CN111119892A - 旁路回风特大倾角中厚煤层放顶煤开采系统 - Google Patents
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Abstract
本发明所带来的有益效果：通过工艺联络巷道道与旁路回风巷道、下部进风运输巷道和人工沿空留巷墙形成一个U型通风系统，保证采煤过程中及时通风，通过巷道的开拓布置和开采设备安装工作，将特大倾角中厚煤层由大角度伪斜长臂开采方式变为垂直冒落放顶煤开采方式，可以有效地回采下部进风运输巷道和上部瓦斯巷道之间煤炭，实现了特大倾角中厚煤层的机械化开采，并有效的解决特大倾角机械化开采的安全问题而且具有较高的开采效率，开采设备稳定且易安装。
Description
技术领域
本发明属于采矿工程技术领域，尤其涉及一种旁路回风特大倾角中厚煤层放顶煤开采系统。
背景技术
开采急倾斜煤层的赋存条件一直都是目前行业所关注的焦点。由于急倾斜煤层的机械化开采困难，急倾斜煤层的开采通常采用爆破开采或者是弃采，导致大量资源浪费，或生产效率低下，安全事故频发。因此，在急倾斜煤层条件下，如何安全有效地开采煤炭资源是煤炭行业函待解决的问题之一。
国内在急倾斜煤层开采方法的演变可总结为以下五个阶段:
第一次发展阶段：1950初，国内一线技术研究人员根据不同地质条件，采用不同的方法，包括倒台阶、水平分层、长壁和俯斜、风镐落煤等，与之前相比，不仅提高了煤矿企业的生产能力，降低了工人的劳动强度和改善了工作环境，而且也首次改变了急倾斜煤层的技术经济前景。
第二次发展阶段：六十年代开始，急倾斜煤层主要是采用电钻打眼爆破落煤，替代了第一次的风镐落煤方式。为使掩护支架的应用范围增大，先后在淮南等矿区运用“八”字型、“7”字型等的掩护支架。与平板掩护支架相比，取得了良好的经济效益。同时，逐步采用金属支柱和金属铰接顶梁，对急倾斜工作面的回采工艺进行了改进，亦取得了较好的技术经济效果。
第三次发展阶段：七十年代中期，主要是以伪斜柔性掩护支架采煤法为主，淮南矿区为典型案例。该方法具有产量好、工艺简单、掘进量小、安全高效等优点，目前仍有矿区在使用。为提高该条件下的机械化程度，鸡西、攀枝花、淮南等矿区己对滚筒采煤机、冲击犁和沟渠进行了试验。此外，在其他矿区也进行了类似的试验，但成功率并不高，无法大面积推广。
第四个发展阶段：80年代末90年代初，急倾斜煤层的开采方法进一步提高。工作面的长度、单产的增加和安全生产条件得到进一步改善。例如，四川芙蓉矿务局巡田煤矿试验中成功的俯冲、倾斜、长壁水平分段采煤方法是一种短壁采煤法，具有生产量大，通风条件良好，顶板管理方便等特点。
第五次发展阶段：90年代中期至今，进入了急倾斜中厚、厚、特厚煤层综合机械化开采推广普及阶段。
近三十年来，在急倾斜中厚煤层、厚煤层以及特厚煤层开采方面，基本形成了七种急倾斜煤层开采方法，包括：水平分层综采放顶煤；巷道柱-水平分层综采放顶煤；倾斜分层改变倾角走向长壁综采放顶煤；倾斜走向长壁变线布置综采放顶煤；倾斜分层走向长壁综采放顶煤；倾斜走向长壁伪斜布置综采一次采全高；巷道柱式综采放顶煤采煤法。这些方法仍然没有有效的解决煤层厚度在1～5米，煤层赋存倾角在45～90度范围的煤层机械化开采问题，仍然在使用传统的柔性掩护支架炮采工艺，如图1和2所示，存在极大的技术安全问题，国家多次提出关闭此类矿井。
如图1和图2所示，传统柔性掩护支架伪斜长臂工作面布置为煤层104、岩层102、破碎岩层101、旁路回风巷道105、支架103、下部进风运输巷道106，煤层倾角在45～90度范围，由于倾角过大，综采设备防倒防滑无法设置，人员不好施工管理，安全隐患大，难以实现机械化开采。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明提供一种旁路回风特大倾角中厚煤层放顶煤开采系统。本发明采用如下技术方案：
在一些可选的实施例中，本发明还提供旁路回风特大倾角中厚煤层放顶煤开采系统，其特征在于，包括：开采煤层、煤层底板、煤层顶板、下部进风运输巷道、工艺联络巷道、旁路回风巷道、上部瓦斯巷道、人工沿空留巷墙等组成；所述的下部进风运输巷道开凿在开采煤层下部、所述旁路回风巷道开凿在开采煤层顶板或底板中、所述工艺联络巷道连接所述下部进风运输巷道和所述旁路回风巷道、所述上部瓦斯巷道开凿在所述开采煤层上部、所述人工沿空留巷墙安装在所述下部进风运输巷道内。
在一些可选的实施例中，所述开采设备还包括：设置在下部进风运输巷道内的开采设备；所述开采设备包括：回煤前液压支架、回煤后液压支架及转载机，所述转载机的端部设置在所述回煤前液压支架及所述回煤后液压支架内，所述回煤后液压支架上设置摆动油缸及放煤尾梁，所述摆动油缸的动作端与所述放煤尾梁连接，使得当所述摆动油缸做伸缩运动时带动所述放煤尾梁在所述回煤后液压支架上摆动；所述放煤尾梁上设置伸缩油缸及放煤插板，所述伸缩油缸的动作端与所述放煤插板连接，使得当所述伸缩油缸动作时带动所述放煤插板在所述放煤尾梁上往复移动；
在一些可选的实施例中，所述开采设备还包括：转载滑车、轨道及皮带机；所述转载机一端设置在所述回煤前液压支架和所述回煤后液压支架内，另一端与所述转载滑车铰接，所述转载滑车设置在所述轨道上，所述皮带机平行于所述轨道并铺设在所述下部进风运输巷道内。
本发明所带来的有益效果：通过工艺联络巷道道与旁路回风巷道、下部进风运输巷道和人工沿空留巷墙形成一个U型通风系统，保证采煤过程中及时通风，通过巷道的开拓布置和开采设备安装工作，将特大倾角中厚煤层由大角度伪斜长臂开采方式变为垂直冒落放顶煤开采方式，可以有效地回采下部进风运输巷道和上部瓦斯巷道之间煤炭，实现了特大倾角中厚煤层的机械化开采，并有效的解决特大倾角机械化开采的安全问题而且具有较高的开采效率，开采设备稳定且易安装。
附图说明
图1为传统柔性掩护支架伪斜长臂工作面布置示意图；
图2为传统柔性掩护支架采煤工作面支护断面示意图；
图3为本发明巷道空间布置示意图；
图4为本发明下部进风运输巷道和上部瓦斯巷道空间布置示意图；
图5为本发明下部进风运输巷道、工艺联络巷道、旁路回风巷道平面布置示意图；
图6为本发明开采设备安装布置剖视布置示意图；
图7为本发明开采设备安装布置平面布置示意图；
图8为本发明巷道空间与设备安装布置剖视示意图。
图9为本发明回煤前液压支架和回煤后液压支架安装布置剖视示意图。
具体实施方式
以下描述和附图充分地展示出本发明的具体实施方案，以使本领域的技术人员能够实践它们。其他实施方案可以包括结构的、逻辑的、电气的、过程的以及其他的改变。实施例仅代表可能的变化。除非明确要求，否则单独的部件和功能是可选的，并且操作的顺序可以变化。一些实施方案的部分和特征可以被包括在或替换其他实施方案的部分和特征。
如图3至9所示，在一些说明性的实施例中，本发明还提供一种旁路回风特大倾角中厚煤层放顶煤开采系统，包括：开采煤层1、煤层底板2、煤层顶板3、下部进风运输巷道4、工艺联络巷道5、旁路回风巷道6、上部瓦斯巷道7、人工沿空留巷墙8等组成；所述的下部进风运输巷道4开凿在开采煤层1下部、所述旁路回风巷道6开凿在开采煤层顶板6中、所述工艺联络巷道5连接所述下部进风运输巷道4和所述旁路回风巷道6、所述上部瓦斯巷道7开凿在所述开采煤层1上部、所述人工沿空留巷墙8安装在所述下部进风运输巷道4内，还包括：设置在下部进风运输巷道5内的开采设备。
开采设备包括：皮带机9、转载机10、回煤前液压支架11、回煤后液压支架12、轨道13、转载滑车14。
转载机10一端设置在回煤前液压支架11和回煤后液压支架12内，另一端与转载滑车14铰接。转载滑14设置在轨道13上，皮带机9平行于轨道13并铺设在下部进风运输巷道4内。
回煤后液压支架12上设置摆动油缸16及用于松动煤层的放煤尾梁15，放煤尾梁15与回煤后液压支架12铰接；摆动油缸16的动作端与放煤尾梁15连接，固定端与回煤后液压支架12连接，当摆动油缸16做伸缩运动时带动放煤尾梁15在回煤后液压支架12上摆动，实现松动散落煤炭19。
放煤尾梁15内设置伸缩油缸17及用于阻煤及放煤的放煤插板18，伸缩油缸17的动作端与放煤插板18连接，当伸缩油缸17动作时带动放煤插板18在放煤尾梁15上往复移动，即实现放煤插板17在放煤尾梁15上伸缩，当冒落的岩体20推动散落煤炭19下落，放煤插板17伸缩实现放煤。
其中，油缸的动作端是指油缸工作时进行移动的一端，另一端即为固定端。回煤后液压支架12和回煤前液压支架11及转载机10互为导向行走。
本发明的旁路回风特大倾角中厚煤层放顶煤开采系统，还包括：设置在上部瓦斯巷道7内安装抽放系统22，抽放系统22将上部瓦斯巷道7内的瓦斯23抽出，上部瓦斯巷道7是一条综合服务巷道，还可以安装水管、注浆管道等，用于消除煤炭开采安全隐患。
本发明的旁路回风特大倾角中厚煤层放顶煤开采系统在使用之前需要巷道施工，巷道施工包括：在开采煤层1和煤层顶板3中钻凿出下部进风运输巷道4，下部进风运输巷道4为半煤岩结构，下部进风运输巷道4的末端作为落煤工作面19，即下部进风运输巷道4与落煤工作面23一个水平，且在落煤工作面23旁边，在下部进风运输巷道4的半煤岩结构岩体部分做人工沿空留巷墙8，在开采煤层1的煤层顶板3内开凿旁路回风巷道6，在煤层顶板3内开凿工艺联络巷道5连通下部进风运输巷道4和旁路回风巷道6形成通风系统21。在巷道布置过程中，旁路回风巷道6也可以布置在煤层底板2侧，与此同时人工沿空留巷墙8和工艺联络巷道5的位置也相应到煤层底板2一侧。
在下部进风运输巷道4内安装开采设备的过程包括：在下部进风运输巷道3内安装轨道13用于运输所安装的设备，首先安装回煤前液压支架11和回煤后液压支架12，然后安装转载机10和转载滑车14，转载机10与回煤前液压支架11铰接，将转载机10的机头搭接在开采设备的转载滑车14上，将转载滑车14安装在轨道13上，将平行于轨道13的皮带机9铺设在下部进风运输巷道5内。
冒落的岩体20推动其下部松动的煤炭向下流动，回煤后液压支架12上的放煤插板17做伸缩动作，使得流下的煤炭落入开采设备中的转载机10上，实现散落煤炭19落入转载机10机尾上，通过转载机10将散落煤炭19通过皮带机9运到地面，且当煤炭停止流动时，回煤后液压支架12上的放煤尾梁15摆动，松动煤炭使其流动。
在开采煤炭规程中，风21从下部进风运输巷道4进入从旁路回风巷道6流出。
上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他任何未背离本发明的精神实质与原理下所做的改变，修饰，替代，组合，简化，均应为等效的置换方式，都应包含在本发明的保护范围内。
Claims (4)
1.旁路回风特大倾角中厚煤层放顶煤开采系统，其特征在于，包括：开采煤层、煤层底板、煤层顶板、下部进风运输巷道、工艺联络巷道、旁路回风巷道、上部瓦斯巷道、人工沿空留巷墙等组成；所述的下部进风运输巷道开凿在开采煤层下部、所述旁路回风巷道开凿在开采煤层顶板中、所述工艺联络巷道连接所述下部进风运输巷道和所述旁路回风巷道、所述上部瓦斯巷道开凿在所述开采煤层上部、所述人工沿空留巷墙安装在所述下部进风运输巷道内。
2.根据权利要求1所述的旁路回风特大倾角中厚煤层放顶煤开采系统，其特征在于，所述旁路回风巷道也可开凿在开采煤层底板中。
3.根据权利要求1所述的旁路回风特大倾角中厚煤层放顶煤开采系统，其特征在于，包括：设置在下部进风运输巷道内的开采设备；所述开采设备包括：回煤前液压支架、回煤后液压支架及转载机，所述转载机的端部设置在所述回煤前液压支架及所述回煤后液压支架内，所述回煤后液压支架上设置摆动油缸及放煤尾梁，所述摆动油缸的动作端与所述放煤尾梁连接，使得当所述摆动油缸做伸缩运动时带动所述放煤尾梁在所述回煤后液压支架上摆动；所述放煤尾梁上设置伸缩油缸及放煤插板，所述伸缩油缸的动作端与所述放煤插板连接，使得当所述伸缩油缸动作时带动所述放煤插板在所述放煤尾梁上往复移动；所述开采设备还包括：转载滑车、轨道及皮带机，所述转载机一端设置在所述回煤前液压支架和所述回煤后液压支架内，另一端与所述转载滑车铰接，所述转载滑车设置在所述轨道上，所述皮带机平行于所述轨道并铺设在所述下部进风运输巷道内。
4.根据权利要求1所述的旁路回风特大倾角中厚煤层放顶煤开采系统，其特征在于，还包括：设置在上部瓦斯巷道内安装各类安全生产系统。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20200508 |
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