割出来的煤层斜面下移至新的开采位置，重新确定急倾斜煤层深部的开采目标；（5）按顺序调整液压掩护式支架，将液压掩护式支架下移，实现对新的开采空间的可靠支撑；（6）重复上述步骤（3）、（4）和（5），实现对急倾斜煤层的开采。

2.如权利要求1所述的急倾斜长壁钻式采煤机结合液压掩护式支架的综采采煤法，其特征在于，在步骤（4）中，先将急倾斜煤层按横向交错、纵向向下分层排列方式划分成多个开采区域，依靠刮板运输机两侧油缸的伸缩实现刮板运输机和钻式采煤机左右移动，以使刮板运输机和钻式采煤机一起按照横向交错、纵向向下分层排列的方式划分出的多个开采区域下移到急倾斜煤层深部的开采目标，从而保证整个开采过程按照横向交错、纵向向下分层排列的顺序和趋势向下推进开采。

3.如权利要求2所述的急倾斜长壁钻式采煤机结合液压掩护式支架的综采采煤法，其特征在于，所述主梁和掩护梁的内端铰接安装有平衡液压缸。

4.如权利要求2或3所述的急倾斜长壁钻式采煤机结合液压掩护式支架的综采采煤法，其特征在于，所述伸缩前梁和伸缩后梁前端分别设有前撑板和后撑板。

5.如权利要求4所述的急倾斜长壁钻式采煤机结合液压掩护式支架的综采采煤法，其特征在于，所述前撑板和后撑板的前面均设有锯齿形接触面。

6.如权利要求5所述的急倾斜长壁钻式采煤机结合液压掩护式支架的综采采煤法，其特征在于，所述主梁和掩护梁上通过侧护板导套分别设有前侧护板和后侧护板，前侧护板和主梁之间通过前侧护板液压缸相连，后侧护板和掩护梁之间通过后侧护板液压缸相连。

7.如权利要求6所述的急倾斜长壁钻式采煤机结合液压掩护式支架的综采采煤法，其特征在于，所述前支柱和后支柱下端分别设有前底座和后底座。

8.如权利要求7所述的急倾斜长壁钻式采煤机结合液压掩护式支架的综采采煤法，其特征在于，所述前支柱和后支柱为伸缩式。