CN108643911B - 一种倾斜或急倾斜薄矿体悬臂式掘进机落矿连续采矿方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种倾斜或急倾斜薄矿体机械落矿连续采矿方法，掘进机机械落矿、采空区充填、采场运搬及支护作业等围绕单个采矿作业面的采矿工艺都实现了平行作业，通过移动转运矿仓实现了连续出矿，掘进机在矿体端部通过Y字形采准结构转层调头，不走回头路，无切割工程且不留设点柱、间柱，仅应用可切割性良好的玻璃纤维锚杆和网片进行支护，除尘风机、移动变电站等不进入采场，均在采准工程中移设。使采切工程、各采矿工艺及设备动力供给后配套与机械落矿效率相互匹配，提高了工艺连续性，最大限度的发挥了掘进机效率，根本上改变了爆破落矿的采矿形式；机械化程度高，大幅减少作业人员、降低劳动强度，空区暴露时间短，提高矿山本质安全；高度集约化的平行作业，掘进速度快，生产效率高，落矿成本低。

Description

一种倾斜或急倾斜薄矿体悬臂式掘进机落矿连续采矿方法

技术领域

本发明涉及一种采矿方法，尤其涉及一种倾斜或急倾斜薄矿体悬臂式掘进机落矿连续采矿方法。

背景技术

煤炭通过机械破岩实现了连续开采，人们开始思考并提出以连续切割矿岩设备来取代基于爆破的金属矿采矿技术思路。悬臂式掘进机是煤巷掘进常用的机械设备，在应用形式上具备与金属非金属矿山开采结合的基础，但一方面由于设备自身受破岩硬度限制(一般f≤8)，另一方金属非金属矿体产状不规则，掘进机的应用与采矿方法、采切工程、采矿工艺不匹配，缺少技术支撑，所以机械切割破岩采矿设备在金属非金属矿山暂未得到广泛推广。在倾斜或急倾斜薄矿体钻爆法采矿中，作业不连续、工艺复杂，特别是当矿体软弱破碎、不稳固的条件下，安全作业条件差，支护作业量大，机械化程度低，生产能力受限，作业成本高。

随着行业及社会环境的变化，矿山对机械化作业产生强烈的内在需求，机械破岩是未来采矿作业中的重要发展趋势，将在矿山安全高效减人集约化开采中发挥重要作用。而针对倾斜或急倾斜薄矿体机械落矿，还存在悬臂式掘进机在倾斜或急倾斜薄矿体开采中各采矿工艺、采切工程相互融合、匹配的技术空白，难以解决不稳固倾斜或急倾斜薄矿体开采特别是机械落矿连续采矿的难题。

发明内容

本发明的目的是提供一种倾斜或急倾斜薄矿体悬臂式掘进机落矿连续采矿方法。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

本发明的倾斜或急倾斜薄矿体悬臂式掘进机落矿连续采矿方法，包括：

围绕单个采矿作业面实施的整套采矿方法均在同一时间内实现平行作业，整套采矿方法包括机械落矿、采空区充填、出矿及支护作业；

掘进机在矿体端部转移至上部分层开采时通过Y字形采准工程进行转层和调头，Y字形转层采准工程的转弯半径≥6m，Y字形采准工程长约17m～22m，掘进机在Y字形转层采准工程中，前进两次、后退一次完成调头，Y字形转层采准工程起坡坡度在10°～15°之间均可保证设备顺利转层；

通过端部转层，掘进机在薄矿体内岩走向掘进时，无需切割工程，掘进机在矿体中央，沿走向从矿体一端单向掘进至另一端，矿体内不留设点柱和间柱，掘进机在同一作业水平内不进行调头和转层；掘进机在同一回采条带或回采水平内始终保持前进、不后退；

适用于2m～6m的矿体宽度，根据矿体产状的变化，全断面掘进的结构参数随时在2m～6m宽、2m～5m高的范围内切换；

掘进机在采矿的过程中，提出将移动转运矿仓作为掘进机与无轨矿车间的矿石转运设备的出矿方法，使掘进机落矿矿石流与矿车间断式运输有效衔接，实现了连续出矿；

在落矿、出矿作业的同时，应用可切割性能良好的玻璃纤维锚杆和网片联合支护采场顶板及边帮，玻璃纤维锚杆长度1.5m～2.2m，矿体宽度上每排布置2根，排距1.5m；

采矿作业中，与掘进机配套的移动变电站仅需在脉外分段巷道内进行移设，不进入采场，通过分层联道架设电缆并进入采场为设备供电，除尘风机布置在分段联道或分段平巷内，不进入采场，通过风筒送至掘进掌子面。

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倾斜或急倾斜薄矿体机械落矿连续采矿方法，掘进机单向推进、端部转层、多工艺平行作业、短流程连续集中强化开采的采矿方法，其破岩效率高、围岩扰动小，设备移运方便，连续出矿、无须切割工程，填补了悬臂式掘进机在倾斜或急倾斜薄矿体开采中各采矿工艺、采切工程相互融合、匹配的技术空白，解决了不稳固倾斜或急倾斜薄矿体开采特别是机械落矿连续采矿的难题。

附图说明

图1为本发明实施例提供的倾斜或急倾斜薄矿体悬臂式掘进机落矿连续采矿方法布置示意图。

图2为图1的A-A剖面图。

图3a、图3b分别为本发明实施例中Y字形转层采准结构正视图和B-B横剖面图。

图4为本发明实施例中移动转运矿仓在掘进机与无轨矿车间过渡出矿方案图。

图中：

1悬臂式掘进机或连采机，2无轨移动转运矿仓，3充填体，4充填挡墙，5充填井，6溜井，7顶(底)柱，8无轨矿车，9材料行人巷道，10中段平巷，11分层联道，12分段平巷，13矿体，14设备转层联道，15玻璃纤维锚杆支护。

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。本发明实施例中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。

本发明的倾斜或急倾斜薄矿体悬臂式掘进机落矿连续采矿方法，其较佳的具体实施方式是：

包括：

围绕单个采矿作业面实施的整套采矿方法均在同一时间内实现平行作业，整套采矿方法包括机械落矿、采空区充填、出矿及支护作业；

掘进机在矿体端部转移至上部分层开采时通过Y字形采准工程进行转层和调头，Y字形转层采准工程的转弯半径≥6m，Y字形采准工程长约17m～22m，掘进机在Y字形转层采准工程中，前进两次、后退一次完成调头，Y字形转层采准工程起坡坡度在10°～15°之间均可保证设备顺利转层；

通过端部转层，掘进机在薄矿体内岩走向掘进时，无需切割工程，掘进机在矿体中央，沿走向从矿体一端单向掘进至另一端，矿体内不留设点柱和间柱，掘进机在同一作业水平内不进行调头和转层；掘进机在同一回采条带或回采水平内始终保持前进、不后退；

适用于2m～6m的矿体宽度，根据矿体产状的变化，全断面掘进的结构参数随时在2m～6m宽、2m～5m高的范围内切换；

掘进机在采矿的过程中，提出将移动转运矿仓作为掘进机与无轨矿车间的矿石转运设备的出矿方法，使掘进机落矿矿石流与矿车间断式运输有效衔接，实现了连续出矿；

在落矿、出矿作业的同时，应用可切割性能良好的玻璃纤维锚杆和网片联合支护采场顶板及边帮，玻璃纤维锚杆长度1.5m～2.2m，矿体宽度上每排布置2根，排距1.5m；

采矿作业中，与掘进机配套的移动变电站仅需在脉外分段巷道内进行移设，不进入采场，通过分层联道架设电缆并进入采场为设备供电，除尘风机布置在分段联道或分段平巷内，不进入采场，通过风筒送至掘进掌子面。

该连续采矿方法的具体步骤如下：

(1)根据倾斜或急倾斜矿体上下盘开拓形式，在布置开拓系统的一侧，按照无轨矿车出矿行走的爬坡能力和一个分段服务3～4个掘进分层的要求，布置分段巷道，在分段巷道内每隔30m～60m开口掘进通达矿体的分层联道，沿走向将矿体划分为若干个采场，人员进出、材料运输、出矿、通风、供电等通过分段平巷与分层联道进入采场，在布置开拓系统的一侧，掘进中段溜井、通风天井，干式充填时需掘进废石溜井，溜井与分段巷道联通；

(2)分段巷道延伸至矿体的两端，分段巷道向矿体两端分别掘进分层联道，用于在矿体端部形成供掘进机转层的Y字形采准空间，掘进机在Y字形采准空间内，由下部分层转移到上部分层后，需要先将下部分层与上部分层联通的部分采准工程进行充填，满足强度要求后，暂时停留在上部分层的掘进机再开机投入采矿作业；

(3)掘进机由中段巷道从矿体一端单向掘进至另一端，矿岩受掘进机冲击截割掉落后，掘进机将掉落的矿石输送至后面的移动转运矿仓，移动转运矿仓跟随掘进机同步移动，移动转运矿仓再将矿石倒运至无轨矿车，出矿作业的同时掘进机保持前进落矿。冲击截割掉落的大块矿岩，通过手钻或风镐进行二次破碎，应用除尘风机进行掌子面通风除尘，除尘风机布置在分层联道或分段巷道内，通过风筒送入掘进掌子面，

(4)掘进机回采完一个采场，随即对采场空区进行充填，充填作业的同时掘进机保持前进落矿，掘进机作业掌子面超前于充填挡墙架设点20m～30m距离，为出矿、人行、支护、材料运输等留有充足的作业空间，充填挡墙位置应将分层联道口的位置避让出来，使分层联道与正在回采的采场联通，掘进机巷式开采时，根据充填工艺要求，沿走向每隔30m～60m进行分段充填作业，充填体可不接顶；

(5)各采矿工艺与机械落矿效率相互匹配，极大的发挥了设备掘进效率：通过将充填作业与掘进机落矿进行平行作业，将矿石运搬变为连续的出矿方法，同时掘进机端部转层、不走回头路，采空区暴露4天时间即可进行充填作业，不用进行加强支护和单体液压支柱回柱，掘进机落矿后，对暴露的顶板进行玻璃纤维锚杆和网片支护，玻璃纤维锚杆长度1.5m～2.2m，矿体宽度上每排布置2根，排距1.5m；

(6)与掘进机配套的移动变电站在分段巷道内进行移设，通过分层联道架设电缆并进入采场为设备供电。每回采完一个采场，改接电一次。

本发明的倾斜或急倾斜薄矿体悬臂式掘进机落矿连续采矿方法，掘进机单向推进、端部转层、多工艺平行作业、短流程连续集中强化开采的采矿方法，其破岩效率高、围岩扰动小，设备移运方便，连续出矿、无须切割工程，解决了悬臂式掘进机在倾斜或急倾斜薄矿体机械落矿开采中各采矿工艺和相关采切工程不匹配的技术难题，实现了倾斜或急倾斜薄矿体的安全高效经济开采，解决了破碎不稳固倾斜或急倾斜薄矿体开采难题。

该倾斜或急倾斜薄矿体机械落矿连续采矿方法的有益效果是：

(1)基于机械落矿设备，创新采矿方法与工艺

采矿方法的创新根本上是采矿机械的变革和进步，掘进机机械落矿本身就是采矿方法的创新。掘进机在采掘掌子面截割形成连续的矿石流，根本上改变了爆破落矿的工艺形式，围绕掘进机落矿，需要出矿、充填、支护、供电、通风等各采矿工艺环节的匹配和融合，是采矿方法和采矿工艺的整体提升。

(2)机械化程度高，大幅减少作业人员、降低劳动强度，提高矿山本质安全

通过短流程、采矿工艺的融合与匹配，缩短采空区暴露时间，将安全措施的制定定位在针对掘进机的使用进行完善和日常管理。掘进机机械落矿依靠设备破岩，无需爆破落矿中的打眼、装药、连线、起爆等工序和相关作业人员；掘进机落矿破岩效率高、围岩扰动小，支护效能高，起到了减人增效和提高矿山本质安全性的作用。

(3)高度集约化的平行作业，掘进速度快，生产效率高，落矿成本低

解决了掘进机在倾斜或急倾斜薄矿体应用中，与采切工程、采矿方法和工艺匹配的问题，实现了落矿、出矿、充填、支护等主要工艺的平行作业，发挥了掘进机机械落矿的作用，生产效率高，回采周期短，技术经济指标优良。

具体实施例：

如图1至图4所示，其具体步骤如下：

(1)沿矿体13走向每隔30m～60m划分采场，中段高度40m～70m，应用掘进机自下而上回采。在矿体下盘布置充填井5、溜井6(矿石溜井、废石溜井)和中段平巷10、分段平巷12。按照无轨矿车8出矿行走的爬坡能力和一个分段平巷12服务3～4个掘进分层的要求，自分段平巷12掘进分层联道11通达矿体，供行人、材料运输、供电、出矿、通风等。

(2)掘进机1从矿体13一端向另一端掘进，在同一分层内设备部调头，在端部通过设备转层联道14转层调头，进入上部分层。

(3)掘进机1机械落矿将矿石装入无轨移动转运矿仓2，完成矿石的缓存，移动矿仓2内的矿石通过无轨矿车8运搬处采场倒入溜井6，实现了出矿工艺的连续作业。

(4)图1中L距离为20m～30m，为出矿、人行、支护、材料运输等留出充足的作业空间，其他已采空区进行充填的同时掘进机继续采矿作业；充填挡墙4应将分层联道11口的位置让出来，使联道11与正在回采的采场联通。

(5)与掘进机1配套的移动变电站在分段巷道12内进行移设，通过分层联道11架设电缆并进入采场为设备供电。每回采完一个采场，改接电一次。掘进后对暴露顶板及边帮进行玻璃纤维锚杆支护15。

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 (2)

1.一种倾斜或急倾斜薄矿体悬臂式掘进机落矿连续采矿方法，其特征在于，包括：

围绕单个采矿作业面实施的整套采矿方法均在同一时间内实现平行作业，整套采矿方法包括机械落矿、采空区充填、出矿及支护作业；

掘进机在矿体端部转移至上部分层开采时通过Y字形采准工程进行转层和调头，Y字形转层采准工程的转弯半径≥6m，Y字形采准工程长约17m～22m，掘进机在Y字形转层采准工程中，前进两次、后退一次完成调头，Y字形转层采准工程起坡坡度在10°～15°之间均能保证设备顺利转层；

通过端部转层，掘进机在薄矿体内岩走向掘进时，无需切割工程，掘进机在矿体中央，沿走向从矿体一端单向掘进至另一端，矿体内不留设点柱和间柱，掘进机在同一作业水平内不进行调头和转层；掘进机在同一回采条带或回采水平内始终保持前进、不后退；

适用于2m～6m的矿体宽度，根据矿体产状的变化，全断面掘进的结构参数随时在2m～6m宽、2m～5m高的范围内切换；

掘进机在采矿的过程中，提出将移动转运矿仓作为掘进机与无轨矿车间的矿石转运设备的出矿方法，使掘进机落矿矿石流与矿车间断式运输有效衔接，实现了连续出矿；

在落矿、出矿作业的同时，应用能切割性能良好的玻璃纤维锚杆和网片联合支护采场顶板及边帮，玻璃纤维锚杆长度1.5m～2.2m，矿体宽度上每排布置2根，排距1.5m；

采矿作业中，与掘进机配套的移动变电站仅需在脉外分段巷道内进行移设，不进入采场，通过分层联道架设电缆并进入采场为设备供电，除尘风机布置在分段联道或分段平巷内，不进入采场，通过风筒送至掘进掌子面。

2.根据权利要求1所述的倾斜或急倾斜薄矿体悬臂式掘进机落矿连续采矿方法，其特征在于其，该连续采矿方法的具体步骤如下：

(1)根据倾斜或急倾斜矿体上下盘开拓形式，在布置开拓系统的一侧，按照无轨矿车出矿行走的爬坡能力和一个分段服务3～4个掘进分层的要求，布置分段巷道，在分段巷道内每隔30m～60m开口掘进通达矿体的分层联道，沿走向将矿体划分为若干个采场，人员进出、材料运输、出矿、通风、供电通过分段平巷与分层联道进入采场，在布置开拓系统的一侧，掘进中段溜井、通风天井，干式充填时需掘进废石溜井，溜井与分段巷道联通；

(2)分段巷道延伸至矿体的两端，分段巷道向矿体两端分别掘进分层联道，用于在矿体端部形成供掘进机转层的Y字形采准空间，掘进机在Y字形采准空间内，由下部分层转移到上部分层后，需要先将下部分层与上部分层联通的部分采准工程进行充填，满足强度要求后，暂时停留在上部分层的掘进机再开机投入采矿作业；

(3)掘进机由中段巷道从矿体一端单向掘进至另一端，矿岩受掘进机冲击截割掉落后，掘进机将掉落的矿石输送至后面的移动转运矿仓，移动转运矿仓跟随掘进机同步移动，移动转运矿仓再将矿石倒运至无轨矿车，出矿作业的同时掘进机保持前进落矿，冲击截割掉落的大块矿岩，通过手钻或风镐进行二次破碎，应用除尘风机进行掌子面通风除尘，除尘风机布置在分层联道或分段巷道内，通过风筒送入掘进掌子面；

(4)掘进机回采完一个采场，随即对采场空区进行充填，充填作业的同时掘进机保持前进落矿，掘进机作业掌子面超前于充填挡墙架设点20m～30m距离，为出矿、人行、支护、材料运输留有充足的作业空间，充填挡墙位置应将分层联道口的位置避让出来，使分层联道与正在回采的采场联通，掘进机巷式开采时，根据充填工艺要求，沿走向每隔30m～60m进行分段充填作业；

(5)各采矿工艺与机械落矿效率相互匹配：通过将充填作业与掘进机落矿进行平行作业，将矿石运搬变为连续的出矿方法，同时掘进机端部转层、不走回头路，采空区暴露4天时间即可进行充填作业，不用进行加强支护和单体液压支柱回柱，掘进机落矿后，对暴露的顶板进行玻璃纤维锚杆和网片支护，玻璃纤维锚杆长度1.5m～2.2m，矿体宽度上每排布置2根，排距1.5m；

(6)与掘进机配套的移动变电站在分段巷道内进行移设，通过分层联道架设电缆并进入采场为设备供电，每回采完一个采场，改接电一次。