CN110578518A - 一种适用于薄煤层综采工作面的垂直进刀式开采工艺 - Google Patents

Abstract

一种适用于薄煤层综采工作面的垂直进刀式开采工艺，属于煤矿开采技术领域，可解决常规综采机组开采薄煤层斜切进刀、割三角煤等繁琐流程带来的效率低下以及刨煤机组开采工艺设备适应性差的问题，进刀方式为垂直进刀，包括截割装置、刮板输送机、液压支架、顺槽转载设备、集控中心等。安装在刮板输送机上的截割装置在巷道两端头通过垂直截割方式切入煤璧，完成垂直进刀，随后截割装置在链牵引机构牵引下完成整个工作面长度方向煤壁的截割。本发明减少了辅助割煤时间，降低了工人的劳动强度，提高了综采工作面开采效率，简化了割煤流程，为今后薄煤层工作面实现智能开采打下良好基础。

Description

一种适用于薄煤层综采工作面的垂直进刀式开采工艺

技术领域

本发明属于煤矿开采技术领域，具体涉及一种适用于薄煤层综采工作面的垂直进刀式开采工艺。

背景技术

根据我国大部分矿区对煤层的划分，厚度在1.0～1.3m属于薄煤层，目前探明可开采储量约为60亿吨，其占煤炭总储量的18%。随着煤炭需求的逐年提高，部分矿区开采条件较好的煤层逐渐枯竭，薄煤层开采被逐步提上议程。过去开采薄煤层常用炮采和普采方式，存在效率低下，安全性差等问题。近年来国内通过采煤机综采机组（摇臂式电牵引滚筒采煤机+刮板输送机+液压支架配套）开采薄煤层，割煤工艺为采煤机斜切进刀、返程割三角煤、回空刀扫底煤，走直线割煤，整个流程中进刀动作繁琐，耗时耗工，自动化操作可靠性又低，特别是在薄煤层开采过程中操作人员无法正常进入工作面进行跟机作业，因此这种方式在薄煤层开采中尚未得到广泛推广。国外通过刨煤机组方式（刨煤机+刮板输送机+液压支架配套）进行开采薄煤层，开采工艺为刨煤机刨头行走至顺槽巷道内，液压支架推移刨头一个截割深度，链条牵引刨头完成直线割煤，这种割煤工艺基本实现了割煤自动化，但设备对煤层硬度要求极为苛刻，成套设备适应性差，引进数量受到限制。

发明内容

本发明针对常规综采机组开采薄煤层斜切进刀、割三角煤等繁琐流程带来的效率低下以及刨煤机组开采工艺设备适应性差的问题，提出了一种适用于薄煤层综采工作面的垂直进刀式开采工艺。该工艺适用于煤层分布均匀、工作面长度方向起伏角度小于12度的薄煤层，其开采流程较常规方式大大简化，开采效率显著提高，同时也为今后薄煤层工作面实现智能开采打下良好基础。

本发明采用如下技术方案：

一种适用于薄煤层综采工作面的垂直进刀式开采工艺，在工作面两端头通过液压支架推移刮板输送机带动截割装置将其截割滚筒以恒定功率垂直切入煤璧，一次形成煤窝，然后通过链条牵引截割装置以恒定牵引功率沿工作面长度方向快速割煤，截割装置前后滚筒同时进行装煤。

一种适用于薄煤层综采工作面的垂直进刀式开采工艺，包括如下步骤：

第一步，布置工作面：在运输巷道和回风巷道之间顺煤层掘进一条巷道，形成切眼；

第二步，铺设设备：在切眼内布置刮板输送机、截割装置、液压支架、移变列车、集控中心和顺槽转载设备，其中，刮板输送机沿工作面长度方向布置，截割装置位于刮板输送机机头，液压支架位于刮板输送机的顶部，液压支架的推移油缸与刮板输送机连接，液压支架与截割装置的移动方向一致，液压支架的推移油缸上设有压力传感器，液压支架的顶部和底部设有倾角传感器，截割装置沿前进方向有前滚筒和后滚筒，前滚筒和后滚筒的轴线与煤壁垂直，后滚筒的一半处于煤壁外侧，截割装置后面的液压支架处于拉架状态，顺槽转载设备位于运输巷道内，顺槽转载设备机尾位于刮板输送机机头底部，二者垂直布置，移变列车和集控中心位于顺槽转载设备的侧面；

第三步，开采步骤：截割装置在刮板输送机机头处三架液压支架的推移下，通过滚筒的旋转切割，完成800mm的截割深度，形成煤窝，液压支架根据推移油缸上设有的压力传感器监测到的压力大小调整推移速度，截割过程中，液压支架将刮板输送机S弯处的中部槽依次推直，以顺槽煤层走向倾角为基准，液压支架上倾角传感器监测到的倾角大于基准倾角时，集控中心调整刮板输送机和液压支架连接处的调角油缸，做好俯采准备，当液压支架上倾角传感器监测到的角度小于基准倾角时，集控中心调整刮板输送机和液压支架连接的调角油缸，做好仰采准备，截割装置在截割装置链牵引机构的牵引下从刮板输送机机头向机尾截割，截割过程中，前滚筒截割，前滚筒和后滚筒同时装载，直至前滚筒的一半割出煤壁时，即割通状态，截割装置的牵引部停止牵引，转换牵引方向，重复上述步骤，开始从刮板输送机的机尾向机头反向截割，截割过程中，上次的后滚筒变为前滚筒，前滚筒变为后滚筒，仍然是前滚筒截割，前滚筒和后滚筒同时装载，直至前滚筒的一半割出煤壁，即割通状态，完成一个循环的采煤工艺。

推移过程中，系统会根据液压支架推移油缸压力传感器所测数值的大小，自动调整截割装置切入煤壁的推进力和旋转扭矩，完成链牵截割装置稳定切入煤壁。

截割装置行走速度为0-20m/min，根据煤层硬度，自动调整切割行走速度，使得截割装置以恒定截割功率推进。

根据工作面长度方向煤层的倾角，每割一刀要人工调整截割装置滚筒大小、调高卧底尺寸，以便提高煤炭回收率；根据煤层顶板情况，液压支架控制中心调整内部控制程序，更改自动拉架、推溜动作间隔时间。

截割过程中推溜、拉架滞后截割部尾滚筒架数可根据煤层顶板情况确定。

本发明的有益效果如下：

本发明的工作过程中安装在刮板输送机上的截割装置在巷道两端头通过垂直截割方式切入煤璧，完成垂直进刀，随后截割装置在链牵引机构牵引下完成整个工作面长度方向煤壁的截割。此种采煤进刀工艺避免了常规综采工艺采煤机斜切进刀、返程割三角煤，回空刀扫底煤等繁琐过程，降低了工人的劳动强度，减少了辅助割煤时间，提高了综采工作面开采效率，简化了设备操作流程，为今后薄煤层工作面实现智能开采打下良好基础。

附图说明

图1为切眼内设备布设图；

图2为在切眼内布置的初始状态图；

图3为进刀状态图，截割装置进入一个截割步距；

图4为截割装置在牵引机构牵引下沿工作面长度方向截割过程图；

图5为截割装置割通状态图；

图6为牵引换方向后，反向垂直进刀状态图；

图7为截割装置在牵引机构牵引下沿工作面长度方向反向截割过程图；

图8为换方向后，割通状态图；

图9为俯采状态图；

图10为仰采状态图；

其中：1-截割装置；2-刮板输送机；3-液压支架；4-移变列车；5-集控中心；6-皮带机；7-顺槽转载设备；A为端头液压支架拉架后未推溜状态；B为端头液压支架推溜状态；C为液压支架推溜状态；D为液压支架拉架状态；D-C为液压支架推移杆浮动状态。

具体实施方式

结合附图，对本发明做进一步说明。

一种适用于薄煤层综采工作面的垂直进刀式开采工艺，包括如下步骤：

第一步，布置工作面：在运输巷道和回风巷道之间顺煤层掘进一条巷道，形成切眼；工作面长度300m，巷道高度2m，采高1.3m，巷道卧底0.7m；

第二步，铺设设备：在10m宽的切眼内布置刮板输送机、截割装置、液压支架、移变列车、集控中心和顺槽转载设备，其中，刮板输送机沿工作面长度方向布置，截割装置位于刮板输送机机头，液压支架位于刮板输送机的顶部，液压支架的推移油缸与刮板输送机连接，液压支架与截割装置的移动方向一致，液压支架的推移油缸上设有压力传感器，液压支架的顶部和底部设有倾角传感器，截割装置沿前进方向有前滚筒和后滚筒，前滚筒和后滚筒的轴线与煤壁垂直，后滚筒的一半处于煤壁外侧，截割装置后面的液压支架处于拉架状态，顺槽转载设备位于运输巷道内，顺槽转载设备机尾位于刮板输送机机头底部，二者垂直布置，移变列车和集控中心位于顺槽转载设备的侧面；

第三步，开采步骤：截割装置在刮板输送机机头处三架液压支架的推移下，通过滚筒的旋转切割，完成800mm的截割深度，形成煤窝，液压支架根据推移油缸上设有的压力传感器监测到的压力大小调整推移速度，截割过程中，液压支架将刮板输送机S弯处的中部槽依次推直，以顺槽煤层走向倾角为基准，液压支架上倾角传感器监测到的倾角大于基准倾角时，集控中心调整刮板输送机和液压支架连接处的调角油缸，做好俯采准备，当液压支架上倾角传感器监测到的角度小于基准倾角时，集控中心调整刮板输送机和液压支架连接的调角油缸，做好仰采准备，截割装置在截割装置链牵引机构的牵引下从刮板输送机机头向机尾截割，截割过程中，前滚筒截割，前滚筒和后滚筒同时装载，直至前滚筒的一半割出煤壁时，即割通状态，截割装置的牵引部停止牵引，转换牵引方向，重复上述步骤，开始从刮板输送机的机尾向机头反向截割，截割过程中，上次的后滚筒变为前滚筒，前滚筒变为后滚筒，仍然是前滚筒截割，前滚筒和后滚筒同时装载，直至前滚筒的一半割出煤壁，即割通状态，完成一个循环的采煤工艺。

推移过程中，系统会根据液压支架推移油缸压力传感器所测数值的大小，自动调整截割装置切入煤壁的推进力和旋转扭矩，完成链牵截割装置稳定切入煤壁。

截割装置行走速度为0-20m/min，根据煤层硬度，自动调整切割行走速度，使得截割装置以恒定截割功率推进。

根据工作面长度方向煤层的倾角，每割一刀要人工调整截割装置滚筒大小、调高卧底尺寸，以便提高煤炭回收率；根据煤层顶板情况，液压支架控制中心调整内部控制程序，更改自动拉架、推溜动作间隔时间。

Claims (2)

1.一种适用于薄煤层综采工作面的垂直进刀式开采工艺，其特征在于：在工作面两端头通过液压支架推移刮板输送机带动截割装置将其截割滚筒以恒定功率垂直切入煤璧，一次形成煤窝，然后通过链条牵引截割装置以恒定牵引功率沿工作面长度方向快速割煤，截割装置前后滚筒同时进行装煤。

2.根据权利要求1所述的一种适用于薄煤层综采工作面的垂直进刀式开采工艺，其特征在于：包括如下步骤：

第一步，布置工作面：在运输巷道和回风巷道之间顺煤层掘进一条巷道，形成切眼；

第二步，铺设设备：在切眼内布置刮板输送机、截割装置、液压支架、移变列车、集控中心和顺槽转载设备，其中，刮板输送机沿工作面长度方向布置，截割装置位于刮板输送机机头，液压支架位于刮板输送机的顶部，液压支架的推移油缸与刮板输送机连接，液压支架与截割装置的移动方向一致，液压支架的推移油缸上设有压力传感器，液压支架的顶部和底部设有倾角传感器，截割装置沿前进方向有前滚筒和后滚筒，前滚筒和后滚筒的轴线与煤壁垂直，后滚筒的一半处于煤壁外侧，截割装置后面的液压支架处于拉架状态，顺槽转载设备位于运输巷道内，顺槽转载设备机尾位于刮板输送机机头底部，二者垂直布置，移变列车和集控中心位于顺槽转载设备的侧面；

第三步，开采步骤：截割装置在刮板输送机机头处三架液压支架的推移下，通过滚筒的旋转切割，完成800mm的截割深度，形成煤窝，液压支架根据推移油缸上设有的压力传感器监测到的压力大小调整推移速度，截割过程中，液压支架将刮板输送机S弯处的中部槽依次推直，以顺槽煤层走向倾角为基准，液压支架上倾角传感器监测到的倾角大于基准倾角时，集控中心调整刮板输送机和液压支架连接处的调角油缸，做好俯采准备，当液压支架上倾角传感器监测到的角度小于基准倾角时，集控中心调整刮板输送机和液压支架连接的调角油缸，做好仰采准备，截割装置在截割装置链牵引机构的牵引下从刮板输送机机头向机尾截割，截割过程中，前滚筒截割，前滚筒和后滚筒同时装载，直至前滚筒的一半割出煤壁时，即割通状态，截割装置的牵引部停止牵引，转换牵引方向，重复上述步骤，开始从刮板输送机的机尾向机头反向截割，截割过程中，上次的后滚筒变为前滚筒，前滚筒变为后滚筒，仍然是前滚筒截割，前滚筒和后滚筒同时装载，直至前滚筒的一半割出煤壁，即割通状态，完成一个循环的采煤工艺。