CN103670415A - 一种煤矿井下炮采与普采联合开采方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及煤矿开采工艺技术领域，尤其涉及适用于中、小型煤矿矿井开采的一种煤矿井下炮采与普采联合开采方法，具体包括：注水、落煤、挖窝、割煤、顶部支护、推移刮板输送机、移动支架、放煤、移托梁等步骤，其中落煤时需根据煤层平均厚度选择爆破方式落煤或采煤机截割的方式落煤，本发明提供的一种煤矿井下炮采与普采联合开采方法具有适应性强，回采率提高，吨煤成本下降、工作面一次下井人数减少的优点。
Description
技术领域
本发明涉及煤矿开采工艺技术领域，尤其涉及适用于中、小型煤矿矿井开采的一种煤矿井下炮采与普采联合开采方法。
背景技术
随着国家对能源的需求，煤炭被大量开采出来，大型煤矿的开采成本由于规模化生产能得到降低，而中小型煤矿由于规模较小，井下环境复杂，使得普遍吨煤开采成本较高、回采率低，工作面每班工人数较多，发生人身伤亡事故频繁，如何采用新的采煤工艺克服以上缺点，解决放炮落煤时存在的安全问题，更经济合理、安全高效的实现回采成为本领域亟待解决的问题。
发明内容
本发明的目的就是为了解决现有的中小型煤矿开采成本较高、回采率低，工作面每班工人数较多，发生人身伤亡事故频繁的问题，而提供适用于中、小型煤矿矿井，开采成本较低、回采率高，工作面每班工人数较少的一种煤矿井下炮采与普采联合开采方法。
本发明采用的技术方案是：一种煤矿井下炮采与普采联合开采方法，当采面煤层平均厚度h≤2.3m时，采用走向长壁后退式一次采全高炮采方式回采，全部垮落法处理顶板；当采面煤层平均厚度h＞2.3m时，采用走向长壁后退式普采放顶煤回采，全部垮落法处理顶板，具体步骤如下：
步骤1）、在煤层打若干钻孔，通过钻孔注入压力水，使其渗入煤体内部；
步骤2）、工作面注水完成后，开始进入落煤工序，落煤时，采用爆破的方式落煤或采煤机截割的方式落煤，具体操作为，当采面煤层平均厚度h≤2.3m时，由于采高低于采煤机的最小截割高度，采用爆破方式落煤，当采面煤层平均厚度h＞2.3m时，采用采煤机截割的方式落煤，并以放顶煤的方式放掉超出采煤机最大采高的顶煤；
步骤3）、挖窝，即是在采煤机进刀割煤前，在煤墙侧采煤机截割刀头处用风镐或手镐开凿满足截割机构进行进刀割煤的空间；
步骤4）、人工挖窝移架到位后，利用推移装置将前部刮板输送机及后部刮板输送机推向煤壁，然后使用采煤机正常割煤；
步骤5）、在步骤3）中的采煤机开始割煤后，操作操纵阀伸出伸缩梁护顶；
步骤6）、检查推移前部刮板输送机及后部刮板输送机所用千斤顶的链接装置及供液管路，确认安全无误后，使用液压缸推移前部刮板输送机，前部刮板输送机推移到位后，以前部刮板输送机为固定点，采用操作液压注液枪及改变推溜换向阀手把方向，将后部刮板输送机进行拉移；
步骤7）、后部刮板输送机移动到位后，将支架前方及支架内的煤、矸、杂物等要清理干净，人员站在邻架支架完好的支护保护下，手握移架手把，用卸载手把将四根支柱卸载提起，边收缩前伸缩梁边移动支架，移动到位后，升起前后立柱；
步骤8）、将顶煤分多轮次放下，其中一部分顶煤在进行步骤6）时，从已移动支架与待移动支架的上挡矸板之间隙缝处放出，另一部分顶煤待步骤6）中所有支架移动过后由后挡矸板下挡矸链隙缝间放出，放煤完毕后，及时调整好挡矸链，防止大块矸石窜入工作面；
步骤9）、移托梁，由于顶梁与托梁机构互为支撑，移架时，将双向液压支柱首先卸载并提起，顶梁落在托梁上，向推进缸注液，活塞杆伸出，以后托梁为支点顶梁前移，落下支柱，支撑顶板，完成移架；整个工作面移梁完成后，所有支柱处于支撑状态，托梁无载荷地吊挂在顶梁上，这时，向移托梁的供液系统供液，工作面推进缸的活塞杆全部收回，托梁前移，完成一个动作循环。
所述步骤2）中，当采面煤层平均厚度h≤2.3m时，采用爆破方式落煤，在布置炮眼时，按以下方式布置：1）、打底时采用三花眼式布置；2）、全岩时采用对眼式布置；3）、挑顶时采用倒三角眼式布置。
所述步骤4）中采煤机割煤时，由工作面机头向上割煤，上滚筒沿顶，下滚筒沿底，当割到机尾时停止牵引，在前部刮板输送机滞后采煤机15～20m推移到位且支架移动完成后，采煤机改变牵引方向，调换两滚筒位置上滚筒降下沿底，下滚筒升起沿顶，再重复进刀，循环割煤。
所述步骤5）中，当顶板较破碎或煤质较软易片帮、冒顶时，提前对煤壁进行支护处理，支护完成后再操作操纵阀伸出伸缩梁护顶。
所述步骤6）中，推移前部刮板输送机及后部刮板输送机时，要从一端至另一端循序推移，前部输送机在距采煤机15~20m时进行推移，推移过程中，输送机弯曲段长度不小于25m。
所述步骤7）中，前后立柱升起至顶梁接顶后，保持升起立柱所用的液压缸稳定供液3~5min，且保持支柱初撑力不低于25Mpa。
所述步骤8）中，放顶煤的顺序为由下而上进行放煤，放煤时同时作业场数不超过4个，同时检测瓦斯及设备运行情况。
本发明的有益效果在于：本发明提供的一种煤矿井下炮采与普采联合开采方法，采煤工作面煤层平均厚度以2.3m为两种落煤方法的分界，整个工作面采用整体顶梁组合悬移液压支架支护，配套前后两个刮板输送机运煤，具有适应性强，回采率提高，吨煤成本下降、工作面一次下井人数减少的优点，经过在国投煤炭郑州XXX公司三矿持续几年的开采，产生了巨大的经济效益和社会效益。
附图说明
图1是本发明提供的一种煤矿井下炮采与普采联合开采方法的流程示意图。
图2是采煤工作面整体顶梁组合悬移液压支架布置平面图。
图3是炮眼三花眼式布置示意图。
图4是炮眼对眼式布置示意图。
图5是炮眼倒三角眼式布置示意图。
图6是采煤机在采煤工作面端头进刀开切口时示意图。
图7是采煤机在采煤工作面移刮板输送机及采煤机至煤壁时示意图。
图8是采煤机在采煤工作面采煤完成一个循环时示意图。
图9是采煤工作面中部支架断面图。
图中：1、煤层；2、采煤机；3、伸缩梁；4、前部刮板输送机；5、后部刮板输送机；6、支架；7、支护；8、立柱；9、顶梁；10、托梁。
具体实施方式
本发明的核心是提供一种煤矿井下炮采与普采联合开采方法。
下面结合附图对本发明的内容作进一步说明：
如图1~图9所示，一种煤矿井下炮采与普采联合开采方法，适用于采高控制在1.5-9m之间的中小型煤矿，当采面煤层1平均厚度h≤2.3m时，采用走向长壁后退式一次采全高爆破采煤工艺回采，全部垮落法处理顶板；当采面煤层1平均厚度h＞2.3m时，采用走向长壁后退式普采放顶煤回采，全部垮落法处理顶板，具体步骤如下：
步骤1）、在煤层1打若干钻孔，通过钻孔注入压力水，使其渗入煤体内部，增加煤层1水分,以改变煤的物理力学性质,减少煤尘的产生,减少冲击地压,避免煤与煤层气突出和自燃发火；
步骤2）、工作面注水完成后，开始进入落煤工序，落煤时，采用爆破的方式落煤或采煤机2截割的方式落煤，具体操作为，当采面煤层1平均厚度h＞2.3m时，采用采煤机2截割的方式落煤；当采面煤层1平均厚度h≤2.3m时，采用爆破方式落煤，在布置炮眼时，按以下方式布置：1）、打底时采用三花眼式布置，眼深1.0m，顶眼装药量150g/眼，封泥长度0.7m，底眼装药量225g/眼，封泥长度0.6m；底岩眼：每棚一个，眼深1.1m，装药量300g/眼，封泥长度不小于0.5m；2）、全岩时采用对眼式布置，眼深1.3m，装药量：顶眼450g/眼，封泥长度0.7m，底眼：600g/眼，封泥长度不小于0.5m；3）、挑顶时采用倒三角眼式布置，眼深1.1m，装药量300g/眼，封泥长度不小于0.5m，若单独挑顶时，仅用上部炮眼，如遇顶板破碎、冒顶、破碎带、老巷时严禁打顶眼，爆破用炸药使用煤矿许用乳化炸药，雷管为煤矿许用瞬发电雷管或毫秒延期电雷管；
步骤3）、落煤完成后，进行挖窝，所述挖窝即是在采煤机2进刀割煤前，在煤层1侧采煤机2截割刀头处用风镐或手镐开凿满足截割机构进行进刀割煤的空间；
步骤4）、人工挖窝移架到位后，利用推移装置将前部刮板输送机4及后部刮板输送机5推向煤层1侧壁，然后使用采煤机2正常割煤，采煤机进刀方式为推入式进刀法，进刀过程为：先利用人工在工作面两端开好切口，即先把前部刮板输送机4及后部刮板输送机5机头或机尾部位人工挖窝采出形成切口，人工挖窝移架到位后，利用推移装置将前部刮板输送机4及后部刮板输送机5推向煤壁1，然后采煤机2正常割煤，由工作面机头向上割煤，上滚筒沿顶，下滚筒沿底，当割到机尾时停止牵引，在前部刮板输送机4滞后采煤机15～20m推移到位且支架移动完成后，采煤机2改变牵引方向，调换两滚筒位置上滚筒降下沿底，下滚筒升起沿顶，再重复进刀，循环割煤；
步骤5）、在步骤3）中的采煤机2开始割煤后，操作操纵阀伸出伸缩梁3护顶，当顶板较破碎或煤质较软易片帮、冒顶时，提前对煤壁1进行支护处理，支护完成后再操作操纵阀伸出伸缩梁3护顶；
步骤6）、检查推移前部刮板输送机4及后部刮板输送机5所用千斤顶的链接装置及供液管路，确认安全无误后，使用液压缸推移前部刮板输送机4，前部刮板输送机4推移到位后，以前部刮板输送机4为固定点，采用操作液压注液枪及改变推溜换向阀手把方向，将后部刮板输送机5进行拉移，推移前部刮板输送机4及后部刮板输送机5时，要从一端至另一端循序推移，前部刮板输送机4在与采煤机2相距15~20m时进行推移，推移过程中，前部刮板输送机4及后部刮板输送机5弯曲段长度不小于25m，当有煤、矸或台阶等障碍物推不动或造成前部刮板输送机4及后部刮板输送机5凹凸不平时，需人工清煤或返刀处理，人工在煤墙清理障碍物时采煤机2必须停止牵引，闭锁住前部刮板输送机4及后部刮板输送机5，同时执行多轮次敲帮问顶制度，现场由班长或班干在施工现场监护煤墙变化，做好煤墙观山及临时支护，推移机头或机尾前，必须将机头或机尾和过渡槽处的浮煤杂物清理干净，以防机头或机尾翘起，损坏过渡槽；机头机尾允许在停机时推移，推移机头时，可借助拉移前部刮板输送机4及后部刮板输送机5的液压缸推移，移动机尾时可用导链或单体液压支柱配合推移，推移时，机头、机尾必须推够宽度，保证平直，与下付巷输送机搭接合理，底链不拉回头煤；
步骤7）、后部刮板输送机5移动到位后，将支架6前方及支架6内的煤、矸、杂物等要清理干净，人员站在邻架支架6完好的支护7保护下，手握移架手把，用卸载手把将四根支柱卸载提起，边收缩前伸缩梁边移动支架，移动到位后，升起前后立柱8，前后立柱8升起至顶梁9接顶后，保持升起立柱8所用的液压缸稳定供液3~5min，且保持支柱初撑力不低于25Mpa；
步骤8）、将顶煤分多轮次放下，其中一部分顶煤在进行步骤6）时，从已移动支架6与待移动支架6的上挡矸板之间隙缝处放出，另一部分顶煤待步骤6）中所有支架6移动过后由后挡矸板下挡矸链隙缝间放出，放顶煤的顺序为由下而上进行放煤，放煤时同时作业场数不超过4个，同时检测瓦斯及设备运行情况，防止瓦斯超限和压死前部刮板输送机4及后部刮板输送机5，放煤完毕后，及时调整好挡矸链，防止大块矸石窜入工作面，必要时用荆笆、椽子挡矸；
步骤9）、移托梁10。托梁10是一个方形的箱体结构，分前、后两个托梁10，由托梁联接框将前后两托梁10相联。用安全吊挂装置将托梁10安装在顶梁9下方的轨道槽内，使其能沿着顶梁9底面向前后滑动。将全工作面的托梁10用托梁联接套联接为一个整体。当任意一架支架6准备向前移动时，支架6所带支柱首先被卸载并提起，这时顶梁9落在托梁10上，由托梁10承载前移中的支架6重量及顶梁9上部的垮落物。顶梁9与托梁10机构互为支撑。移动时，双向液压支柱首先卸载并提起，顶梁9落在托梁10上，此时，向推进缸注液，活塞杆伸出，以后托梁10为支点使顶梁9前移，落下支柱，支撑顶板，完成移架；整个工作面移梁完成后，所有支柱处于支撑状态，托梁10无载荷地吊挂在顶梁9上。这时，向移托梁10的供液系统供液，工作面推进缸的活塞杆全部收回，托梁10前移，完成一个动作循环。
工作面所有支架6全部前移一个步距并支撑合格后，方可前移托梁10，移托梁10前，要认真检查顶梁9与托梁10的间隙，严禁顶梁9压在托梁10上，每个顶梁9与托梁10的间隙在15～40mm之间，移托梁10前，人员站在邻架支架完好的支护7保护下，手握移托梁10手把，根据放顶步距移动到位。
使用本发明所提供的一种煤矿井下炮采与普采联合开采方法的举例说明：本发明所提供的一种煤矿井下炮采与普采联合开采方法在国投煤炭郑州XXX公司三矿已经持续开采多年，采用联合开采之前，使用爆破采煤存在问题较多，普遍吨煤开采成本较高、回采率低，工作面每班工人数较多，使用整体顶梁组合悬移液压支架的炮采与普采联合开采之后的技术经济指标对比表如下：
| 项目 | 爆破采煤工艺 | 联合采煤工艺 |
| 平均煤厚 | 6.7米 | 6.7米 |
| 出勤 | 53人/班 | 53人/班 |
| 推进度 | 1米 | 0.8米 |
| 产量 | 367.2吨/班 | 477.3吨/班 |
| 工效 | 6.9吨/工/班 | 9.0吨/工/班 |
| 材料节省量 | 1.14元/吨 | 0.17元/吨 |
采用联合开采方法后的整体有益效果分析如下：
（一）采煤工作面安全状况显著改善。支架稳定性好、护顶面积大、所有支柱均吊在顶梁9上，消除了支柱倒翻伤人的不安全隐患，避免了支柱倾倒造成空顶、冒顶的不安全隐患、利用H型挡矸板和加装挡矸链，有效地防止了老塘窜矸，老塘煤的混矸率大大降低，因而煤质也得到了相应的改善、空顶面积小，空顶时间短，能实现及时支护，易于控制顶板。
（二）改善作业场所工作环境，减轻工人的劳动强度。采用整体顶梁9组合悬移液压支架6支护减少了很多工序，所有支柱均不需要人工搬来搬去、减去了人工回柱、回梁等繁重的体力劳动、移架工序简单，移架速度快、使用采煤机割煤不仅大大提高了采煤量也降低了工人的劳动强度、液压系统实现闭路循环，减少了乳化油的消耗，工人不湿衣服，作业环境得到改善、支架仅有2排支柱，工作空间宽敞，工人操作舒适，工作环境大为改善。
（三）提高工效，降低生产成本。移架速度快、割煤速度快，提高了工效、消除了爆破崩倒支柱、爆破伤人等隐患。
由以上的具体实施方式可以看出，本发明提供的一种煤矿井下炮采与普采联合开采方法具有适应性强，回采率提高，吨煤成本下降、工作面一次下井人数减少的优点。
Claims (7)
1. 一种煤矿井下炮采与普采联合开采方法，其特征在于：
当采面煤层平均厚度h≤2.3m时，采用走向长壁后退式一次采全高炮采方式回采，全部垮落法处理顶板；当采面煤层平均厚度h＞2.3m时，采用走向长壁后退式普采放顶煤回采，全部垮落法处理顶板，具体步骤如下：
步骤1）、在煤层打若干钻孔，通过钻孔注入压力水，使其渗入煤体内部；
步骤2）、工作面注水完成后，开始进入落煤工序，落煤时，采用爆破的方式落煤或采煤机截割的方式落煤，具体操作为，当采面煤层平均厚度h≤2.3m时，由于采高低于采煤机的最小截割高度，采用爆破方式落煤，当采面煤层平均厚度h＞2.3m时，采用采煤机截割的方式落煤，并以放顶煤的方式放掉超出采煤机最大采高的顶煤；
步骤3）、挖窝，即是在采煤机进刀割煤前，在煤墙侧采煤机截割刀头处用风镐或手镐开凿满足截割机构进行进刀割煤的空间；
步骤4）、人工挖窝移架到位后，利用推移装置将前部刮板输送机及后部刮板输送机推向煤壁，然后使用采煤机正常割煤；
步骤5）、在步骤3）中的采煤机开始割煤后，操作操纵阀伸出伸缩梁护顶；
步骤6）、检查推移前部刮板输送机及后部刮板输送机所用千斤顶的链接装置及供液管路，确认安全无误后，使用液压缸推移前部刮板输送机，前部刮板输送机推移到位后，以前部刮板输送机为固定点，采用操作液压注液枪及改变推溜换向阀手把方向，将后部刮板输送机进行拉移；
步骤7）、后部刮板输送机移动到位后，将支架前方及支架内的煤、矸、杂物等要清理干净，人员站在邻架支架完好的支护保护下，手握移架手把，用卸载手把将四根支柱卸载提起，边收缩前伸缩梁边移动支架，移动到位后，升起前后立柱；
步骤8）、将顶煤分多轮次放下，其中一部分顶煤在进行步骤6）时，从已移动支架与待移动支架的上挡矸板之间隙缝处放出，另一部分顶煤待步骤6）中所有支架移动过后由后挡矸板下挡矸链隙缝间放出，放煤完毕后，及时调整好挡矸链，防止大块矸石窜入工作面；
步骤9）、移托梁，由于顶梁与托梁机构互为支撑，移架时，将双向液压支柱首先卸载并提起，顶梁落在托梁上，向推进缸注液，活塞杆伸出，以后托梁为支点顶梁前移，落下支柱，支撑顶板，完成移架；整个工作面移梁完成后，所有支柱处于支撑状态，托梁无载荷地吊挂在顶梁上，这时，向移托梁的供液系统供液，工作面推进缸的活塞杆全部收回，托梁前移，完成一个动作循环。
2.根据权利要求1所述的一种煤矿井下炮采与普采联合开采方法，其特征在于，所述步骤2）中，当采面煤层平均厚度h≤2.3m时，采用爆破方式落煤，在布置炮眼时，按以下方式布置：1）、打底时采用三花眼式布置；2）、全岩时采用对眼式布置；3）、挑顶时采用倒三角眼式布置。
3.根据权利要求1所述的一种煤矿井下炮采与普采联合开采方法，其特征在于：所述步骤4）中采煤机割煤时，由工作面机头向上割煤，上滚筒沿顶，下滚筒沿底，当割到机尾时停止牵引，在前部刮板输送机滞后采煤机15～20m推移到位且支架移动完成后，采煤机改变牵引方向，调换两滚筒位置上滚筒降下沿底，下滚筒升起沿顶，再重复进刀，循环割煤。
4.根据权利要求1所述的一种煤矿井下炮采与普采联合开采方法，其特征在于：所述步骤5）中，当顶板较破碎或煤质较软易片帮、冒顶时，提前对煤壁进行支护处理，支护完成后再操作操纵阀伸出伸缩梁护顶。
5.根据权利要求1所述的一种煤矿井下炮采与普采联合开采方法，其特征在于：所述步骤6）中，推移前部刮板输送机及后部刮板输送机时，要从一端至另一端循序推移，前部输送机在距采煤机15~20m时进行推移，推移过程中，输送机弯曲段长度不小于25m。
6.根据权利要求1所述的一种煤矿井下炮采与普采联合开采方法，其特征在于：所述步骤7）中，前后立柱升起至顶梁接顶后，保持升起立柱所用的液压缸稳定供液3~5min，且保持支柱初撑力不低于25Mpa。
7.根据权利要求1所述的一种煤矿井下炮采与普采联合开采方法，其特征在于：所述步骤8）中，放顶煤的顺序为由下而上进行放煤，放煤时同时作业场数不超过4个，同时检测瓦斯及设备运行情况。
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