CN104564073B - 一种薄煤层和中厚煤层高速截割长壁开采方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种薄和中厚煤层高速截割长壁开采方法，通过减少截深降低截割阻力，使常态割煤速度达15~40m/min；采用留三角煤小截深双向高速割煤工艺，割完三角煤，不返回割另一半三角煤而是继续上行或下行割煤；如此往复开采，采用间隔快速移架，每两个循环支架移一个整步距，通过生产节拍时序优化，采用时空协调连续作业法，将每个工作日均分为六个或八个时段，第3时段安排检修作业和需停机巷道作业，其余时段安排割煤和无需停机巷道作业。本发明采用留三角煤小截深双向高速割煤工艺、支架分组间隔交错移架和时空协调连续作业法，弥补薄和中厚煤层推进速度慢、开采效率低的不足，为薄和中厚煤层高速截割提供一种可行的开采方法。
Description
技术领域
本发明设计一种薄和中厚煤层的采煤方法，具体的说是一种0.8~3.5m厚煤层高速截割长壁开采方法。
背景技术
薄及中厚煤层受限于煤层赋存厚度造成工作空间相对狭小，无法布置大功率综采装备，设备能力与尺寸矛盾突出，成套装备小尺寸与大功率、大适应范围与高可靠性和高稳定性要求的矛盾突出，采煤机和刮板输送机矮机身大功率难以实现，目前国内多个矿区实现了薄煤层和中厚煤层的综合机械化开采，但受限于煤层厚度和割煤速度造成我国薄及中厚煤层产量不能实现较大突破。
截深是采煤机工作机构切入煤壁的深度，是决定采煤机生产能力和装机功率的主要因素，也是与支护设备、运输设备配套的重要参数，目前，国内外综采工作面截深一般为0.7m～1.2m，大多数工作面采用0.8m或0.86m截深，国外煤矿顶板稳定性条件好的工作面采用了1.2m的大截深。
在每个割煤循环过程中，端部斜切进刀割三角煤及端头准备时间约占用了整个割煤循环时间的一半，受限于综机装备功率、设备的可靠性和稳定性，目前我国薄煤层和中厚煤层综采工作面采煤机截割速度一般在4~6m/min，斜切进刀过程中割煤速度一般比工作面直线段割煤速度更低，当采高较小时，采煤机滚筒直径小，装煤效果差，且截深越大装煤效果越差，推移刮板输送机不到位，常需跑空刀装煤，影响工作面推挤速度和生产效率。
采煤机截割速度低的原因除了采煤机本身的性能局限和工作面开采条件的制约外，液压支架移架速度及移架方式也是一个重要因素，目前常用的跟随采煤机割煤牵引滞后一定距离逐架顺序移架方式，其移架速度难以跟上采煤机高速牵引，工作面端头和巷道作业与工作面割煤和设备维修作业不同步、不协调，占用了大量人力和作业时间，是影响开机率和生产效率的重要因素。
发明内容
本发明的目的在于针对现有薄及中厚煤层采煤工艺的不足和长壁工作面采煤方法特点，提供一种能高速、高效的实现薄及中厚煤层高速截割的采煤工艺，本发明方法可以实现薄煤层和中厚煤层采煤机的高速截割和工作面的高速推进。
为实现上述目标，本发明采用如下技术方案：
（1）采煤机割煤至下端头后，反向上行沿输送机弯曲段割三角底煤，割至输送机直线段时采煤机不返回割三角煤而是继续割煤直至工作面上端头，截深为正常截深一半（400～500mm），采煤机速度为最大割煤行驶速度；
（2）推移机头和弯曲段，将输送机移直，在工作面下端部留下三角煤；
（3）采煤机下行割煤直至工作面上端头，在上端部完成三角煤截割后向下端头继续割煤；
（4）采煤机反向下行继续割煤至工作面下端头，在下端头此时采煤机割煤最大截深为上次割煤遗留三角煤和此次截深之和（一个完整截深）；
（5）随机自上而下推移输送机至工作面下端部三角煤处，完成割煤循环全过程；
（6）液压支架移架方式为间隔快速移架，即工作面初期安装液压支架时邻架相差半个步距，或在初采割第一个半刀煤时把液压支架调整为邻架相差半个步距，正常采煤作业时，液压支架跟随采煤机牵引方向，滞后一定距离每个工作循环交替隔一架顺序移架，另一架支架不动，每两个工作循环完成一个完整截深，液压支架移一个整步距，即每个工作循环移架数量减少一半；
（7）优化工作面割煤和辅助作业工序，将辅助作业安排在检修班进行不影响工作面高速、连续推进，即工作面采用时空协调连续作业法，其特征在于，将每个工作日均分为六个或八个时段，每个时段4个或3个小时，每个工作班为2个时段，每个工作面作业空间分为综采工作面作业单元和两端头巷道作业单元，综采工作面作业单元分为割煤和检修作业单元，巷道作业单元分为需停机作业单元和无需停机作业单元，采用时空协调连续作业法时第1、2、4、5、6或1、2、4、5、6、7、8时段安排割煤和无需停机巷道作业单元，第3时段安排检修作业和需停机巷道作业单元。
本发明主要应用于薄煤层和中厚煤层高速推进工作面的开采。
本发明的优点和效益：
薄煤层和中厚煤层高速截割长壁开采方法的采用，能实现该厚度煤层的高效、高速和连续开采，最大限度的提高煤炭采出速度，降低工人劳动强度，其主要优点为：
①采用留三角煤半刀小截深双向高速割煤工艺减少了采煤机返回割三角煤和跑空刀的时间，增加了采煤机直线段高速割煤的比例，同时，半刀小截深高速截割提高了装煤效果，保证了工作面采煤机高速截割和工作面的高速推进。
②液压支架采用交替隔一架顺序移架，每两个割煤循环完成一个完整截深，液压支架移一个整步距，使每个循环移架数量减少一半以上。
③通过工作面割煤和辅助作业工序的生产节拍时序优化，工作面采用时空协调连续作业法，将每个工作日均均分为六个或八个时段，第1、2、4、5、6或1、2、4、5、6、7、8时段安排割煤和无需停机巷道作业单元，第3时段安排检修作业和需停机巷道作业单元，提高了工作面开机率和连续运转时间，可大大提高工作面的推进速度，提高薄和中厚煤层工作面的产量。
采用本发明所述方法开采薄煤层和中厚煤层，能够弥补现有薄和中厚煤层一次采全高采煤方法的不足，为该厚度煤层进一步发展提供一种可行的采煤方法。
下面结合附图及最佳实施方式对本发明做进一步说明，以使公众对发明内容有整体和充分的了解，而并非对本发明保护范围的限定，前述部分已经充分公开了本发明可以实施的保护范围，因此凡依照本发明公开内容进行的任何本领域公知的等同替换，均属于对本发明的侵犯。
附图说明
图1为本发明方法的采煤机端头进刀及工作面割煤示意图
图2为本发明方法的液压支架分组间隔交错移架示意图
图3为本发明方法的“五一”时空协调连续作业法示意图
图4为本发明方法的“七一”时空协调连续作业法示意图
具体实施方式
本发明具体实施方式中所用的设备均为采煤技术领域技术人员公知的设备，可以通过购买获得。
如图1所示， 箭头A表示采煤机的割煤行驶方向，箭头B表示推移刮板输送机，“”表示实体煤，“”表示待割实体煤，采煤机割煤至下端头后，反向上行沿刮板输送机弯曲段割三角煤，割至刮板输送机直线段时采煤机继续割煤直至工作面上端头，截深为正常截深一半（约400～500mm），采煤机速度为最大割煤行驶速度即15~40m/min；采煤机割完下端头三角煤之后推移机头和弯曲段，将刮板输送机移直，不返回割三角煤，在工作面下端头留下三角煤；采煤机到达上端头后，继续反向运行在上端部完成三角煤截割后向下端头继续割煤，在上端头同样留下三角煤；采煤机反向下行割煤至工作面下端头，在下端头此时割的三角煤最大截深为上次割煤遗留三角煤和此次截深之和；随机自上而下推移输送机至工作面下端头三角煤处，完成割煤循环全过程，液压支架移架方式为间隔快速移架，即工作面液压支架跟随采煤机牵引方向，滞后一定距离每个工作循环交替隔一架顺序移架，另一架支架不动，每两个工作循环完成一个完整截深，液压支架移一个整步距，即每个工作循环移架数量减少一半以上。
为保证巷道辅助作业不影响工作面正常割煤，优化割煤与辅助作业工序的时序安排，即工作面采用时空协调连续作业法，将每个工作日均分为六个或八个时段，第1、2、4、5、6或1、2、4、5、6、7、8时段安排割煤和无需停机巷道作业单元，第3时段安排检修作业和需停机巷道作业单元，以工作面作业每天割煤22刀、采用“五一”时空单元重叠连续作业法为例，具体作业安排为第1和第2时段（0:00~4:00~8:00）为第1班割煤9刀和无需停机巷道作业，第3时段8:00~12:00为检修时间，第4时段12:00~16：00割煤4刀，第3、4时段为第2班，第5和第6时段（16:00~20:00~24:00）为第3班割煤9刀和无需停机巷道作业，具体每班工序安排见附图3所示，为保证生产组织节拍统一和高开机率，不需要每个工作日都进行需停机巷道作业单元，设工作面每推进L时需要进行一次需停机巷道作业单元，需停机巷道作业单元所需时间为t，为保证此工序在第3时段进行，则第一次操作时：n1(9+0+4+9)+9 =L
式中：B表示截深，n1表示割煤天数。则：n1=(L-9B)/22B
即第一次时工作面推进n1=(L-9B)/22B天进行需停机巷道作业单元，且操作时间t＜4h。
从第二次操作开始，每次操作工序的时序为：
n2(4+9+9)B=L，则n2=L/(22B)
即从第二次开始，每推进n2=L/(22B)天进行一次需停机巷道作业单元。
Claims (3)
1.一种薄煤层和中厚煤层高速截割长壁开采方法，其特征在于长壁工作面采用由高速电牵引滚筒采煤机、刮板输送机和液压支架组成的自动化和智能化生产系统，采煤机采用端部斜切进刀、半刀小截深、留三角煤工艺沿工作面双向高速截割煤体，采煤机割煤时运行速度达到15~40m/min，液压支架间隔快速移架，工作面采用时空协调连续作业法，即将每个工作日均分为六个或八个时段，第3时段安排检修作业和需停机巷道作业，其余时段安排割煤和无需停机巷道作业，工作面巷道内设备移动与工作面割煤速度协调同步。
2.根据权利要求1所述的一种薄煤层和中厚煤层高速截割长壁开采方法，其特征在于液压支架采用间隔快速移架，工作面初期安装液压支架时邻架相差半个步距，或在初采割第一个半刀煤时把液压支架调整为邻架相差半个步距；正常采煤作业时，工作面液压支架跟随采煤机牵引方向，滞后一定距离每个工作循环交替隔一架顺序移架，另一架支架不动，每两个工作循环完成一个完整截深，液压支架移一个整步距，即每个工作循环移架数量减少一半以上。
3.根据权利要求1所述的一种薄煤层和中厚煤层高速截割长壁开采方法，其特征在于工作组织采用时空协调连续作业法，可分为“五一”时空协调连续作业法和“七一”时空协调连续作业法，“五”和“七”表示每个工作日安排割煤和无需停机巷道作业单元的时段数量，“一”表示每个工作日安排检修作业和需停机巷道作业单元的时段数量；即将每个工作日均分为六个或八个时段，每个时段4个或3个小时，每个工作班为2个时段，每个工作面作业空间分为综采工作面作业单元和两端头巷道作业单元，综采工作面作业单元分为割煤和检修作业单元，巷道作业单元分为需停机作业单元和无需停机作业单元；采用时空协调连续作业法时第1、2、4、5、6或1、2、4、5、6、7、8时段安排割煤和无需停机巷道作业单元，第3时段安排检修作业和需停机巷道作业单元。
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