CN105952453B - 长壁前进式煤层工作面机械化无巷开采成套设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种长壁前进式煤层工作面机械化无巷开采成套设备，包括巷道成型采装煤摇臂或小型采掘机、无巷开采多功能端头支架和切顶支架；巷道成型采装煤摇臂或小型采掘机固定于刮板机机尾；无巷开采多功能端头支架包括铺顶网装置、锚杆锚索施工装置、切顶孔施工装置、立网铺设装置、支护装置、自移装置、推机尾装置；无巷开采多功能端头支架与过渡支架之间形成一个切顶孔的打钻及爆破切顶的空间；无巷开采多功能端头支架与刮板机连接，互为推移点；切顶支架布置于所述无巷开采多功能端头支架的后方，沿新形成巷道的内边缘布置。可以实现无巷开采，巷道支护设备全部回收，降低煤炭开采对环境的影响，减少开采后期的环境损害与恢复工作。

Description

长壁前进式煤层工作面机械化无巷开采成套设备

技术领域

本发明涉及一种煤矿综采采煤技术，尤其涉及一种长壁前进式煤层工作面机械化无巷开采成套设备。

背景技术

目前，我国煤矿综采采煤工艺中，工作面巷道一般采用的是沿空掘进的方法。沿空掘进就是把巷道布置于低应力场，便于巷道维护，减少变形量，其关键是严格控制煤柱宽度，留小煤柱的目的是将巷道与采空区隔离，防止采空区的水与有害气体串入巷道，危及安全生产，但煤柱宽度对巷道的维护状况起决定作用，若煤柱过小，由于靠采空侧的煤柱受支承力的影响已呈塑形，容易失稳，片帮严重，若煤柱过大，则回采巷道布置在压力增高区内，将使巷道压力大，支护困难。

沿空掘进的工艺方法存在着严重的缺陷和不足：

由于小煤柱的无法回收开采，造成对煤炭资源浪费；由于各种地质条件的不同，煤柱的适宜尺寸较难控制；每工作面需采掘两个巷道，人力、物力消耗巨大；接续工作面的准备工作量大、时间长，影响采煤效率。

煤炭资源为一次性资源，世界各国对煤炭资源的回收率都非常重视，无煤柱开采沿空留巷技术的研究和发展也因此应运而生。

沿空留巷采煤技术是采煤工作面后沿采空区边缘维护原回采巷道。为了回收传统采矿方式中留设的保安煤柱，同时为了更好的维护下一采面的巷道，采用一定的技术手段将上一区段的顺槽重新支护留给下一个区段使用。这种留巷的做法是沿着采空区边缘在原顺槽位置保留就称为沿空留巷。

沿空留巷为当前无煤柱开采的最有效的采煤方式，其比沿空掘进开采方式先进，但该技术从原理设计上的固有的不足日益凸显。沿空留巷意指沿采空区边缘维护原回采巷道，其前提是首先采掘出巷道，该技术仅能够比沿空掘进少掘进一半的巷道，亦即每个工作面采掘一个巷道。

发明内容

本发明的目的是提供一种高效、经济环保的长壁前进式煤层工作面机械化无巷开采成套设备。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

本发明的长壁前进式煤层工作面机械化无巷开采成套设备，其特征在于，包括巷道成型采装煤摇臂或小型采掘机、无巷开采多功能端头支架和切顶支架；

所述巷道成型采装煤摇臂或小型采掘机固定于刮板机机尾；

所述无巷开采多功能端头支架包括铺顶网装置、锚杆锚索施工装置、切顶孔施工装置、立网铺设装置、支护装置、自移装置、推机尾装置；

所述无巷开采多功能端头支架与过渡支架之间形成一个切顶孔的打钻及爆破切顶的空间，空间的长度方向为一个掘进班的推进长度；

所述无巷开采多功能端头支架与刮板机连接，互为推移点；

所述切顶支架布置于所述无巷开采多功能端头支架的后方，沿新形成巷道的内边缘布置。

由上述本发明提供的技术方案可以看出，本发明实施例提供的长壁前进式煤层工作面机械化无巷开采成套设备，每个煤层采区的开采，除采掘采区的上下顺槽巷道外，每个采面综采自动成巷，实现无巷开采，巷道支护设备全部回收，煤炭全部回收，延长矿井寿命，提高社会效益；节约了留巷支护材料，减少留巷工作量；绿色开采，降低煤炭开采对环境的影响，减少开采后期的环境损害与恢复工作。

附图说明

图1为本发明实施例中长壁前进式煤层工作面的布置示意图。

图2为本发明实施例提供的长壁前进式煤层工作面机械化无巷开采成套设备的布置示意图。

图3a、图3b分别为本发明实施例中巷道成型采装煤摇臂的不同工作状态示意图。

图4为本发明实施例中无巷开采多功能端头支架的侧面结构示意图。

图5a、图5b为本发明实施例中无巷开采多功能端头支架的端面结构示意图。

图6为本发明实施例中切缝孔钻机和一个小型锚杆钻机的安装示意图。

图7a、图7b、图7c、图7d分别为本发明实施例中切缝孔钻机的右视、主视、左视、俯视安装示意图。

图8为本发明实施例中切顶支架的布置示意图。

图中：

1-采煤机；2-小型固定位置采煤机摇臂；3-刮板机；4-巷道铺顶网装置；5-无巷开采多功能端头支架；6-架内架间锚杆锚索钻机；7-采面自动形成的巷道；8-立网铺设装置；9-切顶支架；10-切缝钻机；11-过渡支架；12-工作面支架。

41-刮板机机尾；42-架间顶网固定座；43-支架顶网固定座；44-基本支架体；45-钻孔机油压泵；56-顶梁导网装置。

51-巷道顶板切缝孔；52-巷道顶板锚杆锚索；53-架间顶网固定座；54-支架顶网固定座；55-顶梁导网装置。

61-切缝孔钻机；62-小型锚杆钻机(即6-架内架间锚杆锚索钻机)。

具体实施方式

下面将对本发明实施例作进一步地详细描述。

本发明的长壁前进式煤层工作面机械化无巷开采成套设备，其较佳的具体实施方式是：

包括巷道成型采装煤摇臂或小型采掘机、无巷开采多功能端头支架和切顶支架；

所述巷道成型采装煤摇臂或小型采掘机固定于刮板机机尾；

所述无巷开采多功能端头支架包括铺顶网装置、锚杆锚索施工装置、切顶孔施工装置、立网铺设装置、支护装置、自移装置、推机尾装置；

所述无巷开采多功能端头支架与过渡支架之间形成一个切顶孔的打钻及爆破切顶的空间，空间的长度方向为一个掘进班的推进长度；

所述无巷开采多功能端头支架与刮板机连接，互为推移点；

所述切顶支架布置于所述无巷开采多功能端头支架的后方，沿新形成巷道的内边缘布置。

所述巷道成型采装煤摇臂或小型采掘机的滚筒直径小于工作面采煤机的滚筒直径，所述巷道成型采装煤摇臂采用两节的结构。

所述多功能端头支架采用整体底座和左右分体顶梁的结构，通过推移杆与所述刮板机相连接，左右分体顶梁之间预留出锚杆锚索施工空间，顶网网卷安装于固定架上，通过顶梁上的导网装置绕过顶梁前端搭接铺于顶板上。

所述切顶孔施工装置包括切缝孔钻机和一个小型锚杆钻机，所述切缝孔钻机与所述多功能端头支架的底座铰接，所述切缝孔钻机有切缝孔钻和锚杆锚索孔钻两个钻臂，所述小型锚杆钻机设于底座中部沿支架纵向铺设的导轨上。

所述切顶支架与所述多功能端头支架无连接，切顶支架组采用前推后拉的结构，所述切顶支架采用分体顶梁的结构。

本发明的长壁前进式煤层工作面机械化无巷开采成套设备，多功能端头支架集支护、锚杆锚索施工、切缝钻孔、顶网立网铺设功能于一体，实现机械化切顶成巷无巷开采，主要解决工作面成巷端机尾处多项功能的机械化集中有序实现：

沿空掘进工作面巷道及沿空留巷巷道的锚杆锚索施工、顶网铺设联合支护，均在成巷时进行施工操作，与工作面设备及操作无干涉；切顶留巷的切顶孔的打钻及爆破施工，均在工作面前方巷道内进行，与工作面设备及操作无干涉。采用长壁前进式煤层工作面机械化无巷开采时，锚杆、锚索、顶网的联合支护，切顶孔的打钻及爆破切顶，都要在工作面成巷端机尾处实现。

切顶留巷机械化支护时，立网铺设操作在机尾处。采用长壁前进式煤层工作面机械化无巷开采，立网铺设操作仍需在成巷端机尾处实现。

采用长壁前进式煤层工作面机械化无巷开采，需在成巷端机尾处设置专用设备，以实现巷道成型及装煤要求。

工作面机尾巷道的支护及以上功能的机械化实现、相关设备的配套及布置、操作的有序进行及操作工艺，并满足相关规范规程的规定。

应用本发明，采掘煤层采区的上顺槽巷道与下顺槽巷道，沿采区上顺槽巷道布置工作面并进行回采，在工作面下顺槽位置切顶泄压、自动形成巷道，并作为下一工作面的上顺槽巷道，周而复始，直至采完整个煤层采区，实现采区煤层的无巷开采。

具体实施例：

1)总体布置：

如图1、图2所示，包括巷道成型采装煤摇臂、无巷开采多功能端头支架和切顶支架三部分。

巷道成型采装煤摇臂固定于刮板机机尾。

无巷开采多功能端头支架的功能包括：铺顶网、锚杆锚索施工、切顶孔施工、立网铺设、支护、自移、推机尾等功能。

多功能端头支架与过渡支架之间，形成一个切顶孔的打钻及爆破切顶的空间，长度方向为一个掘进班的推进长度。

多功能端头支架与刮板机连接，互为推移点。

切顶支架布置于多功能端头支架的后方，沿新形成巷道内边缘布置，根据采动影响区域，约30～40米。

2)巷道成型采装煤摇臂：

(1)小型采煤机摇臂固定于刮板机机尾，滚筒直径减小，截深与工作面采煤机截深相同。

(2)如图3a、3b所示，小型采煤机摇臂采用两节的形式，能够将所采煤刮运至工作面采煤机可装煤区域内，从而保证机尾成巷煤全部通过刮板机运出。

(3)小直径滚筒可减小巷道形成弧角，便于巷道内设备及行人通行。

3)多功能端头支架：

(1)如图4所示，无巷开采多功能端头支架的功能包括：铺顶网、锚杆锚索施工、切顶孔施工、立网铺设、支护、自移、推机尾等功能。

(2)支架采用整体底座和左右分体顶梁的形式，通过推移杆与刮板机相连接，实现支架的支护、自移和推移机尾的功能。

(3)左右分体顶梁预留出锚杆锚索施工空间；

(4)如图5a、图5b所示，顶网网卷安装于固定架上，通过支架顶梁上的导网装置，绕过顶梁前端搭接铺于顶板上。

(5)如图6所示，切缝孔钻机以铰接的形式与支架底座相连，切缝钻机有两个钻臂，即可钻切缝孔又可钻锚杆锚索孔。一个小型锚杆钻机固定于底座上、左右顶梁之间，可沿支架纵向前后滑动，用于施工支架左右顶梁之间的顶板锚杆锚索。一个小型锚杆钻机通过水平伸收的二级铰接杆固定于支架底座上，用于施工架间顶板的锚杆锚索。

(6)如图7a、7b、7c、7d所示，切缝钻机与支架长度相若，其两个前后滑动和左右摆动。切缝钻机尾部设有立网安装座，立网展开后与顶网联接，然后随着支架(切缝钻机)的前移，立网自动铺设开。

4)切顶支架

如图8所示，切顶支架置于多功能端头支架的后方，与端头支架无连接。根据采动影响区，可布置30～40米，切顶支架组采用前推后拉的移架方式。切顶支架布置与巷道切缝边缘，利用其支撑力和顶板压力将顶板沿切缝孔断开，使巷道成为短悬臂梁较稳定的构造。切顶支架采用分体顶梁的形式，避免损坏巷道顶板锚杆锚索装置。

本发明的有益效果：

1)本发明的应用，每个煤层采区的开采，除采掘采区的上下顺槽巷道外，每个采面综采自动成巷，实现无巷开采，比通常的沿空掘进回采方式，每个工作面少掘进2个巷道，减少投入六到八千万元，具有很好的经济效益。

2)本发明的应用，实现无煤柱开采，巷道支护设备全部回收，使采后工作面可整体沉降，不会对地表建筑等造成损坏，还有利于保持地下水系不被破坏。本发明的应用开采属于低损害绿色开采。

3)本发明的应用，能够给煤矿带来实质性效益。减少巷道掘进量，缓解接续紧张；节约掘进费用，提高综合经济效益；煤炭全部回收，延长矿井寿命，提高社会效益；节约了留巷支护材料，减少留巷工作量；绿色开采，降低煤炭开采对环境的影响，减少开采后期的环境损害与恢复工作。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明披露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。

Claims (5)

1.一种长壁前进式煤层工作面机械化无巷开采成套设备，其特征在于，包括巷道成型采装煤摇臂或小型采掘机、无巷开采多功能端头支架和切顶支架；

所述巷道成型采装煤摇臂或小型采掘机固定于刮板机机尾；

所述无巷开采多功能端头支架包括铺顶网装置、切顶孔施工装置、立网铺设装置、支护装置；

所述无巷开采多功能端头支架与过渡支架之间形成一个切顶孔的打钻及爆破切顶的空间，空间的长度方向为一个掘进班的推进长度；

所述无巷开采多功能端头支架与刮板机连接，互为推移点；

所述切顶支架布置于所述无巷开采多功能端头支架的后方，沿新形成巷道的内边缘布置。

2.根据权利要求1所述的长壁前进式煤层工作面机械化无巷开采成套设备，其特征在于，所述巷道成型采装煤摇臂或小型采掘机的滚筒直径小于工作面采煤机的滚筒直径，所述巷道成型采装煤摇臂采用两节的结构。

3.根据权利要求1所述的长壁前进式煤层工作面机械化无巷开采成套设备，其特征在于，所述多功能端头支架采用整体底座和左右分体顶梁的结构，通过推移杆与所述刮板机相连接，左右分体顶梁之间预留出锚杆锚索施工空间，顶网网卷安装于固定架上，通过顶梁上的导网装置绕过顶梁前端搭接铺于顶板上。

4.根据权利要求1所述的长壁前进式煤层工作面机械化无巷开采成套设备，其特征在于，所述切顶孔施工装置包括切缝孔钻机和一个小型锚杆钻机，所述切缝孔钻机与所述多功能端头支架的底座铰接，所述切缝孔钻机有切缝孔钻和锚杆锚索孔钻两个钻臂，所述小型锚杆钻机设于底座中部沿支架纵向铺设的导轨上。

5.根据权利要求1所述的长壁前进式煤层工作面机械化无巷开采成套设备，其特征在于，所述切顶支架与所述多功能端头支架无连接，切顶支架组采用前推后拉的结构，所述切顶支架采用分体顶梁的结构。