CN103362511B - 急倾斜中厚煤层台阶式无煤柱采煤法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种急倾斜中厚煤层台阶式无煤柱采煤法，预先掘进一条巷道并在巷道内布置台阶工作面以及对应的托形支架，通过柔性掩护支架进行采掘一体化支护；台阶工作面前上方巷道做为回风巷道、后方巷道做为运输巷道；掘进过程中，台阶工作面前上方巷道的柔性掩护支架、托形支架，过渡到台阶工作面后方的运输巷道内并兼做下一台阶工作面的巷道支护体系，循环使用；此采煤方法解决了急倾斜中厚煤层倾角大按传统采煤方法工作面布置困难及复杂的问题、克服了急倾斜中厚煤层实现机械化采煤的困难，不需要在每个工作面内都掘进区段巷道，减少了巷道的掘进量，提高工作面布置速度和改善工作面接替关系；简化了通风及运输系统，减少巷道支护费用。

Description

急倾斜中厚煤层台阶式无煤柱采煤法

技术领域

本发明涉及一种采煤方法，尤其是采用托形支架的急倾斜中厚煤层台阶无煤柱采煤法。

背景技术

当前全国急倾斜正规的采煤方法虽然不少，但都有适用条件。经常采用的急倾斜采煤法有伪倾斜柔性掩护支架采煤法、水平分层放顶煤采煤法、急倾斜薄煤层综合机械化采煤一次采全高采煤法等。但对于煤层厚度在5-10m，倾角在70°以上的急倾斜煤层，上述采煤方法都不适应，采煤工作面布置相当困难。

对于厚度在3m以下，倾角在55°以下的急倾斜煤层采用综合机械化一次采全高采煤法，并获得了很好的成效，但对于厚度5-10m的倾角在55°以上的煤层此方法也是不适应。主要是因为即使是工作面布置成伪斜，但由于煤层厚度相对于一次采全高来说厚度是比较大的，需要使用的液压支架的吨位比较大，所以就容易溜架。对于3-5m的急倾斜煤层最常采用的采煤方法是伪倾斜柔性掩护支架采煤法。该方法将工作面倾角变缓，工作面较长，从而具有了缓斜、倾斜煤层走向长壁采煤法巷道布置和生产系统特点。利用掩护支架这个整体刚性框架把工作面空间与采空区隔开，防矸石窜人，大大简化了复杂的顶板管理工作，为安全生产创造了条件。但该方法存在着不可避免的局限性，回采工作面安装、撤出和辅助运输需要专门的巷道，这些巷道的施工增加了不必要的工作量，影响了回采进度，而且工作面很难实现机械化采煤，进而使得工作面单产较低。水平分层放顶煤采煤法虽然实现了机械化采煤，减小了工人的劳动强度，提高了煤炭回采率，提高采出率，但适应的急倾斜煤层的厚度在10m以上，只有这样该方法才能布置完整稳定的采煤系统。对于厚度在5-10m的急倾斜中厚煤层，由于厚度相对水平分层采煤法来说厚度较小，工作面两侧布置完运输巷道和回风巷道后，工作面只有几米的大小，就无法再按装采煤机等机械，所以该方法难以布置工作面。

发明内容

本发明的目的就是要提供一种急倾斜中厚煤层台阶式无煤柱采煤法，本采煤方法解决了急倾斜中厚煤层倾角大按传统采煤方法工作面布置困难及复杂的问题，解决了急倾斜中厚煤层实现机械化采煤的困难，同时不需要在每个工作面内都掘进区段巷道，减少巷道的掘进量，提高工作面布置速度和改善工作面接替关系；简化了通风及运输系统，减少巷道支护费用。

为达到上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种急倾斜中厚煤层台阶式无煤柱采煤法，其特征在于：包括以下步骤：

A、沿煤层走向方向，在煤层的上部开采边界掘进回采巷道；

B、在整条回采巷道的上方架设柔性掩护支架，在柔性掩护支架下方支护单体支柱；

C、在回采巷道的初采端柔性掩护支架下方开采部分形成台阶工作面，并使掩护支架在台阶工作面上对应下落，然后在柔性掩护支架的下方设有托形支架，托形支架将其对应部分的柔性掩护支架承托成伪斜状；沿开采方向，台阶的前方为回风巷道，后方为运输进风巷道；随着开采的进行，托形支架平台两边空间作为通风通道，台阶工作面以及托形支架向着开采面的前方移动，推进过程中，其前上方的回风巷道内的柔性掩护支架通过托形支架过渡到台阶工作面后方的运输巷道，被支护并兼做下一台阶工作面巷道；

D、一直开采到回风巷道的另一端；

E、上一台阶工作面开采完之后，将维护好的运输巷道转变成回风巷，在初采端重新开掘形成台阶工作面，重复步骤C的开采；

F、重复E直至下部开采边界。

进一步的，所述的托形支架包括对柔性掩护支架的托形的、由前梁和倾斜梁组成的顶梁，所述倾斜梁的顶端铰接在固定在前梁的末端，且沿开采方向由前向后逐渐向下倾斜，倾斜梁的末端固定有设于台阶上的工作台，工作台的台面上设有用于支撑顶梁的前柱。

进一步的，所述工作台伸出台阶面一部分，工作台的伸出端下方设有支撑后柱，后柱的下方设有支撑板。

进一步的，前梁与倾斜梁之间、倾斜梁与工作台之间为铰接连接。

进一步的，还包括有牵拉托形支架的动力装置。

进一步的，托形支架的前进速度与掘进速度相同。

本发明的有益效果表现在：

本发明首先开采一个巷道，通过柔性支架进行支护，并在开采端初始端开采一个台阶工作面，在台阶工作面上设置托形支架，通过托形支架将柔性掩护支架承托成伪斜状，然后再从一端到另一端进行开采，开采过程中，台阶工作面向后移动，并使之托形支架同步移动，一层一层往复无间隔连续化开采。

所述的托形支架由顶梁、前柱、工作台、后柱组成，托形支架的顶梁由前梁和倾斜梁铰接组成，负责在台阶工作面对掩护支架的托形，避免掩护支架在高台阶附近下降过程中形成褶皱、套叠，同时代替失去支撑力的掩护支架对采空区矸石的提供支撑。托形支架前柱以工作台为基础对顶梁的前梁进行支撑，同时作为固定工作台的压柱，托形支架的工作台是连接台阶上下回采巷道的通道，与倾斜梁双铰相连，传递后柱对倾斜顶梁的支撑力。托形支架支撑在托形支架的后方，通过工作台对顶梁的倾斜梁进行支撑。

巷道内布置台阶采煤工作面，台阶工作面前上方巷道做为工作面回风巷道，工作面后方巷道做为工作面运输巷道。

巷道支护和工作面支护采用采掘一体化支护，巷道采用柔性掩护支架加单体支护，将巷道维护到指定的断面保证通风和运输要求，台阶工作面采用柔性掩护支架托形支架进行支护。

台阶工作面在推进过程中通过柔性掩护支架托形支架过渡到下一台阶工作面，在台阶工作面推进过程中，其前上方的回风巷道内的柔性掩护支架通过柔性掩护支架托形支架过渡到台阶工作面后方的运输巷道并兼做下一台阶工作面巷道。

台阶工作面在巷道内布置，减少巷道的掘进量；采煤系统和通风系统、运输系统在同一巷道内完成，系统简单。

取消了区段之间的煤柱，减少了采空区自然发火的隐患；同时也取消了采空区内的煤柱，减少了煤柱上方的支承压力，减少冲击载荷，有利于掌握顶板的运动规律，顶板管理更安全有效。

综上：采用急倾斜中厚煤层台阶无煤柱采煤法，厚度5-10m的煤层更容易在巷道内布置台阶，每个台阶都是水平的，在55°以上的煤层中不会出现支架溜架。

采用急倾斜中厚煤层台阶无煤柱采煤法，只需掘进一条两用的巷道，减少了巷道的掘进量，柔性掩护支架只需要安装一次，在台阶工作面推进的过程中柔性掩护支架通过托形支架托形，到下一台阶工作面，循环使用，不需要撤出。并且在台阶工作面内可以安装综掘机，实现了采煤机械化，提高采煤的效率。

采用急倾斜中厚煤层台阶无煤柱采煤法，是在巷道内布置台阶工作面，工作面两侧没有巷道，工作面长度就是煤层的厚度，也是巷道的宽度，在5-10m的范围内巷道是比较容易安装综掘机等采煤机械的。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图

图 1 急倾斜中厚煤层巷道式高台阶无煤柱采煤法立体图；

图 2 急倾斜中厚煤层巷道式高台阶无煤柱采煤法主视图；

图 3 高台阶过渡支架。

具体实施方式

下面未述及的相关技术内容均可采用或借鉴现有技术。

为了使本技术领域的人员更好地理解本申请中的技术方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本申请保护的范围。

急倾斜中厚煤层台阶无煤柱采煤法预掘巷道的掘进：

首先是在煤层的上部边界沿走向预掘一条巷道，且巷道的宽度与煤层厚度相当，巷道一侧为煤层的顶板另一侧为每层的底板，本巷道与采区上山连通，构成完整的通风系统。

巷道在掘进过程中要采用柔性掩护支架加单体的支护体系对巷道进行全方位支护：柔性掩护支架可采用现有的柔性掩护支架1，柔性掩护支架1的下端面右单体支护体进行支护，支护体的下端由煤层2承载，当然也可以对柔性掩护支架进行改进：掩护支架用三根钢丝绳3串联成一个整体。

急倾斜中厚煤层台阶无煤柱采煤法台阶工作面的形成：在预掘的巷道内切底向煤层深部掘一个台阶，然后将托形支架安装在台阶处形成采煤工作面，台阶工作面前上方的巷道做为工作面回风巷道，工作面后方的巷道做为运输兼进风巷道；并在台阶处搭建人梯形成行人运料的通道。

所述的托形支架4包括水平的上架41、下架42，上、下架沿巷道方向延伸，沿掘进方向的前方，上下架的一端平齐、长度相当，上下架之间设有支护设备，比如液压支架43；而在掘进方向的后方，上下架长度不一，具体为上架短于下架；还包括有过渡架44，过渡架44位于上下架的后端，过渡架44的上端铰接上架41、下端铰接下架42，两铰接轴垂直于掘进方向。

托形支架4安装如下：托形支架4的下架带有支护的一部分位于台阶5上，剩余部分伸出台阶5，伸出部分的下端面下方设有支护设备6；所述的托形支架4位于柔性掩护支架1的下方，即托形支架4的上架41以及过渡架44支撑柔性掩护支架1，其可取代单体支护设备支护位于托形支架上方的柔性掩护支架；

还包括有牵拉托形支架的动力装置，托形支架由动力装置带动向着掘进方向前进，托形支架的前进速度与掘进速度相同。

台阶工作面在推进过程中通过柔性掩护支架托形支架过渡到下一台阶工作面，在台阶工作面推进过程中，其前上方的回风巷道内的柔性掩护支架通过柔性掩护支架托形支架过渡到台阶工作面后方的运输巷道并兼做下一台阶工作面巷道。

掘进到煤层一端时，将在另一端重新掘一个台阶，然后将托形支架安装在台阶处形成采煤工作面，重复开采直至采空。

以上所述仅是本申请的优选实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本申请。对这些实施例的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本申请的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本申请将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (5)

1.一种急倾斜中厚煤层台阶式无煤柱采煤法，其特征在于：包括以下步骤：

A、沿煤层走向方向，在煤层的上部开采边界掘进回采巷道；

B、在整条回采巷道的上方架设柔性掩护支架，在柔性掩护支架下方支护单体支柱；

C、在回采巷道的初采端柔性掩护支架下方开采部分形成台阶工作面，并使柔性掩护支架在台阶工作面上对应下落，然后在柔性掩护支架的下方设有托形支架，托形支架将其对应部分的柔性掩护支架承托成伪斜状；沿开采方向，台阶工作面的前方为回风巷道，后方为运输进风巷道；随着开采的进行，托形支架平台两边空间作为运输进风巷道，台阶工作面以及托形支架向着开采面的前方移动，推进过程中，台阶工作面前上方的回风巷道内的柔性掩护支架通过托形支架过渡到台阶工作面后方的运输进风巷道，运输进风巷道被支护并兼做下一台阶工作面巷道；

D、一直开采到回风巷道的另一端；

E、上一台阶工作面开采完之后，将维护好的运输进风巷道转变成回风巷道，在初采端重新开掘形成台阶工作面，重复步骤C 的开采；

F、重复E 直至下部开采边界；

所述的托形支架包括对柔性掩护支架托形的、由前梁和倾斜梁组成的顶梁，所述倾斜梁的顶端铰接固定在前梁的末端，且沿开采方向由前向后逐渐向下倾斜，倾斜梁的末端固定有设于台阶工作面上的工作台，工作台的台面上设有用于支撑顶梁的前柱。

2.根据权利要求1 所述的急倾斜中厚煤层台阶式无煤柱采煤法，其特征在于：

所述工作台伸出台阶工作面一部分，工作台的伸出端下方设有支撑后柱，后柱的下方设有支撑板。

3.根据权利要求1所述的急倾斜中厚煤层台阶式无煤柱采煤法，其特征在于：前梁与倾斜梁之间、倾斜梁与工作台之间为铰接连接。

4.根据权利要求1所述的急倾斜中厚煤层台阶式无煤柱采煤法，其特征在于：还包括有牵拉托形支架的动力装置。

5.根据权利要求4所述的急倾斜中厚煤层台阶式无煤柱采煤法，其特征在于：托形支架的前进速度与掘进速度相同。