CN112360461B - 一种循环式煤矿开采方法及其开采系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种循环式煤矿开采方法及其开采系统，其方法为在井田区内布置一个首尾相连的循环式巷道，循环式巷道包括至少两条开采巷道和至少一条运输巷道，开采巷道延伸在井田区的宽度范围内，运输巷道连接在开采巷道之间，每个开采巷道内均设置有掘进机，各个开采巷道内的掘进机沿着循环式巷道依次在各个开采巷道内开采，各个开采巷道的开采面朝相同或相反的方向推进。其开采系统包括掘进机、液压护顶支架、运煤皮带机和锚杆钻机等。本发明颠覆了现有采区或盘区式开采方式，对于一个大范围的井田，只留两条开采巷道和运输巷道，大大减少了巷道布置。

Description

一种循环式煤矿开采方法及其开采系统
技术领域
本发明涉及煤炭开采技术领域，特别是指一种循环式煤矿开采方法及其开采系统。
背景技术
煤炭作为我国的主体能源，在国民经济的发展中占据重要地位。现有的煤炭开采工法中，井田布置多采用采区式或者盘区式，开采方式多采用后退式开采。现有的开采方法中需要在矿井中布置大量的巷道，巷道掘进成本和支护成本高。
现有的采煤机械多采用滚筒式采煤机，滚筒式采煤机的开采行程一般小于500 m，无法实现大规模长距离开采。并且滚筒式采煤机的后退式采煤方式需要配合进风巷和回风巷使用，极大的增加了开采成本。授权公告日为2006.02.22、授权公告号为CN1737333的发明专利公开了一种掘进采煤方法，包括以下步骤：首先提供两套掘进机采煤连续运输系统；将两台掘进机同时同向平行掘进两条顺槽平巷，开采、运输煤块由掘进机采煤连续运输系统完成，即首先由掘进机开采煤矿，随后由起升摆角皮带机将被开采的煤矿传送到转角伸缩皮带机上，然后转角伸缩皮带机将煤块传运到牵引皮带机上，最后牵引皮带机将每块送到高架车上；两台掘进机每掘进80m至120m之间某个距离后，同时转弯相对掘进以形成联络巷；两台掘进机分别向左翼和右翼开煤房后开始后退回采；留曲段隔离煤柱后进行下一循环。
虽然上述专利采用了循环开采的施工方式，但是仍然需要掘进机进行循环后退，需要联络巷和回风巷配合，无法进一步降低开采成本。
发明内容
针对上述背景技术中的不足，本发明提出一种循环式煤矿开采方法及其开采系统，解决了现有煤矿开采方法成本高的技术问题。
本发明的技术方案是这样实现的：一种循环式煤矿开采方法，在井田区内布置一个首尾相连的循环式巷道，循环式巷道包括至少两条开采巷道和至少一条运输巷道，开采巷道延伸在井田区的宽度范围内，运输巷道连接在开采巷道之间，每个开采巷道内均设置有掘进机，各个开采巷道内的掘进机沿着循环式巷道依次在各个开采巷道内开采，各个开采巷道的开采面朝相同或相反的方向推进。
进一步地，所述循环式巷道为类矩形且包括两条开采巷道和两条运输巷道，两条运输巷道分别连接在两条开采巷道的两端，掘进机的开采方向与所述开采面的推进方向垂直。
进一步地，所述循环式巷道为类三角形且包括倾斜相连的开采巷道和一条与开采面推进方向平行的运输巷道，掘进机的开采方向与所述开采面的推进方向倾斜相交。
进一步地，所述掘进机的出渣系统与运煤皮带机相连。
进一步地，所述开采巷道内设置有液压护顶支架。
进一步地，所述掘进机为矩形TBM，矩形TBM通过反力架沿着底座向前推进。
进一步地，所述矩形TBM内设置有朝向所述开采面的推进方向的锚杆钻机。
进一步地，所述运输巷道内设置有风门。
一种循环式煤矿开采系统，包括设置在开采巷道内的掘进机，掘进机的出渣系统连接有运煤皮带机，开采巷道内设置有液压护顶支架，掘进机的开采方向与开采巷道的开采面的推进方向相交，掘进机上设置有朝向所述开采面的锚杆钻机。
进一步地，所述掘进机为矩形TBM，矩形TBM包括矩形TBM刀盘，矩形TBM刀盘的后方设置有向后配套拖车延伸的螺旋输送机，后配套拖车上设置有连接螺旋输送机与所述运煤皮带机的TBM皮带运输机，后配套拖车的下方设置有底座、上方设置与所述液压护顶支架相连的护顶装置，护顶装置的后方设置反力架。
进一步地，所述液压护顶支架包括连接在底座支架竖梁，支架竖梁的上端铰接有支架顶梁，支架顶梁与底座之间设置有液压立柱，所述护顶装置与支架顶梁相连。
本发明颠覆了现有采区或盘区式开采方式，对于一个大范围的井田，只留两条开采巷道和运输巷道，大大减少了巷道布置。采用矩形TBM配合液压护顶支架，大大提高了采煤方式的机械化和智能化水平，实现少人化作业。矩形TBM能够实现长距离高效率破岩作业，能够极大的提高破岩效率。并且两个采区相距较远，大大降低了采动应力的相互叠加，减小了因采动应力产生矿井灾害事故的概率。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例1的原理示意图；
图2为循环式煤矿开采系统的截面图；
图3为图2中掘进机的侧视图；
图4为图3中锚杆钻机的结构示意图；
图中：1.掘进机，2.液压护顶支架，3. 运煤皮带机，4. 反力架，5. 循环式巷道，6.井田区，11. 矩形TBM刀盘，12.转渣口，13.螺旋运输机，14.TBM皮带运输机，15.锚杆钻机，151.锚杆钻机底座，152.锚杆钻机钻头，21.支架顶梁，22.护顶装置，23. 液压立柱，24.底座，51.开采巷道，52.运输巷道，53.风门。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有付出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1，一种循环式煤矿开采方法，如图1所示，在井田区6内布置一个首尾相连的循环式巷道5，循环式巷道5包括开采巷道51和运输巷道52，开采巷道51延伸在井田区6的宽度范围内，运输巷道52连接在开采巷道51之间，每个开采巷道51内均设置有掘进机1。各个开采巷道51内的掘进机1沿着循环式巷道5依次在各个开采巷道51内开采，各个开采巷道51的开采面61朝相同或相反的方向推进。
进一步地，所述循环式巷道5为类矩形且包括两条开采巷道51和两条运输巷道52，两条运输巷道52分别连接在两条开采巷道51的两端，掘进机1的开采方向与所述开采面61的推进方向垂直。
或者所述循环式巷道5为类三角形且包括倾斜相连的开采巷道51和一条与开采面61推进方向平行的运输巷道52，掘进机1的开采方向与所述开采面61的推进方向倾斜相交。
具体地，如图3所示，所述掘进机1为矩形TBM，矩形TBM通过反力架4沿着底座24向前推进。如图2所示，开采巷道51内设置有液压护顶支架2，液压护顶支架2包括连接在底座24支架竖梁，支架竖梁的上端铰接有支架顶梁21，支架顶梁21与底座24之间设置有液压立柱23，所述护顶装置22与支架顶梁21相连。液压护顶支架2带动护顶装置22支撑在在矩形TBM开采后的顶部，矩形TBM通过后方的护顶装置22和反力架4向前推进。
进一步地，所述矩形TBM内设置有朝向所述开采面61的推进方向的锚杆钻机15，锚杆钻机15向煤壁方向打玻璃纤维锚杆，防止煤壁片帮。
进一步地，所述运输巷道52内设置有风门53。
实施例2，一种循环式煤矿开采系统，如图2-图4所示，包括设置在开采巷道51内的掘进机1，掘进机1的出渣系统连接有运煤皮带机3，开采巷道51内设置有液压护顶支架2，掘进机1的开采方向与开采巷道51的开采面61的推进方向相交，掘进机1上设置有朝向所述开采面61的锚杆钻机15。
所述掘进机1为矩形TBM，矩形TBM包括矩形TBM刀盘11，矩形TBM刀盘11的后方设置有向后配套拖车延伸的螺旋输送机13，后配套拖车13上设置有连接螺旋输送机13与所述运煤皮带机3的TBM皮带运输机14，TBM皮带运输机14通过转渣口12与运煤皮带机3相连。
所述后配套拖车的下方设置有底座24、上方设置与所述液压护顶支架2相连的护顶装置22，护顶装置22的后方设置反力架4。所述锚杆钻机15包括与后配套拖车相连的锚杆钻机底座151，锚杆钻机底座151上设置有锚杆钻机钻头152。
进一步地，所述液压护顶支架2包括连接在底座24支架竖梁，支架竖梁的上端铰接有支架顶梁21，支架顶梁21与底座24之间设置有液压立柱23，所述护顶装置22与支架顶梁21相连。
本发明未详尽之处均为本领域技术人员所公知的常规技术手段。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (18)

1.一种循环式煤矿开采方法，其特征在于：在井田区（6）内布置一个首尾相连的循环式巷道（5），循环式巷道（5）包括至少两条开采巷道（51）和至少一条运输巷道（52），开采巷道（51）延伸在井田区（6）的宽度范围内，运输巷道（52）连接在开采巷道（51）之间，每个开采巷道（51）内均设置有掘进机（1），各个开采巷道（51）内的掘进机（1）沿着循环式巷道（5）依次在各个开采巷道（51）内开采，各个开采巷道（51）的开采面（61）朝相同或相反的方向推进。
2.根据权利要求1所述的循环式煤矿开采方法，其特征在于：所述循环式巷道（5）为类矩形且包括两条开采巷道（51）和两条运输巷道（52），两条运输巷道（52）分别连接在两条开采巷道（51）的两端，掘进机（1）的开采方向与所述开采面（61）的推进方向垂直。
3.根据权利要求1所述的循环式煤矿开采方法，其特征在于：所述循环式巷道（5）为类三角形且包括倾斜相连的开采巷道（51）和一条与开采面（61）推进方向平行的运输巷道（52），掘进机（1）的开采方向与所述开采面（61）的推进方向倾斜相交。
4.根据权利要求1-3任一项所述的循环式煤矿开采方法，其特征在于：所述掘进机（1）的出渣系统与运煤皮带机（3）相连。
5.根据权利要求4所述的循环式煤矿开采方法，其特征在于：所述开采巷道（51）内设置有液压护顶支架（2）。
6.根据权利要求1-3、5任一项所述的循环式煤矿开采方法，其特征在于：所述掘进机（1）为矩形TBM，矩形TBM通过反力架（4）沿着底座（24）向前推进。
7.根据权利要求6所述的循环式煤矿开采方法，其特征在于：所述矩形TBM内设置有朝向所述开采面（61）的推进方向的锚杆钻机（15）。
8.根据权利要求1-3、5、7任一项所述的循环式煤矿开采方法，其特征在于：所述运输巷道（52）内设置有风门（53）。
9.一种循环式煤矿开采系统，其特征在于：在井田区（6）内布置一个首尾相连的循环式巷道（5），循环式巷道（5）包括至少两条开采巷道（51）和至少一条运输巷道（52），开采巷道（51）延伸在井田区（6）的宽度范围内，运输巷道（52）连接在开采巷道（51）之间，每个开采巷道（51）内均设置有掘进机（1），各个开采巷道（51）内的掘进机（1）沿着循环式巷道（5）依次在各个开采巷道（51）内开采，各个开采巷道（51）的开采面（61）朝相同或相反的方向推进；所述开采巷道（51）内设置有掘进机（1），掘进机（1）的出渣系统连接有运煤皮带机（3），开采巷道（51）内设置有液压护顶支架（2），掘进机（1）的开采方向与开采巷道（51）的开采面（61）的推进方向相交，掘进机（1）上设置有朝向所述开采面（61）的锚杆钻机（15）。
10.根据权利要求9所述的循环式煤矿开采系统，其特征在于：所述掘进机（1）为矩形TBM，矩形TBM包括矩形TBM刀盘（11），矩形TBM刀盘（11）的后方设置有向后配套拖车延伸的螺旋输送机（13），后配套拖车上设置有连接螺旋输送机（13）与所述运煤皮带机（3）的TBM皮带运输机（14），后配套拖车的下方设置有底座（24）、上方设置与所述液压护顶支架（2）相连的护顶装置（22），护顶装置（22）的后方设置反力架（4）。
11.根据权利要求10所述的循环式煤矿开采系统，其特征在于：所述液压护顶支架（2）包括连接在底座（24）支架竖梁，支架竖梁的上端铰接有支架顶梁（21），支架顶梁（21）与底座（24）之间设置有液压立柱（23），所述护顶装置（22）与支架顶梁（21）相连。
12.根据权利要求9-11任一项所述的循环式煤矿开采系统，其特征在于：所述循环式巷道（5）为类矩形且包括两条开采巷道（51）和两条运输巷道（52），两条运输巷道（52）分别连接在两条开采巷道（51）的两端，掘进机（1）的开采方向与所述开采面（61）的推进方向垂直。
13.根据权利要求12所述的循环式煤矿开采系统，其特征在于：所述循环式巷道（5）为类三角形且包括倾斜相连的开采巷道（51）和一条与开采面（61）推进方向平行的运输巷道（52），掘进机（1）的开采方向与所述开采面（61）的推进方向倾斜相交。
14.根据权利要求9-11、13任一项所述的循环式煤矿开采系统，其特征在于：所述掘进机（1）的出渣系统与运煤皮带机（3）相连。
15.根据权利要求14所述的循环式煤矿开采系统，其特征在于：所述开采巷道（51）内设置有液压护顶支架（2）。
16.根据权利要求9-11、13、15任一项所述的循环式煤矿开采系统，其特征在于：所述掘进机（1）为矩形TBM，矩形TBM通过反力架（4）沿着底座（24）向前推进。
17.根据权利要求16所述的循环式煤矿开采系统，其特征在于：所述矩形TBM内设置有朝向所述开采面（61）的推进方向的锚杆钻机（15）。
18.根据权利要求9-11、13、15、17任一项所述的循环式煤矿开采系统，其特征在于：所述运输巷道（52）内设置有风门（53）。
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