CN108397195B - 急倾斜厚煤层机械化采煤系统及采煤方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种急倾斜厚煤层机械化采煤系统及采煤方法，涉及采煤技术领域，主要目的是提高采煤工作面的产量、开采效率以及采煤安全性。本发明的主要技术方案为：该采煤系统包括工作面、运输巷、回风巷、掩护支架、掘采机、挖掘机和刮板输送机；运输巷和回风巷倾斜布置于工作面两侧，运输巷和回风巷的一端分别与工作面连通，回风巷的另一端通过回风石门回风；工作面沿煤层走向布置，其煤壁处于水平状态，且工作面沿煤层倾斜向下推进；掩护支架支撑于煤层的顶板和底板之间，用于对采空区进行支撑；掘采机和挖掘机位于工作面；刮板输送机位于工作面，用于将掘采机转运来的煤运送至运输巷。本发明主要用于急倾斜厚煤层的机械化开采。

Description

急倾斜厚煤层机械化采煤系统及采煤方法

技术领域

本发明涉及采煤技术领域，尤其涉及一种急倾斜厚煤层机械化采煤系统及采煤方法。

背景技术

急倾斜煤层储量在我国煤炭总储量中占有较大比例，尤其是急倾斜厚煤层，其焦煤、无烟煤等稀有煤种占比较大且煤质优良，是冶金、化工等行业必不可少的原料，因此，急倾斜厚煤层开采方法的研究对我国煤炭工业的可持续发展具有重要意义。

目前，对于急倾斜厚煤层的开采所采用的常用方法包括巷柱式采煤法和水平分段放顶采煤法等，但是，在采用上述方法开采煤层时，因煤层倾角较大、采高较大，而难以实现机械化作业，且开采工作面通风条件较差，不利于工作人员长期作业，导致工作面的产量较低、开采效率较低且采煤安全性低。

发明内容

有鉴于此，本发明实施例提供一种急倾斜厚煤层机械化采煤系统及采煤方法，主要目的是提高采煤工作面的产量、开采效率以及采煤安全性。

为达到上述目的，本发明主要提供如下技术方案：

一方面，本发明实施例提供了一种急倾斜厚煤层机械化采煤系统，包括：

工作面、运输巷、回风巷、掩护支架、掘采机、挖掘机和刮板输送机；

所述运输巷和所述回风巷倾斜布置于所述工作面两侧，所述运输巷和所述回风巷的一端分别与所述工作面连通，所述回风巷的另一端通过回风石门回风；

所述工作面沿煤层走向布置，所述工作面的煤壁处于水平状态，且所述工作面沿煤层倾斜向下推进；

所述掩护支架支撑于煤层的顶板和底板之间，用于对采空区进行支撑；

所述掘采机和所述挖掘机位于所述工作面，所述挖掘机用于在所述工作面的一端挖掘缺口，所述掘采机用于通过所述缺口向所述工作面的另一端推进采煤；

所述刮板输送机位于所述工作面，用于将所述掘采机转运来的煤运送至所述运输巷。

具体地，所述掩护支架的数量为多个，多个所述掩护支架并排支撑于所述煤层的顶板和底板之间；

所述掩护支架包括推移千斤顶和与所述推移千斤顶连接的推移托梁，多个所述掩护支架的推移托梁并排布置并延伸至所述运输巷；

所述刮板输送机设置于多个所述掩护支架的推移托梁上。

具体地，所述掩护支架包括底座和通过可伸缩立柱与所述底座连接的带伸缩梁顶梁，所述带伸缩梁顶梁用于在所述掘采机采煤后伸出，以对煤层顶板进行支护。

具体地，所述运输巷内设置有沿其长度方向布置的溜槽，所述溜槽的入口端与所述刮板输送机的卸料端相对，所述溜槽用于接收所述刮板输送机转运来的煤。

进一步地，该急倾斜厚煤层机械化采煤系统还包括：运输大巷、运输上山、运输平巷和运输石门；

所述运输大巷位于所述工作面的下部，且与所述运输巷连通；

所述运输平巷位于所述工作面的上部，且通过所述运输石门与所述工作面连通；

所述运输上山倾斜布置，且其一端与所述运输大巷连通，另一端与所述运输平巷连通。

具体地，所述运输上山的截面面积大于或等于10平方米，且其倾斜角度为25度。

进一步地，该急倾斜厚煤层机械化采煤系统还包括：

硐室，所述硐室与所述运输巷连通。

具体地，所述工作面为采用全部垮落法管理顶板的工作面。

另一方面，本发明实施例还提供一种急倾斜厚煤层机械化采煤方法，应用于前述的急倾斜厚煤层机械化采煤系统，所述工作面具有相对的第一端和第二端，所述方法包括：

所述挖掘机在所述工作面的第一端挖掘第一缺口；

所述掘采机在所述第一缺口内朝向所述工作面的第二端推进采煤，并且，所述挖掘机在所述工作面的第一端挖掘第二缺口；

所述掘采机在所述第二缺口内朝向所述工作面的第二端推进采煤，以此类推，直至完成采煤过程。

借由上述技术方案，本发明急倾斜厚煤层机械化采煤系统及采煤方法至少具有以下有益效果：

本发明实施例提供的采煤系统，应用于急倾斜厚煤层的开采，通过将工作面设置为沿煤层走向布置，工作面的煤壁处于水平状态，使得采煤作业可以在水平工作面上顺利地进行，实现了机械化采煤作业，且通过掘采机和挖掘机相互配合采煤，有效提高了工作面产量和开采效率；而工作面沿煤层倾斜向下推进，避免了煤和矸石的冒落，从而避免了对工作人员造成伤害，同时，风流可以由运输巷进入，在经过工作面后，由回风巷和回风石门回风，从而形成工作面的通风系统，提高了工作面的通风条件，利于工作人员长期作业，提高了采煤安全性；此外，通过掩护支架对采空区提供支撑，刮板输送机用于将掘采机转运来的煤运送至运输巷，从而实现了采煤过程。

本发明实施例提供的采煤方法，应用于前述的采煤系统，通过挖掘机在工作面的第一端挖掘第一缺口，再由掘采机在第一缺口内朝向工作面的第二端推进采煤，与此同时，挖掘机再在工作面的第一端挖掘第二缺口，使得掘采机在采煤至工作面的第二端后，可以直接在第二缺口内继续朝向工作面的第二端推进采煤，依次类推，实现工作面沿煤层倾斜向下推进，且每层采煤过程均为水平方向的采煤过程，直至完成采煤过程，实现了机械化采煤作业，提高了工作面产量、开采效率和采煤安全性。而且，挖掘机挖掘缺口作业可以与掘采机采煤作业同时进行，使得掘采机完成一层采煤作业后能够立即进行下一层采煤作业，进一步提高了工作面开采效率。

附图说明

图1为本发明实施例提供的一种急倾斜厚煤层机械化采煤系统的结构示意图；

图2为图1中掘采机和挖掘机配合采煤的结构示意图；

图3为图2中A-A向剖视图；

图4为本发明实施例提供的一种急倾斜厚煤层机械化采煤方法的流程图。

具体实施方式

为更进一步阐述本发明为达成预定发明目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及较佳实施例，对本发明申请的急倾斜厚煤层机械化采煤系统及采煤方法的具体实施方式、结构、特征及其功效进行详细说明。在下述说明中，不同的“一实施例”或“实施例”指的不一定是同一实施例。此外，一或多个实施例中的特定特征、结构、或特点可由任何合适形式组合。

如图1、图2和图3所示，本发明实施例提供了一种急倾斜厚煤层机械化采煤系统，包括工作面1、运输巷11、回风巷12、掩护支架2、掘采机3、挖掘机4和刮板输送机5；运输巷11和回风巷12倾斜布置于工作面1两侧，运输巷11和回风巷12的一端分别与工作面1连通，回风巷12的另一端通过回风石门17向外回风；工作面1沿煤层走向布置，工作面1的煤壁处于水平状态，且工作面1沿煤层倾斜向下推进；多个掩护支架2并排支撑于煤层的顶板和底板之间，用于对采空区进行支撑；掘采机3和挖掘机4位于工作面1，所述挖掘机4用于在工作面1的一端挖掘缺口，所述掘采机3用于通过缺口向工作面1的另一端推进采煤；刮板输送机5位于工作面1，用于将掘采机3转运来的煤运送至运输巷11。

该急倾斜厚煤层机械化采煤系统，适用于煤层厚度在3至8米的急倾斜厚煤层的开采，其工作面1沿煤层走向水平布置，且工作面1沿煤层倾斜向下推进，避免了工作面1沿倾斜布置所带来的大倾角工作面1导致采煤机械爬坡割煤难度较大，以及掩护支架2难以稳定的问题，还避免了煤和矸石的冒落，具体地，工作面1的长度可以根据产量需求和投资力度而定，一般可以在150至400米之间进行选择；掩护支架2支撑在煤层的顶板和底板之间，且前方有实体煤支撑，使得掩护支架2可以稳定状态对采空区进行稳固支撑；而工作面1的通风系统可以由运输巷11、工作面1本身、回风巷12和回风石门17构成，且运输巷11和回风巷12倾斜布置，使得风流可以由运输巷11进入工作面1，在经过工作面1后，通过回风巷12和回风石门17回风，实现了工作面1的有效通风，进一步保证了采煤安全性；同时，工作面1由掘采机3进行连续采煤，并辅以挖掘机4在工作面1端部挖掘缺口，及时地为掘采机3下一个循环采煤创造条件，从而实现高效率的机械化采煤；工作面1采出的煤炭可以由刮板输送机5直接卸入运输巷11运出。

本发明实施例提供的采煤系统，应用于急倾斜厚煤层的开采，通过将工作面设置为沿煤层走向布置，工作面的煤壁处于水平状态，使得采煤作业可以在水平工作面上顺利地进行，实现了机械化采煤作业，且通过掘采机和挖掘机相互配合采煤，有效提高了工作面产量和开采效率；而工作面沿煤层倾斜向下推进，避免了煤和矸石的冒落，从而避免了对工作人员造成伤害，同时，风流可以由运输巷进入，在经过工作面后，由回风巷和回风石门17回风，从而形成工作面的通风系统，提高了工作面的通风条件，利于工作人员长期作业，提高了采煤安全性；此外，通过掩护支架对采空区提供支撑，刮板输送机用于将掘采机转运来的煤运送至运输巷，从而实现了采煤过程。

具体地，参见2和图3，掩护支架2数量可以为多个，多个掩护支架2可以并排支撑在煤层的顶板和底板之间，以对工作面1进行稳固支护；且掩护支架2可以包括与底座连接的推移千斤顶21和与推移千斤顶21连接的推移托梁22，多个掩护支架2的推移托梁22并排布置并延伸至运输巷11；刮板输送机5设置于多个掩护支架2的推移托梁22上。其中，液压掩护支架2的移设可通过推移千斤顶21和推移托梁22来实现，而且，通过将刮板输送机5设置在多个掩护支架2的推移托梁22上，且多个推移托梁22延伸至运输巷11，不仅使得刮板输送机5可以随着掩护支架2的移设而移动，从而使得刮板输送机5可以随时接收来自掘采机3转运来的煤，并及时地卸入运输巷11运出，便于采煤作业的完成，还可以简化工作面1的采煤机械设备，使得工作面1更加整洁，便于管理。

具体地，参见图3，掩护支架2可以包括底座23和通过可伸缩立柱24与底座23连接的带伸缩梁顶梁25，该带伸缩梁顶梁25用于在掘采机3采煤后伸出，以对煤层顶板进行支护。当掘采机3采煤以后，煤层顶板悬露，此时，可以控制掩护支架2的可伸缩梁25伸出，以及时支护煤层顶板。而且，掩护支架2可通过可伸缩立柱24的伸缩在支架与采空区矸石的重力作用下实现前移和支撑。

具体地，运输巷11内设置有沿其长度方向布置的溜槽(图中未示出)，该溜槽的入口端与刮板输送机5的卸料端相对，该溜槽用于接收刮板输送机5转运来的煤。由于运输巷11倾斜布置，因此，通过在运输巷11内设置沿其长度方向布置的溜槽，并将溜槽的入口端与刮板输送机5的卸料端相对，可以使得从刮板输送机5卸下来的煤在重力作用下通过溜槽自动溜出运输巷11，便于煤炭的转运。

为了布置工作面1，参见图1，该急倾斜厚煤层机械化采煤系统还包括运输大巷13、运输上山14、运输平巷15和运输石门16；运输大巷13位于工作面1的下部，且与运输巷11连通；运输平巷15位于工作面1的上部，且通过运输石门16与工作面1连通；运输上山14倾斜布置，且其一端与运输大巷13连通，另一端与运输平巷15连通。也就是说，为了布置所述的工作面1，可以从开采水平开始，在煤层底板岩层或邻近煤层中，掘进倾斜布置的运输上山14，直至采煤区域的上部边界，然后平行于开采煤层掘运输平巷15，再从运输平巷15掘运输石门16直达开采煤层，最后在工作面1位置掘开采切眼并和运输巷11和回风巷12连通。此时，即可通过运输大巷13、运输上山14、运输平巷15和运输石门16将掩护支架2、刮板输送机5、掘采机3和挖掘机4等设备运送至工作面1，并在工作面1切眼里完成所有设备的安装，从而完成工作面1的布置。而且，当该工作面1采煤完毕后，即可将该工作面1内的设备拆除，并通过运输上山14、运输平巷15和运输石门16运送至另一个工作面1切眼进行安装，以实现下一个工作面1的采煤作业。其中，运输上山14的截面面积应不小于10平方米，且其倾斜角度可以为25度，以便于采煤设备的运输。

进一步地，参见图1，急倾斜厚煤层机械化采煤系统还包括硐室111，该硐室111与运输巷11连通。工作面1的变电站和掩护支架2的乳化液泵站等设备可以布置在硐室111里，以便于采煤设备的放置。

具体地，工作面1可以为采用全部垮落法管理顶板的工作面1。顶板垮落即为随着工作面1向下推进，上部采空区内顶板岩石发生周期性自然垮冒，在这种顶板管理方法的工作面1内采煤，上方垮冒的矸石堆落在掩护支架2上方，可以推移掩护支架2向前移动，而且，顶板垮落后破碎岩石的体积膨胀还可以填充采空区，从而减轻工作面1压力，防止对工作面1产生不良影响。

如图4所示，并参考图2，本发明实施例还提供了急倾斜厚煤层机械化采煤方法，应用于前述的急倾斜厚煤层机械化采煤系统，该系统中工作面1具有相对的第一端和第二端，所述方法包括：

101、所述挖掘机在所述工作面的第一端挖掘第一缺口。

通过挖掘机4在工作面1的第一端挖掘第一缺口，且挖掘机4挖下的煤可以装入刮板输送机5，由刮板输送机5直接卸入运输巷11的溜槽内运出。

102、所述掘采机在所述第一缺口内朝向所述工作面的第二端推进采煤，并且，所述挖掘机在所述工作面的第一端挖掘第二缺口。

通过挖掘机4为掘采机3所挖掘的第一缺口，使得掘采机3可以在第一缺口内朝向工作面1的第二端推进采煤，且掘采机3采下的煤亦可以装入刮板输送机5，由刮板输送机5直接卸入运输巷11的溜槽内运出；而且，在掘采机3推进采煤的同时，挖掘机4可以在工作面1的第一端挖掘第二缺口，具体可以在第一缺口内挖掘该第二缺口，以便于掘采机3完成该层采煤作业后能够立即在第二缺口内进行下一层采煤作业，以提高工作面1开采效率。

103、所述掘采机在所述第二缺口内朝向所述工作面的第二端推进采煤，以此类推，直至完成采煤过程。

通过挖掘机4为掘采机3所挖掘的第二缺口，使得掘采机3可以在第二缺口内继续朝向工作面1的第二端推进采煤，且掘采机3采下的煤亦可以装入刮板输送机5，由刮板输送机5直接卸入运输巷11的溜槽内运出，与此同时，挖掘机4可以在第二缺口内挖掘第三缺口，待掘采机3完成该层采煤作业后能够立即通过第三缺口进行下一层采煤作业，依次类推，直至高效率地完成采煤过程。

本发明实施例提供的采煤方法，应用于前述的采煤系统，通过挖掘机在工作面的第一端挖掘第一缺口，再由掘采机在第一缺口内朝向工作面的第二端推进采煤，与此同时，挖掘机再在工作面的第一端挖掘第二缺口，使得掘采机在采煤至工作面的第二端后，可以直接在第二缺口内继续朝向工作面的第二端推进采煤，依次类推，实现工作面沿煤层倾斜向下推进，且每层采煤过程均为水平方向的采煤过程，直至完成采煤过程，实现了机械化采煤作业，提高了工作面产量、开采效率和采煤安全性。而且，挖掘机挖掘缺口作业可以与掘采机采煤作业同时进行，使得掘采机完成一层采煤作业后能够立即进行下一层采煤作业，进一步提高了工作面开采效率。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，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揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，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以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (9)

1.一种急倾斜厚煤层机械化采煤系统，其特征在于，包括：

工作面、运输巷、回风巷、掩护支架、掘采机、挖掘机和刮板输送机；

所述运输巷和所述回风巷倾斜布置于所述工作面两侧，所述运输巷和所述回风巷的一端分别与所述工作面连通，所述回风巷的另一端通过回风石门回风；

所述工作面沿煤层走向布置，所述工作面的煤壁处于水平状态，且所述工作面沿煤层倾斜向下推进；

所述掩护支架支撑于煤层的顶板和底板之间，用于对采空区进行支撑；

所述掘采机和所述挖掘机位于所述工作面，所述挖掘机用于在所述工作面的一端挖掘缺口，所述掘采机用于通过所述缺口向所述工作面的另一端推进采煤；

所述刮板输送机位于所述工作面，用于将所述掘采机转运来的煤运送至所述运输巷。

2.根据权利要求1所述的急倾斜厚煤层机械化采煤系统，其特征在于，

所述掩护支架的数量为多个，多个所述掩护支架并排支撑于所述煤层的顶板和底板之间；

所述掩护支架包括推移千斤顶和与所述推移千斤顶连接的推移托梁，多个所述掩护支架的推移托梁并排布置并延伸至所述运输巷；

所述刮板输送机设置于多个所述掩护支架的推移托梁上。

3.根据权利要求1所述的急倾斜厚煤层机械化采煤系统，其特征在于，

所述掩护支架包括底座和通过可伸缩立柱与所述底座连接的带伸缩梁顶梁，所述带伸缩梁顶梁用于在所述掘采机采煤后伸出，以对煤层顶板进行支护。

4.根据权利要求1所述的急倾斜厚煤层机械化采煤系统，其特征在于，

所述运输巷内设置有沿其长度方向布置的溜槽，所述溜槽的入口端与所述刮板输送机的卸料端相对，所述溜槽用于接收所述刮板输送机转运来的煤。

5.根据权利要求1所述的急倾斜厚煤层机械化采煤系统，其特征在于，还包括：运输大巷、运输上山、运输平巷和运输石门；

所述运输大巷位于所述工作面的下部，且与所述运输巷连通；

所述运输平巷位于所述工作面的上部，且通过所述运输石门与所述工作面连通；

所述运输上山倾斜布置，且其一端与所述运输大巷连通，另一端与所述运输平巷连通。

6.根据权利要求5所述的急倾斜厚煤层机械化采煤系统，其特征在于，

所述运输上山的截面面积大于或等于10平方米，且其倾斜角度为25度。

7.根据权利要求1所述的急倾斜厚煤层机械化采煤系统，其特征在于，还包括：

硐室，所述硐室与所述运输巷连通。

8.根据权利要求1所述的急倾斜厚煤层机械化采煤系统，其特征在于，

所述工作面为采用全部垮落法管理顶板的工作面。

9.一种急倾斜厚煤层机械化采煤方法，应用于如权利要求1至8中任一项所述的急倾斜厚煤层机械化采煤系统，其特征在于，所述工作面具有相对的第一端和第二端，所述方法包括：

所述挖掘机在所述工作面的第一端挖掘第一缺口；

所述掘采机在所述第一缺口内朝向所述工作面的第二端推进采煤，并且，所述挖掘机在所述工作面的第一端挖掘第二缺口；

所述掘采机在所述第二缺口内朝向所述工作面的第二端推进采煤，以此类推，直至完成采煤过程。