CN112879073A - 井下煤矿开采煤层或岩层的注水方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种井下煤矿开采煤层或岩层的注水方法，包括以下步骤：集成在综采设备或综掘设备上的注水组件向待采煤区或待掘岩区进行注水作业；位于待采区的注水组件在支护设备停止支护时所述注水组件停止注水作业，采煤机或掘进机对已注水的所述待采煤区进行采煤或所述待掘岩区进行掘岩；同时，位于支护区的注水组件在支护设备开始支护时启动注水作业，以待所述采煤机或所述掘进机再次作业，以便所述注水作业和所述采煤作业或所述掘岩作业同时进行。因此，根据本发明的实施例的井下煤矿开采煤层或岩层的注水方法具有注水作业和采煤作业同时工作、无需人为搬迁注水组件、劳动强度小等优点。
Description
技术领域
本发明涉及煤矿开采技术领域，具体地，涉及一种井下煤矿开采煤层或岩层的注水方法。
背景技术
随着矿井智能化、机械化、自动化水平的日益提高，井下割煤、运煤及移架等各环节会产生大量的粉尘，危害作业人员生命健康，而具有爆炸性的煤尘可能引发爆炸风险，对煤矿安全生产具有更大的威胁，因此开采前需要对煤层注水，从而起到防尘降尘的作用。
相关技术中，在每次注水作业时施工前，需要暂停采煤作业，且使用的注水组件需要在注水前搬进工作面，在注水完成后搬出工作面，存在搬迁速度慢、劳动强度大、辅助时间长等问题。
发明内容
本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。
为此，本发明的实施例提出一种注水方便、且注水和采煤同时进行的井下煤矿开采煤层或岩层的注水方法。
根据本发明实施例的井下煤矿开采煤层或岩层的注水方法，包括以下步骤：集成在综采设备或综掘设备上的注水组件向待采煤区或待掘岩区进行注水作业；位于待采区的所述注水组件在支护设备停止支护时所述注水组件停止注水作业，采煤机或掘进机对已注水的所述待采煤区进行采煤或所述待掘岩区进行掘岩；同时，位于支护区的所述注水组件在支护设备开始支护时启动注水作业，以待所述采煤机或所述掘进机再次作业，以便所述注水作业和所述采煤作业或所述掘岩作业同时进行。
根据本发明实施例的井下煤矿开采煤层或岩层的注水方法，能够使得采煤和注水工作同时进行，并且在保证注水防尘效果的同时，减少了注水组件单独搬运的时间成本和劳动成本，有效降低了工人的劳动强度。
在一些实施例中，井下煤矿开采煤层或岩层的注水方法还包括以下步骤：随着所述采煤机的移动，位于所述采煤机运行前方的所述液压支架将收起，以便防止影响所述采煤机进行采煤，位于所述采煤机运行后方的所述液压支架的及时支护新的暴露的顶板。
在一些实施例中，开启输送机，所述输送机位于所述采煤机或所述掘进机运行的后方且与所述采煤机或所述掘进机同步移动，以便所述输送机运输所述采煤机的产物或所述掘进机的产物。
在一些实施例中，所述注水组件随支护设备或运输设备运动，以便所述注水组件对所述采煤区进行注水。
在一些实施例中，所述注水组件集成在综采工作面或综掘工作面的支护设备或运输设备上。
在一些实施例中，所述注水作业采用短孔注水的方法对所述采煤区的煤壁或掘岩区的岩壁进行注水。
在一些实施例中，所述短孔注水的注水步骤为：(1)用所述注水组件的钻孔装置在所述采煤区的煤壁或掘岩区的岩壁开设深度为0.1～3米的注水孔；(2)将所述注水组件的封孔器安装在所述注水孔的开口处，并对所述封孔器注水使之鼓胀以封闭所述注水孔；(3)用高压水向所述注水孔进行注水。
在一些实施例中，所述注水作业采用水切割煤壁或岩壁的方式对所述采煤区的煤壁或掘进区的岩壁进行注水和切割。
在一些实施例中，井下煤矿开采煤层或岩层的注水方法所述水切割的预设水流速度为0.1m/min～3000m/min，所述的水切割的预设水压为0.5Mpa～200Mpa。
在一些实施例中，所述采煤机或掘进机的预设速度为0.1m/min～50m/min。
附图说明
图1是本发明实施例的井下煤矿开采煤层或岩层的注水方法的注水组件进行注水作业的结构示意图。
图2是本发明实施例的井下煤矿开采煤层或岩层的注水方法注水作业的综采工作面平面示意图示意图。
附图标记：
液压支架1；护帮板11；掩护梁12；立柱13；
注水组件2；采煤机3；支护区4；割煤区5；待采区6；采煤工作面7。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
如图1-2所示，根据本发明实施例的井下煤矿开采煤层或岩层的注水方法，包括以下步骤：
集成在综采设备或综掘设备上的注水组件2向待采煤区6或待掘岩区注水。
位于待采区6的注水组件2在支护设备停止支护时停止注水作业，采煤机3或掘进机对已注水的待采煤区进行采煤或待掘岩区进行掘岩。具体地，位于采煤机3或掘进机运行前方的注水组件随着支护设备停止支护时，注水组件2停止注水，以便采煤机3或掘进机对进行采煤或者挖掘工作。
同时，位于支护区的注水组件2在支护设备开始支护时重新启动注水作业，以待采煤机或掘进机再次作业。具体地，位于采煤机3或掘进机运行后方的注水组件随着支护设备重新支护时，注水组件2重新进行注水作业，由此使得采煤作业、掘进作业与注水作业同步进行，从而减小了采煤作业或掘进作业的工作时间。
根据本发明实施例的井下煤矿开采煤层或岩层的注水方法，通过位于待采区6的注水组件2在支护设备停止支护时停止注水作业，采煤机或掘进机对已注水的待采煤区进行采煤或待掘岩区进行掘岩。同时，位于支护区的注水组件2在支护设备开始支护时重新启动注水作业。从而在采煤机3或掘进机工作的过程中，位于采煤机3运行前方的注水组件2收起，位于采煤机3运行后方的注水组件2重新对采煤区或掘岩区进行注水以便湿润工作面，从而一边使得注水组件2进行注水作业，一边使得采煤机3或掘进机进行作业，在保证防尘降尘效果的前提下，增加综采设备或综掘设备的有效开机率，提高井下煤炭开采效率或掘岩效率。另外，注水组件2安装在综采设备或综掘设备上，有效减少了注水组件2单独搬运的时间成本和劳动成本，降低了工人的劳动强度。
在一些实施例中，井下煤矿开采煤层或岩层的注水方法还包括以下步骤：随着采煤机3的移动，位于采煤机3前方的第一预设方向(如图2所示的前后方向)的液压支架1将收起，以便防止影响采煤机3进行采煤，位于采煤机3后方的1液压支架1的及时支护新的暴露的顶板。由此，使得液压支架1及时向前移动对开采过的采煤工作面7进行支护。
本领域人员可以理解的是：井下煤矿区域包括：支护区4、割煤区5和待采区6，其中，采煤机3工作的区域为割煤区5，位于采煤机3开采过的区域为支护区4(采煤机3运行的后方)，等待开采的区域为待采区6(采煤机3运行的前方)。
在一些实施例中，井下煤矿开采煤层或岩层的注水方法还包括以下步骤：开启输送机(图中未示出)，输送机位于采煤机3或掘进机后方且与采煤机3或掘进机同步移动，从而通过输送机运输采煤机3的产物(煤块)或掘进机的产物(岩壁)。
可以理解的是，由于刮板输送机具有结构简单、重量轻、体积小、安装方便、水平输送距离长等优点，因此输送机需用刮板输送机运输煤块。
在一些实施例中，注水组件2随支护设备或运输设备运动。具体地，如图2所示，注水组件2通过液压支架1的护帮板11与采煤工作面7或掘进工作面相接触，注水组件2开始对采煤工作面7或掘岩工作面注水，开启采煤机3或掘进机，使得采煤机3对采煤工作面7进行破碎采煤或掘进机对掘岩工作面进行掘岩，位于采煤机3运行的前方的液压支架1开始依次收起护帮板11，从而使得注水组件2一起收起，防止影响采煤机3或掘进机的工作，等待采煤机3进行割煤；采煤机3以预设速度采煤工作面7最右端移动，随着采煤机3或掘进机的移动,位于采煤机3或掘进机运行后方的液压支架1重新推移工作，使得液压支架1的护帮板11带动注水组件2重新与采煤工作面7接触，从而使得注水组件2对采煤工作面7或掘岩工作面进行重新注水，从而使得采煤机3或掘进机进行采煤工作，注水组件2进行注水作业，当采煤机3或掘进机移动到采煤工作面7或掘岩工作面的最左端时候完成一个采煤循环，采煤机3开始从采煤工作面7或掘岩工作面的最左端向采煤工作面7或掘岩工作面的最右端移动，以此进行采煤循环或掘岩循环，从而使得采煤机3和注水组件2同时作业。
在一些实施例中，注水组件2集成在综采工作面或综掘工作面的支护设备或运输设备上，具体地，注水组件2设在液压支架1的护帮板11上，从而使得注水组件2随着液压支架1的护帮板11运动，使得注水组件2设置的更加合理。
本领域人员可以理解地是：由于综采工作面煤壁厚度、长度和采煤设备的不同，一个采煤循环的时间从1小时到2小时不等，综采工作面任一支架从进入支护状态到退出支护状态的时间间隔在30分钟以上，因此该时间足够完成一次注水作业，从而可以将注水组件2安装在液压支架1上，在支护的同时完成对采煤工作面或掘岩工作面的注水作业。
可以理解的是，注水组件2也可以安装在除护帮板11之外其他的位置，例如使用伸缩杆将注水组件2安装在液压支架1的掩护梁12上或者液压支架1的立柱13上，注水组件2还可以设在输送机上、采煤机3或综掘工作面上的掘进机上，从而使得采煤作业和注水作业同时进行工作或掘进作业和注水作业同时进行工作。
在一些实施例中，液压支架1包括多个第一液压支架1和多个第二液压支架1，第一液压支架1和液压支架1沿第二预设方向(如图2所示的左右方向)依次交替设置，注水组件2设在第二液压支架1上。由此，可根据注水组件2在煤层内湿润的区域的大小，设置注水组件2安装的密集程度，当注水组件2湿润的区域较小时候，在每个液压支架1上均安装注水组件2，当注水组件2湿润的区域较大时候，每隔一个或两个液压支架1上安装一个注水组件2，由此，减小了注水组件2的使用，节约了水资源，提高注水组件2的工作效率。
在一些实施例中，注水作业采用短孔注水的方法对采煤工作面7的煤壁进行注水。由于短孔注水要求水压低，工艺设备简单，从而选用短孔注水不仅方便注水组件2的安装，使得注水组件2设置的更加合理。
在一些实施例中，短孔注水的注水步骤为：(1)用注水组件的钻孔装置在采煤区的煤壁或掘岩区的岩壁开设深度为0.1～3米的注水孔；(2)将注水组件的封孔器安装在注水孔的开口处，并对封孔器注水使之鼓胀以封闭注水孔；(3)用高压水向注水孔进行注水。由于，短孔注水要求水压低，工艺设备简单，从而选用短孔注水不仅方便注水组件2的安装，提高了注水组件2的注水效率。
在一些实施例中，注水作业采用水切割煤壁或岩壁的方式对采煤区的煤壁或掘进区的岩壁进行注水和切割。水切割的预设水流速度为0.1m/min～3000m/min，的水切割的预设水压为0.5Mpa～200Mpa。由此对煤层或岩壁进行湿润和切割。
在一些实施例中，采煤机或掘进机的预设速度为0.1m/min～50m/min。
下面参考附图1-2描述根据本发明实施例的井下煤矿开采煤层或岩层的具体注水方法：
A)安装注水组件2，将注水组件2安装在液压支架1的护帮板11上。
B)开启注水作业，注水组件2随液压支架1的护帮板11移动且与采煤工作面7相配合，以便采煤工作面7进行注水作业，使得采煤工作面7湿润。
C)开启采煤机3或掘进机，采煤机3在割煤区5进行割煤，采煤机3以预设速度沿采煤工作面7向待采区6移动。
D)停止注水作业；位于采煤机3运行的前方的支护区4的注水组件2停止注水作业，并将注水组件2随液压支架1的护帮板11同时收起以便采煤机3对待采区6进行采煤。
E)重新开启注水作业，待采煤机3进行采煤工作后，位于采煤机3运行的后方的待采区6的注水组件2随液压支架1的护帮板11一起伸出且再次与采煤工作面7配合，以便重新对采煤工作面7进行注水作业，从而使得采煤作业和注水作业同时进行。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接或彼此可通讯；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
在本发明中，术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。
Claims (10)
1.一种井下煤矿开采煤层或岩层的注水方法，其特征在于，包括以下步骤：
集成在综采设备或综掘设备上的注水组件向待采煤区或待掘岩区进行注水作业；
位于待采区的所述注水组件在支护设备停止支护时所述注水组件停止注水作业，采煤机或掘进机对已注水的所述待采煤区进行采煤或所述待掘岩区进行掘岩；
同时，位于支护区的所述注水组件在支护设备开始支护时启动注水作业，以待所述采煤机或所述掘进机再次作业，以便所述注水作业和所述采煤作业或所述掘岩作业同时进行。
2.根据权利要求1所述的井下煤矿开采煤层或岩层的注水方法，其特征在于，还包括以下步骤：随着所述采煤机的移动，位于所述采煤机运行前方的所述液压支架将收起，以便防止影响所述采煤机进行采煤，位于所述采煤机运行后方的所述液压支架的及时支护新暴露的顶板。
3.根据权利要求1所述的井下煤矿开采煤层或岩层的注水方法，其特征在于，还包括以下步骤：开启输送机，所述输送机位于所述采煤机或所述掘进机运行的后方且与所述采煤机或所述掘进机同步移动，以便所述输送机运输所述采煤机的产物或所述掘进机的产物。
4.根据权利要求1所述的井下煤矿开采煤层或岩层的注水方法，其特征在于，所述注水组件随支护设备或运输设备运动，以便所述注水组件对所述采煤区进行注水。
5.根据权利要求4所述的井下煤矿开采煤层或岩层的注水方法，其特征在于，所述注水组件集成在综采工作面或综掘工作面的支护设备或运输设备上。
6.根据权利要求1所述的井下煤矿开采煤层或岩层的注水方法，其特征在于，所述注水作业采用短孔注水的方法对所述采煤区的煤壁或掘岩区的岩壁进行注水。
7.根据权利要求6所述的井下煤矿开采煤层或岩层的注水方法，其特征在于，所述短孔注水的注水步骤为：
(1)用所述注水组件的钻孔装置在所述采煤区的煤壁或掘岩区的岩壁开设深度为0.1～3米的注水孔；
(2)将所述注水组件的封孔器安装在所述注水孔的开口处，并对所述封孔器注水使之鼓胀以封闭所述注水孔；
(3)用高压水向所述注水孔进行注水。
8.根据权利要求1所述的井下煤矿开采煤层或岩层的注水方法，其特征在于，所述注水作业采用高压水射流切割煤壁或岩壁的方式对所述采煤区的煤壁或掘进区的岩壁进行注水和切割。
9.根据权利要求8所述的井下煤矿开采煤层或岩层的注水方法，其特征在于，所述水切割的预设水流速度为0.1m/min～3000m/min，所述的水切割的预设水压为0.5Mpa～200Mpa。
10.根据权利要求1所述的井下煤矿开采煤层或岩层的注水方法，其特征在于，所述采煤机或掘进机的预设速度为0.1m/min～50m/min。
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