CN114060033A - 一种节能减损型的采煤方法及采煤机 - Google Patents

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CN114060033A CN202111509799.3A CN202111509799A CN114060033A CN 114060033 A CN114060033 A CN 114060033A CN 202111509799 A CN202111509799 A CN 202111509799A CN 114060033 A CN114060033 A CN 114060033A
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张凯
李全生
张伟龙
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刘刚
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National Institute of Clean and Low Carbon Energy
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    • E21C—MINING OR QUARRYING
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Abstract

本发明公开了一种节能减损型的采煤方法及采煤机，在开采时留有不开采的中部煤体，在第一截割滚筒和第二截割滚筒对其震裂后会在重力或震动作用下自动垮塌，可以有效减小第一截割滚筒和第二截割滚筒的直径之和，从而达到节能和减损的目的。在开采同等厚度煤层时，由于无需一次采全高，且在第一截割滚筒和第二截割滚筒之间具有调整空间，所以第一截割滚筒和第二截割滚筒都不对直接顶和基本顶产生直接影响，可以对地表变形产生更小的影响，有利于地表的生态减损。

Description

一种节能减损型的采煤方法及采煤机
技术领域
本发明涉及采煤工程技术领域，尤其涉及一种节能减损型的采煤方法及采煤机。
背景技术
现有技术中采煤方法是对采高内的煤层进行一次采全高(放顶煤也是将开采范围内的煤层全部开采后利用重力或外力将上部煤炭资源开采)，这就要求采煤机的滚筒直径(之和)大于或等于开采煤厚，而采煤机滚筒直径越大功率越大，耗能就越多。
由于采煤机滚筒较大，采动扰动较为剧烈，且采煤机的滚筒直径(之和)大于或等于开采煤厚，滚筒易对煤层上覆直接顶和基本顶产生影响，造成其破碎或松动，从而引起地表不规律下沉，不利于地表生态减损。
有鉴于此，提供一种节能减损型的采煤方法及采煤机成为必要。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种节能减损型的采煤方法及采煤机。
本发明技术方案提供一种节能减损型的采煤方法，所述节能减损型的采煤方法采用采煤机进行采煤，所述采煤机包括机架、可枢转地连接在所述机架的第一端的第一截割装置和可枢转地连接在所述机架的第二端的第二截割装置，其中所述第一截割装置和所述第二截割装置处于所述机架的同一侧，所述第一截割装置包括与所述机架可枢转连接的第一摇臂和安装在所述第一摇臂上的第一截割滚筒，所述第二截割装置包括与所述机架可枢转连接的第二摇臂和安装在所述第二摇臂上的第二截割滚筒；
所述节能减损型的采煤方法包括如下步骤：
S01：在待开采煤层上沿着从上往下的方向依次划分出上部煤体、中部煤体和下部煤体；
S02：所述采煤机开采所述待开采煤层，所述第一截割滚筒/所述第二截割滚筒截割所述上部煤体，形成上部采空区并露出所述中部煤体的顶面；相应地，所述第二截割滚筒/所述第一截割滚筒截割所述下部煤体，形成下部采空区并露出所述中部煤体的底面；所述中部煤体悬置在所述下部采空区上方的至少部分能够在重力、震动作用下自动垮塌实现放煤。
在其中一项可选技术方案中，在所述第一截割滚筒/所述第二截割滚筒截割所述上部煤体时，促进所述中部煤体预震裂，在所述第二截割滚筒/所述第一截割滚筒截割所述下部煤体时，促进所述中部煤体复震裂。
在其中一项可选技术方案中，在所述步骤S02中还包括如下步骤：
所述采煤机正向开采时，所述第一摇臂带动所述第一截割滚筒上摆，所述第一截割滚筒截割所述上部煤体，形成上部采空区并露出所述中部煤体的顶面；相应地，所述第二摇臂带动所述第二截割滚筒下摆，所述第二截割滚筒截割所述下部煤体，形成下部采空区并露出所述中部煤体的底面；所述中部煤体悬置在所述下部采空区上方的至少部分能够在重力、震动作用下自动垮塌实现放煤；
所述采煤机反向开采时，所述第二摇臂带动所述第二截割滚筒上摆，所述第二截割滚筒截割所述上部煤体，形成上部采空区并露出所述中部煤体的顶面；相应地，所述第一摇臂带动所述第一截割滚筒下摆，所述第一截割滚筒截割所述下部煤体，形成下部采空区并露出所述中部煤体的底面；所述中部煤体悬置在所述下部采空区上方的至少部分能够在重力、震动作用下自动垮塌实现放煤。
在其中一项可选技术方案中，在沿着所述第一截割滚筒或所述第二截割滚筒的轴向上，所述上部采空区的深度小于或等于所述下部采空区的深度。
在其中一项可选技术方案中，所述第一截割滚筒和所述第二截割滚筒的进深分别在1.5m-3m之间。
在其中一项可选技术方案中，所述第一摇臂和所述第二摇臂为伸缩式摇臂；
所述节能减损型的采煤方法还包括如下步骤：
根据所述上部煤体、所述中部煤体和所述下部煤体的高度，调节所述第一摇臂和/或所述第二摇臂的伸缩量，以使得所述第一截割滚筒与所述第二截割滚筒之间留出所述中部煤体的空间。
在其中一项可选技术方案中，所述中部煤体的高度为所述待开采煤层的高度的0.25-0.5倍。
在其中一项可选技术方案中，所述第一截割滚筒的直径和所述第二截割滚筒的直径分别小于所述待开采煤层的高度的一半。
在其中一项可选技术方案中，所述第一截割滚筒的直径和所述第二截割滚筒的直径相等。
本发明技术方案提供一种采煤机，所述采煤机适用于前述的节能减损型的采煤方法中；
所述采煤机包括机架、可枢转地连接在所述机架的第一端的第一截割装置和可枢转地连接在所述机架的第二端的第二截割装置，其中所述第一截割装置和所述第二截割装置处于所述机架的同一侧，所述第一截割装置包括与所述机架可枢转连接的第一摇臂和安装在所述第一摇臂上的第一截割滚筒，所述第二截割装置包括与所述机架可枢转连接的第二摇臂和安装在所述第二摇臂上的第二截割滚筒；
所述采煤机具有采煤状态，在所述采煤机处于所述采煤状态时，所述第一截割滚筒与所述第二截割滚筒之间留有预设的非截割空间。
采用上述技术方案，具有如下有益效果：
本发明提供的节能减损型的采煤方法及采煤机，在开采时留有不开采的中部煤体，在第一截割滚筒和第二截割滚筒对其震裂后会在重力或震动作用下自动垮塌，可以有效减小第一截割滚筒和第二截割滚筒的直径之和，从而达到节能和减损的目的。在开采同等厚度煤层时，由于无需一次采全高，且在第一截割滚筒和第二截割滚筒之间具有调整空间，所以第一截割滚筒和第二截割滚筒都不对直接顶和基本顶产生直接影响，可以对地表变形产生更小的影响，有利于地表的生态减损。
附图说明
参见附图，本发明的公开内容将变得更易理解。应当理解：这些附图仅仅用于说明的目的，而并非意在对本发明的保护范围构成限制。图中：
图1为本发明一实施例提供的采煤机的结构示意图；
图2为在待开采煤层上沿着从上往下的方向依次划分出上部煤体、中部煤体和下部煤体的示意图；
图3为采煤机采煤时的立体图；
图4为采煤机沿着正向采煤时的示意图；
图5为采煤机沿着反向采煤时的示意图；
图6为第一摇臂和第二摇臂为伸缩摇臂，伸缩摇臂处于收缩状态时的示意图；
图7为第一摇臂和第二摇臂为伸缩摇臂，伸缩摇臂处于伸出状态时的示意图。
具体实施方式
下面结合附图来进一步说明本发明的具体实施方式。其中相同的零部件用相同的附图标记表示。需要说明的是，下面描述中使用的词语“前”、“后”、“左”、“右”、“上”和“下”指的是附图中的方向，词语“内”和“外”分别指的是朝向或远离特定部件几何中心的方向。
如图1-5所示，本发明一实施例提供的一种节能减损型的采煤方法，节能减损型的采煤方法采用采煤机100进行采煤，采煤机100包括机架1、可枢转地连接在机架1的第一端的第一截割装置2和可枢转地连接在机架1的第二端的第二截割装置3，其中第一截割装置2和第二截割装置3处于机架1的同一侧，第一截割装置2包括与机架1可枢转连接的第一摇臂21和安装在第一摇臂21上的第一截割滚筒22，第二截割装置3包括与机架1可枢转连接的第二摇臂31和安装在第二摇臂31上的第二截割滚筒32。
节能减损型的采煤方法包括如下步骤：
S01：在待开采煤层300上沿着从上往下的方向依次划分出上部煤体301、中部煤体302和下部煤体303。
S02：采煤机100开采待开采煤层300，第一截割滚筒22/第二截割滚筒32截割上部煤体301，形成上部采空区304并露出中部煤体302的顶面。相应地，第二截割滚筒32/第一截割滚筒22截割下部煤体303，形成下部采空区305并露出中部煤体302的底面。中部煤体302悬置在下部采空区305上方的至少部分能够在重力、震动作用下自动垮塌实现放煤。
采煤机100骑跨在挂板运输机200的一侧进行煤层开采。
采煤机100包括机架1、第一截割装置2和第二截割装置3。机架1上具有电力装置、液压装置和摇臂、滚筒驱动装置等，其与现有的采煤机基本一致，在此不再详述。本发明的采煤机100的特点是：第一截割装置2的第一截割滚筒22和第二截割装置3的第二截割滚筒32之间可以预留出非截割空间，不是采用一次全采高，而是可以留出中间部分煤不开采，靠震动、重力等自动坍塌放煤。如此，可以减少第一截割滚筒22和第二截割滚筒32的直径，起到节能减损的作用。本发明中的节能减损可指节约能源、降低能源损耗的作用，也可指节约能源、降低对地表的生态影响，起到生态减损的作用。
在采煤时，首先在待开采煤层300上沿着从上往下的方向依次划分出上部煤体301、中部煤体302和下部煤体303，也可称之为上部开采区、中部非开采区和下部开采区。
当采煤机100开采待开采煤层300时，第一截割滚筒22/第二截割滚筒32截割上部煤体301，从而在中部煤体302的顶部形成上部采空区304，此时露出中部煤体302的顶面。相应地，第二截割滚筒32/第一截割滚筒22截割下部煤体303，从而在中部煤体302的下方形成下部采空区305并露出中部煤体302的底面。中部煤体302悬置在下部采空区305上方，在第一截割滚筒22、第二截割滚筒32截割各自的煤层时，会对中部煤体302产生震动，促使其震裂产生裂隙，因此中部煤体302在自身重力和震动作用下能够自动垮塌实现放煤。
由此，本发明提供的节能减损型的采煤方法，在开采时留有不开采的中部煤体302，在第一截割滚筒22和第二截割滚筒32对其震裂后会在重力或震动作用下自动垮塌，可以有效减小第一截割滚筒22和第二截割滚筒32的直径之和，从而达到节能和减损的目的。在开采同等厚度煤层时，由于无需一次采全高，且在第一截割滚筒22和第二截割滚筒32之间具有调整空间，所以第一截割滚筒22和第二截割滚筒32都不对直接顶和基本顶产生直接影响，可以对地表变形产生更小的影响，有利于地表的生态减损。
在其中一个实施例中，在第一截割滚筒22/第二截割滚筒32截割上部煤体301时，促进中部煤体302预震裂，在第二截割滚筒32/第一截割滚筒22截割下部煤体303时，促进中部煤体302复震裂。该中部煤体302主要利用第一截割滚筒22/第二截割滚筒32截割上部煤体301时的震动而产生的第一次预裂，再经过第二截割滚筒32/第一截割滚筒22截割下部煤体303时的震动而产生复裂，以及中部煤体302的悬空状态，从而自然垮塌，达到开采目的，实现节能减损的效果。
在其中一个实施例中，如图4-5所示，在步骤S02中还包括如下步骤：
采煤机100正向开采时，第一摇臂21带动第一截割滚筒22上摆，第一截割滚筒截割上部煤体301，形成上部采空区304并露出中部煤体302的顶面。相应地，第二摇臂31带动第二截割滚筒32下摆，第二截割滚筒32截割下部煤体303，形成下部采空区并露出中部煤体302的底面。中部煤体302悬置在下部采空区305上方的至少部分能够在重力、震动作用下自动垮塌实现放煤。
采煤机100反向开采时，第二摇臂31带动第二截割滚筒32上摆，第二截割滚筒截割上部煤体301，形成上部采空区304并露出中部煤体302的顶面。相应地，第一摇臂21带动第一截割滚筒22下摆，第一截割滚筒22截割下部煤体303，形成下部采空区并露出中部煤体302的底面。中部煤体302悬置在下部采空区305上方的至少部分能够在重力、震动作用下自动垮塌实现放煤。
本发明中的正向与反向为采煤工作面的两个相对方向。第一摇臂21和第二摇臂31都可上下摆动，以切换工作位置。在采煤机100正向开采时，第一摇臂21带动第一截割滚筒22上摆，第二摇臂31带动第二截割滚筒32下摆，第一摇臂21在前且在机架1的上方，第二摇臂31在后且在机架1的下方。采煤机100反向开采时，第二摇臂31带动第二截割滚筒32上摆，第一摇臂21带动第一截割滚筒22下摆，第二摇臂31在前在且在机架1的上方，第一摇臂21在后且在机架1的下方。
在其中一个实施例中，在沿着第一截割滚筒22或第二截割滚筒32的轴向上，上部采空区304的深度小于或等于下部采空区305的深度，增大了中部煤体302下方的采空区，利于中部煤体302实现的垮塌效果。
在其中一个实施例中，第一截割滚筒22和第二截割滚筒32的进深分别在1.5m-3m之间。现有的截割滚筒的进深一般在0.6m，本发明的第一截割滚筒22和第二截割滚筒32的进深分别在1.5m-3m之间，增加了中部煤体302的悬置宽度，利于中部煤体302实现的垮塌效果。
在其中一个实施例中，如图6-7所示，第一摇臂21和第二摇臂31为伸缩式摇臂。第一摇臂21和第二摇臂31分别包括有伸缩部5，伸缩部5可以选择液压油缸，用于实现第一摇臂21/第二摇臂31的伸缩，以带动第一截割滚筒22/第二截割滚筒32调节位置。
该节能减损型的采煤方法还包括如下步骤：
根据上部煤体301、中部煤体302和下部煤体303的高度，调节第一摇臂21和/或第二摇臂31的伸缩量，以使得第一截割滚筒22与第二截割滚筒32之间留出中部煤体302的空间。
在其中一个实施例中，中部煤体302的高度为待开采煤层300的高度的0.25-0.5倍。
在其中一个实施例中，第一截割滚筒22的直径和第二截割滚筒32的直径分别小于待开采煤层300的高度的一半，以确保可以留出中部煤体302不开采。
在其中一个实施例中，第一截割滚筒22的直径和第二截割滚筒32的直径相等，方便采煤机100的结构布置，也方便调节第一截割滚筒22和第二截割滚筒32的位置。
如图1-7所示，本发明一实施例提供一种采煤机100，采煤机100适用于前述的节能减损型的采煤方法中。
采煤机100包括机架1、可枢转地连接在机架1的第一端的第一截割装置2和可枢转地连接在机架1的第二端的第二截割装置3，其中第一截割装置2和第二截割装置3处于机架1的同一侧，第一截割装置2包括与机架1可枢转连接的第一摇臂21和安装在第一摇臂21上的第一截割滚筒22，第二截割装置3包括与机架1可枢转连接的第二摇臂31和安装在第二摇臂31上的第二截割滚筒32。
采煤机100具有采煤状态，在采煤机100处于采煤状态时，第一截割滚筒22与第二截割滚筒32之间留有预设的非截割空间。
第一截割滚筒22与第二截割滚筒32上分别安装有挡煤板4。
综上所述，本发明提供的节能减损型的采煤方法及采煤机100，在开采时留有不开采的中部煤体302，在第一截割滚筒22和第二截割滚筒32对其震裂后会在重力或震动作用下自动垮塌，可以有效减小第一截割滚筒22和第二截割滚筒32的直径之和，从而达到节能和减损的目的。在开采同等厚度煤层时，由于无需一次采全高，且在第一截割滚筒22和第二截割滚筒32之间具有调整空间，所以第一截割滚筒22和第二截割滚筒32都不对直接顶和基本顶产生直接影响，可以对地表变形产生更小的影响，有利于地表的生态减损。
根据需要，可以将上述各技术方案进行结合，以达到最佳技术效果。
以上所述的仅是本发明的原理和较佳的实施例。应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在本发明原理的基础上，还可以做出若干其它变型，也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种节能减损型的采煤方法，其特征在于，所述节能减损型的采煤方法采用采煤机进行采煤，所述采煤机包括机架、可枢转地连接在所述机架的第一端的第一截割装置和可枢转地连接在所述机架的第二端的第二截割装置，其中所述第一截割装置和所述第二截割装置处于所述机架的同一侧，所述第一截割装置包括与所述机架可枢转连接的第一摇臂和安装在所述第一摇臂上的第一截割滚筒，所述第二截割装置包括与所述机架可枢转连接的第二摇臂和安装在所述第二摇臂上的第二截割滚筒；
所述节能减损型的采煤方法包括如下步骤：
S01：在待开采煤层上沿着从上往下的方向依次划分出上部煤体、中部煤体和下部煤体；
S02：所述采煤机开采所述待开采煤层，所述第一截割滚筒/所述第二截割滚筒截割所述上部煤体，形成上部采空区并露出所述中部煤体的顶面；相应地，所述第二截割滚筒/所述第一截割滚筒截割所述下部煤体，形成下部采空区并露出所述中部煤体的底面；所述中部煤体悬置在所述下部采空区上方的至少部分能够在重力、震动作用下自动垮塌实现放煤。
2.根据权利要求1所述的节能减损型的采煤方法，其特征在于，在所述第一截割滚筒/所述第二截割滚筒截割所述上部煤体时，促进所述中部煤体预震裂，在所述第二截割滚筒/所述第一截割滚筒截割所述下部煤体时，促进所述中部煤体复震裂。
3.根据权利要求1或2所述的节能减损型的采煤方法，其特征在于，在所述步骤S02中还包括如下步骤：
所述采煤机正向开采时，所述第一摇臂带动所述第一截割滚筒上摆，所述第一截割滚筒截割所述上部煤体，形成上部采空区并露出所述中部煤体的顶面；相应地，所述第二摇臂带动所述第二截割滚筒下摆，所述第二截割滚筒截割所述下部煤体，形成下部采空区并露出所述中部煤体的底面；所述中部煤体悬置在所述下部采空区上方的至少部分能够在重力、震动作用下自动垮塌实现放煤；
所述采煤机反向开采时，所述第二摇臂带动所述第二截割滚筒上摆，所述第二截割滚筒截割所述上部煤体，形成上部采空区并露出所述中部煤体的顶面；相应地，所述第一摇臂带动所述第一截割滚筒下摆，所述第一截割滚筒截割所述下部煤体，形成下部采空区并露出所述中部煤体的底面；所述中部煤体悬置在所述下部采空区上方的至少部分能够在重力、震动作用下自动垮塌实现放煤。
4.根据权利要求1或2所述的节能减损型的采煤方法，其特征在于，在沿着所述第一截割滚筒或所述第二截割滚筒的轴向上，所述上部采空区的深度小于或等于所述下部采空区的深度。
5.根据权利要求1或2所述的节能减损型的采煤方法，其特征在于，所述第一截割滚筒和所述第二截割滚筒的进深分别在1.5m-3m之间。
6.根据权利要求1或2所述的节能减损型的采煤方法，其特征在于，所述第一摇臂和所述第二摇臂为伸缩式摇臂；
所述节能减损型的采煤方法还包括如下步骤：
根据所述上部煤体、所述中部煤体和所述下部煤体的高度，调节所述第一摇臂和/或所述第二摇臂的伸缩量，以使得所述第一截割滚筒与所述第二截割滚筒之间留出所述中部煤体的空间。
7.根据权利要求1或2所述的节能减损型的采煤方法，其特征在于，所述中部煤体的高度为所述待开采煤层的高度的0.25-0.5倍。
8.根据权利要求1或2所述的节能减损型的采煤方法，其特征在于，所述第一截割滚筒的直径和所述第二截割滚筒的直径分别小于所述待开采煤层的高度的一半。
9.根据权利要求1或2所述的节能减损型的采煤方法，其特征在于，所述第一截割滚筒的直径和所述第二截割滚筒的直径相等。
10.一种采煤机，其特征在于，所述采煤机适用于权利要求1-9中任一项所述的节能减损型的采煤方法中；
所述采煤机包括机架、可枢转地连接在所述机架的第一端的第一截割装置和可枢转地连接在所述机架的第二端的第二截割装置，其中所述第一截割装置和所述第二截割装置处于所述机架的同一侧，所述第一截割装置包括与所述机架可枢转连接的第一摇臂和安装在所述第一摇臂上的第一截割滚筒，所述第二截割装置包括与所述机架可枢转连接的第二摇臂和安装在所述第二摇臂上的第二截割滚筒；
所述采煤机具有采煤状态，在所述采煤机处于所述采煤状态时，所述第一截割滚筒与所述第二截割滚筒之间留有预设的非截割空间。
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Citations (8)

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