CN113586056A - 一种长壁式薄煤层和中厚煤层高效开采方法 - Google Patents

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Abstract

本发明一种长壁式薄煤层和中厚煤层高效开采方法，涉及煤矿开采技术领域，该方法以下步骤：布置采煤工作面步骤；连续式采煤机破煤步骤：将连续式采煤机滚筒提升，向前切入煤体，滚筒自上而下直至底板，顶底板平整完成煤炭一刀截割，然后滚筒再次提升，截割循环反复进行，直到到达另一条巷道端部即完成工作面一个循环的截割；连续式采煤机装煤步骤；运煤步骤；支护步骤：工作面支护采用掩护式自移液压支架，沿巷道方向推进移动时，一个支护单元中的两组液压支架支撑顶板，其余的一组降架并前移；采空区处理步骤。该方法可以实现0.8～1.5m煤层不割矸石，割煤速度达到10～20m/min以上，满足煤层厚度要求保证高效开采和高速推进。

Description

一种长壁式薄煤层和中厚煤层高效开采方法
技术领域
本发明涉及煤矿开采技术领域，尤其涉及一种长壁式薄煤层和中厚煤层高效开采方法。
背景技术
根据最新版（2016版）《煤矿安全规程》附录中主要名词解释的规定，地下开采时厚度1.3m以下的煤层为薄煤层，1.3～3.5m的煤层为中厚煤层。在煤炭实际生产过程中，0.8～1.5m左右的薄及中厚煤层由于受开采空间的限制，无法布置较大功率综采设备，造成开采效率差、煤炭产量低，无法适应高产、高效的要求，且工作空间狭小，严重影响工人的身心健康。如增大综采设备功率，根据目前国内外相关设备尺寸，若完全满足0.8～1.5m煤层不截割矸石要求，滚筒式采煤机装机功率一般为200～300kW，小时割煤能力仅为300～400t，无法实现良好的经济效益。
滚筒式采煤机受限于机身结构实现矮机身、大功率协调统一的难度较大，造成0.8~1.5m煤层无法实现高产量的生产，特别是对于1.0m以下的煤层，目前还没有可以实现不截割顶板或底板达到高产高效的采煤机。
对于另一种适用于薄及中厚煤层开采方式的刨煤机开采，虽然其最低开采高度可以达到1.0m以下，但是对于地质条件的要求较高，目前并未取得较好的应用效果。
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，本发明的目的在于提出一种基于连续式采煤机的能实现0.8～1.5m薄及中厚煤层不割矸、高速截割、高效开采的长壁式开采方法。
为达到上述目的，本发明提出的一种长壁式薄煤层和中厚煤层高效开采方法，使用的设备包括连续式采煤机、液压支架、梭车、破碎机和胶带输送机，要开采的煤体两侧各有一条巷道，其中一条巷道的一侧为护巷煤柱；
该方法以下步骤：
布置采煤工作面步骤：在采煤工作面排列布置液压支架，前后两架液压支架形成一组液压支架，三组液压支架并在一起形成一个支护单元，连续式采煤机布置在巷道处，机身与巷道方向垂直，一辆梭车在连续式采煤机后方，破碎机与胶带输送机布置在紧邻护巷煤柱的巷道内；
连续式采煤机破煤步骤：将连续式采煤机滚筒提升，向前切入煤体，滚筒自上而下直至底板，顶底板平整完成煤炭一刀截割，然后滚筒再次提升，截割循环反复进行，直到到达另一条巷道端部即完成工作面一个循环的截割；
连续式采煤机装煤步骤：连续采煤机将煤装入后面等待的梭车；
运煤步骤：梭车往返于连续采煤机和破碎机之间，将连续采煤机采出的煤运至破碎机上，再由破碎机转运至胶带输送机运出；
支护步骤：工作面支护采用掩护式自移液压支架，沿巷道方向推进移动时，一个支护单元中的两组液压支架支撑顶板，其余的一组降架并前移；
采空区处理步骤：采用自然垮落法处理采空区。
本发明提出的长壁式薄煤层和中厚煤层高效开采方法，将连续式采煤机应用于长壁式薄煤层综采工作面充分利用了连续式采煤机机身高度较低、装机功率大、截割速度快的优点，能够实现0.8～1.5m薄及中厚煤层的高效截割和高速推进，同时避免了滚筒式采煤机机身高度大需要割矸和刨煤机适应性差的问题，可有效提高0.8～1.5m薄及中厚煤层的开采效率和煤质品质，保证薄及中厚煤层开采具有良好的经济效益。
根据本发明的一个实施例，该方法包括：
比较步骤：将完成工作面一个循环的截割得到的采煤量与预定采煤量进行比较，若不小于预定采煤量，则停止采煤；若小于预定采煤量，将所述连续采煤机掉头反方向，转至连续式采煤机破煤步骤。
根据本发明的一个实施例，该方法包括：
所述连续式采煤机破煤步骤包括：将连续式采煤机滚筒提升至距顶板100～500mm，向前切入煤体800～1200mm，每一次截割的进尺的宽度为2000～4000mm。
根据本发明的一个实施例，该方法包括：
所述连续式采煤机装煤步骤包括：连续式采煤机自身上设有装煤铲板、圆盘耙杆装载机构和中部输送机，连续采煤机割煤时，煤炭落在装煤铲板上，同时圆盘耙杆连续运转，将煤炭装入中部运输机，运输机再将煤装入后面等待的梭车。
根据本发明的一个实施例，该方法包括：
所述一组液压支架包括前架和后架，前架和后架之间通过推移油缸连接，前梁的顶梁上有长伸缩梁和护帮板。
根据本发明的一个实施例，该方法包括：
所述支护步骤包括：
当所述连续式采煤机完成1～2刀煤炭截割后，临近所述连续式采煤机的两组液压支架支撑住顶板，另外一组液压支架降架、移架、升架，实现前移；
当连续式采煤机继续向前完成1～2刀煤炭截割后，三组液压支架中位于两端的两组液压支架支撑住顶板，中间的一组液压支架降架、移架、升架，实现前移；
当连续式采煤机继续向前完成1～2刀煤炭截割后，临近所述连续式采煤机的一组支架降架、移架、升架，实现前移，其余两组液压支架支撑住顶板，如此往复，实现工作面液压支架的前移。
根据本发明的一个实施例，该方法包括：
所述护巷煤柱内每隔40～50m开有错车硐室，工作面布置有两辆梭车，其中一辆梭车位于错车硐室中。
本发明附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
本发明上述的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
图1是本发明一实施例提出的一种长壁式薄煤层和中厚煤层高效开采方法中的工作面设备布置俯视示意图。
图2是本发明一实施例提出的一组液压支架的结构示意图。
附图标记说明：
液压支架1、连续式采煤机2、梭车3、破碎机4、胶带输送机5。
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，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。相反，本发明的实施例包括落入所附加权利要求书的精神和内涵范围内的所有变化、修改和等同物。
图1是本发明一实施例提出的一种长壁式薄煤层和中厚煤层高效开采方法中的工作面设备布置俯视示意图。
参见图1，一种长壁式薄煤层和中厚煤层高效开采方法，使用的设备包括连续式采煤机2、液压支架1、梭车3、破碎机4和胶带输送机5，其中，连续式采煤机用于截割煤炭和装煤，液压支架用于支护顶板，梭车用于将连续式采煤机截割的煤炭运输到巷道的破碎机和胶带输送机上，破碎机用于破碎大块煤炭，胶带输送机用于将煤炭输送至地面。要开采的煤体两侧各有一条巷道，其中一条巷道的一侧为护巷煤柱。
该方法以下步骤：
布置采煤工作面步骤：在采煤工作面排列布置液压支架1，前后两架液压支架形成一组液压支架，三组液压支架并在一起形成一个支护单元，连续式采煤机2布置在巷道处，机身与巷道方向垂直，一辆梭车3在连续式采煤机后方，破碎机4与胶带输送机5布置在紧邻护巷煤柱的巷道内；
连续式采煤机破煤步骤：将连续式采煤机滚筒提升，向前切入煤体，滚筒自上而下直至底板，顶底板平整完成煤炭一刀截割，然后滚筒再次提升，截割循环反复进行，直到到达另一条巷道端部即完成工作面一个循环的截割；
连续式采煤机装煤步骤：连续采煤机将煤装入后面等待的梭车3；
运煤步骤：梭车3往返于连续采煤机2和破碎机4之间，将连续采煤机2采出的煤运至破碎机4上，再由破碎机4转运至胶带输送机5运出；
支护步骤：工作面支护采用掩护式自移液压支架，沿巷道方向推进移动时，一个支护单元中的两组液压支架支撑顶板，其余的一组降架并前移；
采空区处理步骤：采用自然垮落法处理采空区。
需要说明的是，支护单元的数量根据工作面的区域大小设置，在此不做具体限定。
本发明实施例中的长壁式薄煤层和中厚煤层高效开采方法，将连续式采煤机应用于长壁式薄煤层综采工作面充分利用了连续式采煤机机身高度较低、装机功率大、截割速度快的优点，能够实现0.8～1.5m薄及中厚煤层的高效截割和高速推进，同时避免了滚筒式采煤机机身高度大需要割矸和刨煤机适应性差的问题，可有效提高0.8～1.5m薄及中厚煤层的开采效率和煤质品质，保证薄及中厚煤层开采具有良好的经济效益。
在一些实施例中，一种长壁式薄煤层和中厚煤层高效开采方法，该方法还包括：
比较步骤：将完成工作面一个循环的截割得到的采煤量与预定采煤量进行比较，若不小于预定采煤量，则停止采煤；若小于预定采煤量，将连续采煤机掉头反方向，转至连续式采煤机破煤步骤。
例如，连续式采煤机与巷道成垂直方向在两个巷道之间折返采煤，以巷道的方向作为推进方向，能够完成工作面的连续高效开采。
在一些实施例中，一种长壁式薄煤层和中厚煤层高效开采方法，该方法包括：
连续式采煤机破煤步骤包括：将连续式采煤机滚筒提升至距顶板100～500mm，向前切入煤体800～1200mm，每一次截割的进尺的宽度为2000～4000mm。
有利地，连续式采煤机滚筒提升至距顶板200mm，向前切入煤体约1000mm即每一刀进尺的长度，每一次截割的进尺的宽度约为3000mm。
在一些实施例中，一种长壁式薄煤层和中厚煤层高效开采方法，其中的连续式采煤机装煤步骤包括：连续式采煤机自身上设有装煤铲板、圆盘耙杆装载机构和中部输送机，连续采煤机割煤时，煤炭落在装煤铲板上，同时圆盘耙杆连续运转，将煤炭装入中部运输机，运输机再将煤装入后面等待的梭车。这样由于装煤采用连续式采煤机自身装煤机构，装煤效果好；运煤采用梭车、破碎机及胶带输送机，运输效率高，同时相比基于滚筒式采煤机的长壁式开采方法减少了一部刮板输送机，可减少工作面设备的投资，降低吨煤成本提高经济效益。
在一些实施例中，一种长壁式薄煤层和中厚煤层高效开采方法，参照图2，每一组液压支架包括前架和后架，前架和后架之间通过推移油缸连接，前梁的顶梁上有长伸缩梁和护帮板。
例如，前架和后架之间通过推移油缸，可以实现液压支架的自主前移，伸缩梁和护帮板能够支撑顶板完成支护。
在一些实施例中，一种长壁式薄煤层和中厚煤层高效开采方法， 支护步骤包括：
当连续式采煤机完成1～2刀煤炭截割后，临近连续式采煤机的两组液压支架支撑住顶板，另外一组液压支架降架、移架、升架，实现前移；当连续式采煤机继续向前完成1～2刀煤炭截割后，三组液压支架中位于两端的两组液压支架支撑住顶板，中间的一组液压支架降架、移架、升架，实现前移；当连续式采煤机继续向前完成1～2刀煤炭截割后，临近连续式采煤机的一组支架降架、移架、升架，实现前移，其余两组液压支架支撑住顶板，如此往复，实现工作面液压支架的前移。这样的步骤可实现液压支架的自主前移，保证开采空间的安全。
在一些实施例中，为保证工作面运煤的连续性，护巷煤柱内每隔40～50m开有错车硐室，工作面布置有两辆梭车，其中一辆梭车3位于错车硐室中。这样能够实现截割煤炭能尽快运输至巷道破碎机和胶带输送机处，保证工作面的连续高效开采。
本实施例中的方法主要应用于0.8～1.5m薄及中厚煤层高效开采和高速推进，推进速度可达到10～20m/min以上，同时可以实现0.8～1.5m煤层不割矸石，提高薄及中厚煤层工作面开采煤炭的产量和品质。相比基于滚筒式采煤机的长壁式开采方法减少了一部刮板输送机，可减少工作面设备的投资，降低吨煤成本提高经济效益。本实施例方法采用连续式采煤机开采0.8～1.5m薄煤层和中厚煤层，能够弥补现有基于滚筒式采煤机和刨煤机采煤方法的不足，为该厚度煤层高产、高效和高品质开采提供一种可行的采煤方法。
需要说明的是，在本发明的描述中，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。此外，在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述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一定指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何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
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 (7)

1.一种长壁式薄煤层和中厚煤层高效开采方法，其特征在于，使用的设备包括连续式采煤机（2）、液压支架（1）、梭车（3）、破碎机（4）和胶带输送机（5），要开采的煤体两侧各有一条巷道，其中一条巷道的一侧为护巷煤柱；
该方法以下步骤：
布置采煤工作面步骤：在采煤工作面排列布置液压支架（1），前后两架液压支架形成一组液压支架，三组液压支架并在一起形成一个支护单元，连续式采煤机（2）布置在巷道处，机身与巷道方向垂直，一辆梭车（3）在连续式采煤机后方，破碎机（4）与胶带输送机（5）布置在紧邻护巷煤柱的巷道内；
连续式采煤机破煤步骤：将连续式采煤机滚筒提升，向前切入煤体，滚筒自上而下直至底板，顶底板平整完成煤炭一刀截割，然后滚筒再次提升，截割循环反复进行，直到到达另一条巷道端部即完成工作面一个循环的截割；
连续式采煤机装煤步骤：连续采煤机将煤装入后面等待的梭车（3）；
运煤步骤：梭车（3）往返于连续采煤机（2）和破碎机（4）之间，将连续采煤机（2）采出的煤运至破碎机（4）上，再由破碎机（4）转运至胶带输送机（5）运出；
支护步骤：工作面支护采用掩护式自移液压支架，沿巷道方向推进移动时，一个支护单元中的两组液压支架支撑顶板，其余的一组降架并前移；
采空区处理步骤：采用自然垮落法处理采空区。
2.根据权利要求1所述的一种长壁式薄煤层和中厚煤层高效开采方法，其特征在于，该方法包括：
比较步骤：将完成工作面一个循环的截割得到的采煤量与预定采煤量进行比较，若不小于预定采煤量，则停止采煤；若小于预定采煤量，将所述连续采煤机掉头反方向，转至连续式采煤机破煤步骤。
3.根据权利要求1所述的一种长壁式薄煤层和中厚煤层高效开采方法，其特征在于，该方法包括：
所述连续式采煤机破煤步骤包括：将连续式采煤机滚筒提升至距顶板100～500mm，向前切入煤体800～1200mm，每一次截割的进尺的宽度为2000～4000mm。
4.根据权利要求1所述的一种长壁式薄煤层和中厚煤层高效开采方法，其特征在于，该方法包括：
所述连续式采煤机装煤步骤包括：连续式采煤机自身上设有装煤铲板、圆盘耙杆装载机构和中部输送机，连续采煤机割煤时，煤炭落在装煤铲板上，同时圆盘耙杆连续运转，将煤炭装入中部运输机，运输机再将煤装入后面等待的梭车。
5.根据权利要求1所述的一种长壁式薄煤层和中厚煤层高效开采方法，其特征在于，该方法包括：
所述一组液压支架包括前架和后架，前架和后架之间通过推移油缸连接，前梁的顶梁上有长伸缩梁和护帮板。
6.根据权利要求5所述的一种长壁式薄煤层和中厚煤层高效开采方法，其特征在于，该方法包括：
所述支护步骤包括：
当所述连续式采煤机完成1～2刀煤炭截割后，临近所述连续式采煤机的两组液压支架支撑住顶板，另外一组液压支架降架、移架、升架，实现前移；
当连续式采煤机继续向前完成1～2刀煤炭截割后，三组液压支架中位于两端的两组液压支架支撑住顶板，中间的一组液压支架降架、移架、升架，实现前移；
当连续式采煤机继续向前完成1～2刀煤炭截割后，临近所述连续式采煤机的一组支架降架、移架、升架，实现前移，其余两组液压支架支撑住顶板，如此往复，实现工作面液压支架的前移。
7.根据权利要求1所述的一种长壁式薄煤层和中厚煤层高效开采方法，其特征在于，该方法包括：
所述护巷煤柱内每隔40～50m开有错车硐室，工作面布置有两辆梭车，其中一辆梭车（3）位于错车硐室中。
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