CN109488356A - 一种急倾斜煤层临界伪倾斜工作面支护装置 - Google Patents

一种急倾斜煤层临界伪倾斜工作面支护装置 Download PDF

Info

Publication number
CN109488356A
CN109488356A CN201811345964.4A CN201811345964A CN109488356A CN 109488356 A CN109488356 A CN 109488356A CN 201811345964 A CN201811345964 A CN 201811345964A CN 109488356 A CN109488356 A CN 109488356A
Authority
CN
China
Prior art keywords
pseudo
coal
puppet
guided way
coalcutter
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN201811345964.4A
Other languages
English (en)
Inventor
郎丁
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Xian University of Science and Technology
Original Assignee
Xian University of Science and Technology
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Xian University of Science and Technology filed Critical Xian University of Science and Technology
Priority to CN201811345964.4A priority Critical patent/CN109488356A/zh
Publication of CN109488356A publication Critical patent/CN109488356A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E21—EARTH DRILLING; MINING
    • E21D—SHAFTS; TUNNELS; GALLERIES; LARGE UNDERGROUND CHAMBERS
    • E21D23/00—Mine roof supports for step- by- step movement, e.g. in combination with provisions for shifting of conveyors, mining machines, or guides therefor
    • E21D23/0004—Mine roof supports for step- by- step movement, e.g. in combination with provisions for shifting of conveyors, mining machines, or guides therefor along the working face
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E21—EARTH DRILLING; MINING
    • E21F—SAFETY DEVICES, TRANSPORT, FILLING-UP, RESCUE, VENTILATION, OR DRAINING IN OR OF MINES OR TUNNELS
    • E21F13/00—Transport specially adapted to underground conditions
    • E21F13/04—Transport of mined material in gravity inclines; in staple or inclined shafts

Abstract

本发明涉及急倾斜煤层临界伪倾斜工作面支护装置，包括顶梁、底座、导向轨以及推杆，采煤机沿导向轨行走，导向轨通过推杆固定在底座上，伪俯斜工作面的真倾角β大于松散煤体的自然安息角35°，底座底部与伪俯斜工作面的伪斜方向平行，底座与煤壁间底板的自由空间形成溜煤通道；本发明解决了开采设备的倒滑及煤壁片帮问题本发明是针对现行急倾斜煤层长壁综合机械化开采的工作面伪斜布置方式及工作面设备的弊端进行的改进。

Description

一种急倾斜煤层临界伪倾斜工作面支护装置
技术领域
本发明专属于煤炭开采技术领域，具体涉及一种急倾斜煤层临界伪角开采方法及设备。
背景技术
急斜煤层采煤工作面伪斜布置，可变急斜煤层为“缓斜”或“倾斜”工作面开采，提高工作面支护及开采设备的自稳性能、改善作业环境，提高工作面效能及安全效益。
工作面伪斜布置，是急倾斜煤层开采的常用方法之一，其优点是工作面伪斜布置可以减缓工作面倾角，有利于工作面设备防倒防滑。伪斜布置分为伪仰斜布置(进风端头超前回风端头)和伪俯斜布置(回风端头超前进风端头)两种，其中，伪俯斜布置特别有利于防止煤壁片帮。一般情况下，工作面伪俯斜角度为3°-5°，工作面布置的支架、采煤机与刮板输送机均采用具有防倒防滑功能的常规装备。截止目前，国内外仅有四川广能集团李子垭煤矿将常规的液压支架的顶梁进行了改装，改装后支架适应的工作面伪俯斜角最大可达12°，重庆松藻集团逢春矿采用专门设计的异形液压支架使工作面伪俯斜角达到了17°，但煤层厚度只有1.3m。
但当煤层倾角大于55°且煤层厚度大于2.0m时，若仍然采用工作面倾向布置走向推进的长壁开采方法，现行较小的伪斜角度就无法有效解决工作面设备倒滑及煤壁片帮等安全生产难题。
发明内容
现有倾角大于55°、煤层厚度大于2.0m的急倾斜煤层采用传统的工作面伪斜布置方式进行开采时，开采设备的倒滑及煤壁片帮问题不能有效解决，为了解决该技术问题，本发明提供一种急倾斜煤层临界伪倾斜工作面支护装置，本发明是针对现行急倾斜煤层长壁综合机械化开采的工作面伪斜布置方式及工作面设备的弊端进行的改进。
本发明的技术解决方案为：
一种急倾斜煤层临界伪倾斜工作面支护装置，其特殊之处在于：
顶梁、底座、导向轨以及推杆，采煤机沿导向轨行走，所述导向轨通过推杆固定在底座上，伪俯斜工作面的真倾角β大于松散煤体的自然安息角35°，所述底座底部与伪俯斜工作面的伪斜方向平行，底座底部形成溜煤通道；
伪俯斜工作面的形成：沿煤层倾斜方向分别掘进回风巷道与运输巷道，回风巷道端头超前运输巷道端头，将回风巷道端头与运输巷道端头之间掘通形成伪俯斜工作面，保证回风巷道端头超前运输巷道端头的距离与伪俯斜工作面真倾斜方向的长度l相等，形成伪俯斜工作面与煤层走向方向呈45°布置。
进一步的，所述导向轨与伪俯斜工作面伪斜方向平行。
进一步的，所述工作面支护装置还包括采煤机辅助导向组件，所述采煤机辅助导向组件包括设置在采煤机上的悬臂定向轮，以及设置在顶梁上的悬吊导向轨，所述悬臂定向轮与悬吊导向轨相适配。
进一步的，伪俯斜工作面与煤层走向方向呈45°布置，所述底座靠近煤壁的一侧与运输巷道呈45°夹角。
进一步的，悬臂定向轮为伸缩式。
本发明具有的有益效果：
1)采用本发明所提供的支护装置，能够在急倾斜伪俯斜开采的伪斜角由目前最大的17°改变为45°时，可有效防止工作设备的倒滑，同时伪俯斜开采可有效防止煤壁片帮。
2)本发明提供了一种用于急倾斜煤层临界伪斜角开采的异形液压支架，通过将顶梁与底座调整为非规则的平行四边形，实现了顶梁与煤壁的良好贴合，解决了传统支架在伪斜开采过程中存在的端面空顶面积大的问题。
3)本发明取消了中部溜槽，但依然实现了破碎煤体的自溜运输，从根本上解决了伪俯斜开采推溜困难的问题，同时节约了工作面装备费用及开采设备的能耗。
4)本发明采用采煤机行走轨道与支架顶梁悬吊导向轨相结合的方法，实现了采煤机在工作面的平稳安全行走。
附图说明
图1急倾斜煤层临界伪斜角开采工作面布置示意；
图2工作面支护及开采装备示意；
图中，1-采煤机行走导向轨，2-行走导向轨推杆3-采煤机悬吊导向轨4-采煤机悬吊导向滑轮机构，5-采煤机，6-底座，7-顶梁，8-液压缸，9-伸缩顶杆。
具体实施方式
实施例1：一种急倾斜煤层临界伪斜角综合机械化开采方法，包括以下流程：
1)临界伪倾角工作面布置
1.1)工作面沿倾向布置，沿走向推进，回风端头的超前距离等于工作面在真倾斜方向的投影长度，即伪俯斜角度为45°(定义为临界伪斜角)；
1.2)当煤层倾角大于55°时，工作面伪俯斜角设计应满足：保证工作面溜煤通道倾角大于松散煤体的自然安息角(散体煤的自然安息角为35°)，采煤机破碎的煤体可以自溜至运输端头，因此可以取消工作面中部溜槽的输送机。经计算，当煤层倾角大于55°时伪斜角只要恒大于45°即可保证破碎煤体沿溜煤通道自溜。
2)在用于采煤工作面的布置支护装置及采煤机
2.1)工作面支护装置包括顶梁、底座、导向轨、以及推杆，采煤机沿导向轨行走，所述导向轨通过推杆固定在底座上，底座底部与伪俯斜工作面的伪斜方向平行，底座底部形成溜煤通道。为了确保55°以上急倾斜煤层的伪俯斜工作面的溜煤通道倾角大于散体煤的自然安息角35°，工作面的临界伪斜角大小应设置为45°，即回风端头的超前距离等于工作面在真倾斜方向的投影长度。工作面支架的顶梁与底座均由矩形改良为异形，靠近煤壁一侧的斜边与运输巷道呈45°夹角；为了使支架顶梁及底座能够与煤壁平行，在端面不产生过大无支护空隙，将支架顶梁与底座均由传统的矩形改造为异型，即支架顶梁与底座在靠近煤壁一侧的斜边与运输巷道呈45°夹角；
2.2)支架底座通过推杆与专用的采煤机行走轨道相连接，行走轨道与工作面伪斜方向平行；
2.3)为了保证采煤机行走过程中不掉道，支架顶梁设有悬吊导向轨，设置与在采煤机上的悬臂定向轮与悬吊导轨搭接，保证采煤机的稳定性。
3)采煤机由工作面上端头斜切进刀，采煤机沿行走轨道上行割煤，单架依次顺序式移架，及时支护，破碎煤体在重力作用下自溜至运输端头并运出。由于采煤机破碎的松散煤体可以实现自溜，因此可以取消工作面中部溜槽，从根本上解决了伪俯斜工作面推溜困难的问题；在取消工作面中部溜槽后，为解决采煤机的行走问题，设置采煤机专用的行走轨道，通过推杆与支架底座相连接，采煤机可在行走轨道上沿与煤壁平行的方向行走。
实施例2：如图1(a)所示，临界伪俯斜角工作面布置：沿煤层走向分别掘进回风巷道与运输巷道，回风巷道端头超前运输巷道端头的距离与工作面真倾斜方向的长度l相等，工作面回风巷道端头与运输巷道端头之间掘通开切眼，形成的伪俯斜工作面与煤层走向方向呈45°夹角(临界伪斜角)。
实施例3：如图1(b)所示，伪俯斜工作面的真倾角β与煤层倾角α及临界伪斜角γ之间的空间几何关系为：
l1sinβ＝l1cosγ·sinα (1)
当煤层倾角α为55°时，要保证采煤机割下的煤可以自溜，则伪俯斜工作面的真倾角应大于35°(松散煤体的自然安息角)，即：
sinβ>sin35°＝0.574 (2)
将(1)代入(2)得：
cosγ·sin55°>0.574 (3)
求解得：当γ＝45°且α≥55°时，工作面的真倾角β恒大于35°，因此确定临界伪斜角的大小为45°。
实施例4：如图2a所示，工作面支护及采煤设备：支架为异型液压支架，顶梁与底座靠近煤壁一侧的斜边与运输巷道呈45°夹角；液压支架底座通过行走导向轨推杆2与采煤机行走导向轨1相连接，采煤机5骑坐于采煤机行走导向轨1上，来回行走割煤。
工作面与运输巷道之间的夹角为45°，伪斜工作面真倾角大于破碎煤矸的自然安息角35°，采煤机割下的破碎煤体可沿工作面底板实现自溜，无需刮板输送机运输，因此可以取消刮板输送机，整个工作面断面实质上就形成了一个溜煤通道。
实施例5：进一步的，由于采煤机的稳定性难以通过单一的行走轨道进行控制，因此在支架顶梁下部设置悬吊导向轨，如图2b所示，再通过采煤机上安装的可伸缩悬臂定向轮与悬吊导向轨搭接，保证采煤机的稳定性。为了保证采煤机在行走过程中的稳定性而不至掉道，在采煤机背面左右两侧各设置采煤机悬吊导向滑轮4，与设置在支架顶梁下侧的采煤机悬吊导向轨搭接3，起到采煤机辅助行走与导向作用。

Claims (5)

1.一种急倾斜煤层临界伪倾斜工作面支护装置，其特征在于：包括顶梁、底座、导向轨以及推杆，采煤机沿导向轨行走，所述导向轨通过推杆固定在底座上，伪俯斜工作面的真倾角β大于松散煤体的自然安息角35°，所述底座底部与伪俯斜工作面的伪斜方向平行，底座与煤壁间底板的自由空间形成溜煤通道；
伪俯斜工作面的形成：沿煤层倾斜方向分别掘进回风巷道与运输巷道，回风巷道端头超前运输巷道端头，将回风巷道端头与运输巷道端头之间掘通形成伪俯斜工作面，保证回风巷道端头超前运输巷道端头的距离与伪俯斜工作面真倾斜方向的长度l相等，形成伪俯斜工作面与煤层走向方向呈45°布置。
2.根据权利要求1所述的急倾斜煤层临界伪倾斜工作面支护装置，其特征在于：所述导向轨与伪俯斜工作面伪斜方向平行。
3.根据权利要求2所述的急倾斜煤层临界伪倾斜工作面支护装置，其特征在于：所述工作面支护装置还包括采煤机辅助导向组件，所述采煤机辅助导向组件包括设置在采煤机上的悬臂定向轮，以及设置在顶梁上的悬吊导向轨，所述悬臂定向轮与悬吊导向轨相适配。
4.根据权利要求3所述的急倾斜煤层临界伪倾斜工作面支护装置，其特征在于，伪俯斜工作面与煤层走向方向呈45°布置，所述底座靠近煤壁的一侧与运输巷道呈45°夹角。
5.根据权利要求4所述的急倾斜煤层临界伪倾斜工作面支护装置，其特征在于：悬臂定向轮为伸缩式。
CN201811345964.4A 2018-11-13 2018-11-13 一种急倾斜煤层临界伪倾斜工作面支护装置 Pending CN109488356A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201811345964.4A CN109488356A (zh) 2018-11-13 2018-11-13 一种急倾斜煤层临界伪倾斜工作面支护装置

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201811345964.4A CN109488356A (zh) 2018-11-13 2018-11-13 一种急倾斜煤层临界伪倾斜工作面支护装置

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN109488356A true CN109488356A (zh) 2019-03-19

Family

ID=65694338

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201811345964.4A Pending CN109488356A (zh) 2018-11-13 2018-11-13 一种急倾斜煤层临界伪倾斜工作面支护装置

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN109488356A (zh)

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN202467843U (zh) * 2012-03-15 2012-10-03 重庆市能源投资集团科技有限责任公司 一种急倾斜煤层俯伪斜走向长壁综采工作面综合配套方式
CN103953347A (zh) * 2014-05-21 2014-07-30 王洁 一种急倾斜中厚煤层采煤装置及机械化方法
CN104314598A (zh) * 2014-09-26 2015-01-28 四川省华蓥山煤业股份有限公司李子垭南煤矿 一种俯伪斜综采工作面用掩护支架及支护方法
CN105019903A (zh) * 2015-07-03 2015-11-04 中国矿业大学 一种急倾斜煤层工作面一体化支架及其开采方法
CN106006237A (zh) * 2016-05-25 2016-10-12 郑州煤矿机械集团股份有限公司 具有电缆收放功能的采煤机
CN106523010A (zh) * 2015-09-15 2017-03-22 四川达竹煤电(集团)有限责任公司金刚煤矿 急倾斜煤层采煤工作面及采煤方法
CN107542466A (zh) * 2017-08-18 2018-01-05 天地科技股份有限公司 一种悬挂式采煤机薄煤层自动化工作面配套模式

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN202467843U (zh) * 2012-03-15 2012-10-03 重庆市能源投资集团科技有限责任公司 一种急倾斜煤层俯伪斜走向长壁综采工作面综合配套方式
CN103953347A (zh) * 2014-05-21 2014-07-30 王洁 一种急倾斜中厚煤层采煤装置及机械化方法
CN104314598A (zh) * 2014-09-26 2015-01-28 四川省华蓥山煤业股份有限公司李子垭南煤矿 一种俯伪斜综采工作面用掩护支架及支护方法
CN105019903A (zh) * 2015-07-03 2015-11-04 中国矿业大学 一种急倾斜煤层工作面一体化支架及其开采方法
CN106523010A (zh) * 2015-09-15 2017-03-22 四川达竹煤电(集团)有限责任公司金刚煤矿 急倾斜煤层采煤工作面及采煤方法
CN106006237A (zh) * 2016-05-25 2016-10-12 郑州煤矿机械集团股份有限公司 具有电缆收放功能的采煤机
CN107542466A (zh) * 2017-08-18 2018-01-05 天地科技股份有限公司 一种悬挂式采煤机薄煤层自动化工作面配套模式

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
刘利: "《综采技术在急倾斜煤层中的应用》", 《江西煤炭科技》 *

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN103742148B (zh) 一种急倾斜煤层柔掩支护下行矸石充填的采煤法
CN207004567U (zh) 与沿空留巷相结合的煤矿充填开采巷道
CN101942999A (zh) 一种急倾斜薄煤层采煤方法
CN104500069B (zh) 一种特厚煤层边角煤的连续采煤机放顶煤开采工艺
CN104141495B (zh) 一种缓倾斜中厚磷矿体的充填采矿方法
CN100580219C (zh) 一种煤矿井下无煤柱回收方法
CN102587913A (zh) 一种急倾斜煤层俯伪斜走向长壁综合机械化采煤方法
CN104405437A (zh) 一种固体充填与综采混合式工作面开采方法
CN103775085A (zh) 急倾斜中厚煤层柔性掩护支架采掘一体支护无煤柱采煤方法
CN109209382A (zh) 无煤柱无掘巷z型工作面回采方法
CN105003268A (zh) 急倾斜煤层走向推进伪俯斜综采
CN104373126A (zh) 一种钻采法矸石充填方法及设备
CN104653182A (zh) 一种含厚夹矸煤层煤矸分采的采煤方法
CN104265291A (zh) 急倾斜特厚煤层刨运机综合机械化采煤方法
CN109184692A (zh) 一种急倾斜煤层临界伪斜角综合机械化开采方法
CN103174424B (zh) 一种长壁布置下的房柱式采煤法
CN105401951A (zh) 煤矿双岩巷共用排矸方法及系统
CN109268013B (zh) 一种综采工作面不等长大角度旋转开采工艺
CN107575228A (zh) 一种减少双巷护巷煤柱尺寸及降低巷道变形量的采煤方法
CN104453902A (zh) 一种采煤工作面伪俯斜开采切换为真倾斜开采的方法
CN105464678A (zh) 一种快速掘进巷道的方法及系统
CN104329117B (zh) 一种综合机械化充填采煤切眼设备安装方法
CN102748027A (zh) 一种反程序综采工作面安装工艺
CN109488356A (zh) 一种急倾斜煤层临界伪倾斜工作面支护装置
CN111119896A (zh) 铝土矿开采方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

Application publication date: 20190319

WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication