CN114370273A

CN114370273A - 一种无矿柱留设及无巷道掘进资源共采方法

Info

Publication number: CN114370273A
Application number: CN202210279443.3A
Authority: CN
Inventors: 高玉兵; 盖秋凯; 张星星
Original assignee: China University of Mining and Technology Beijing CUMTB
Current assignee: China University of Mining and Technology Beijing CUMTB
Priority date: 2022-03-22
Filing date: 2022-03-22
Publication date: 2022-04-19
Anticipated expiration: 2042-03-22
Also published as: CN114370273B

Abstract

本发明涉及采矿技术领域，具体涉及一种无矿柱留设及无巷道掘进资源共采方法，在铝矿石层设置共采工作面，并在共采工作面布设放矿支架，通过放矿支架支撑煤层，并在放矿支架靠近共采工作面的一侧设置前刮板输送机，在放矿支架远离共采工作面的一侧设置后刮板输送机；对铝矿石层进行切割开采，并通过前刮板输送机将铝矿石输送至转载机；在对铝矿石层完成一次切割开采后暂停，放下放矿支架的放煤板进行煤炭开采，使煤炭掉落至后刮板输送机，并经由后刮板输送机输送至转载机；在开采出下部铝矿石后放出上部顶煤，从而实现煤铝共采。通过切顶卸压留出工作面的顺槽巷道，减少巷道掘进和矿柱留设，大大提高生产效益。

Description

一种无矿柱留设及无巷道掘进资源共采方法

技术领域

本发明属于煤铝共采技术领域，具体涉及一种无矿柱留设及无巷道掘进资源共采方法。

背景技术

我国铝矿石资源比较丰富，主要分布在山西、河南、广西、贵州、山东等地，其中山西占35.9 1％、河南占20.61％、广西占18.37％、贵州占15.39％，四省区占全国总储量的91.07％。在已经探明的铝矿石资源中，绝大部分埋藏都不超过200米深。据统计，在查明资源量中，适合于露天开采仅占总量的 38.1％，适合地下开采的占总量的33.7％，适合于露天+地下联合开采的28.2％，合计我国有61.9%的铝矿石资源适用于地下开采。

同时，我国也是一个煤炭生产大国，据《BP世界能源统计年鉴（2017）》数据显示，2016年全球煤炭总产量约74.06亿吨，其中，我国煤炭产量占全球总产量45.7%，原煤年产量由1949年的约3000万吨扩大到2017年的34.45亿吨，累计生产煤炭近767.6亿吨，但是随着煤炭资源的开采，我国的煤炭资源储量逐渐减少，因此，需要对我国的煤炭资源进行资源节约化、绿色化开采。

当前我国铝矿石开采主要采用长壁式崩落采矿法、倾斜中厚矿体房柱开采法。我国铝矿石资源由于其成矿条件原因，普遍开采技术条件复杂，项底板不稳固。铝矿石矿山在地下开采过程中遇到的问题较多，突出表现在：①目前所采用的采矿方法普遍存在着回采率低、贫化率高、机械化程度低、效率不高等诸多问题，地下开采回收率只有50％左右，资源损失浪费严重②围岩破碎不稳固，地压管理困难，作业人员安全保障程度不高。

因此，需要提供一种针对上述现有技术不足的改进技术方案。

发明内容

本发明的目的是克服上述现有技术中的不足，提供一种无矿柱留设及无巷道掘进资源共采方法。

为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种无矿柱留设及无巷道掘进资源共采方法，所述方法包括：

在铝矿石层设置共采工作面，并在共采工作面布设放矿支架，通过放矿支架支撑煤层，并在放矿支架靠近共采工作面的一侧设置前刮板输送机，在放矿支架远离共采工作面的一侧设置后刮板输送机；

对铝矿石层进行切割开采，并通过前刮板输送机将铝矿石输送至转载机；

在对铝矿石层完成一次切割开采后暂停，放下放矿支架的放煤板进行煤炭开采，使煤炭掉落至后刮板输送机，并经由后刮板输送机输送至转载机；

进行下一次铝土矿层和煤层开采并循环，直至完成即完成一个共采工作面的煤铝采掘。

优选地，当完成一个共采工作面的采掘后，在该共采工作面的侧部进行下一共采工作面的采掘。

优选地，铝矿石层进行切割开采过程中，通过切割形成位于铝矿石层的巷道；

当进行下一共采工作面的采掘时，转载机位于上一共采工作面采掘所形成的自成巷道内，以将开采的铝矿石和煤炭运出。

优选地，在进行一次铝矿石层和煤层开采后，放矿支架沿共采工作面随开采进度进行移动。

优选地，同一开采循环中的煤层开采完毕后，使上覆顶板自然垮落。

优选地，工作面所采取的通风方式为Z型通风。

优选地，多个所述放矿支架沿工作面呈线性排列，铝矿石层开采完毕后，放下所述放矿支架的放煤板，以使煤层受重力自然垮落至后刮板输送机上。

优选地，同一放矿支架的放煤板进行多次反复升降，以此使煤层破碎并垮落。

优选地，布置对应共采工作面的边界巷道，以放置对第一次铝矿石层切割开采的铝矿石进行输送的转载机。

优选地，共采工作面的高度与铝矿石层厚度相对应。

有益效果：在开采出下部铝矿石后放出上部顶煤，从而实现煤铝共采。通过切顶卸压留出工作面的顺槽巷道，减少巷道掘进和矿柱留设，大大提高生产效益。

可利用一个工业场地、一套生产系统和一套管理人员，减少建设投资，节省管理和运营费用，降低综合生产成本。同时，该技术可减少因分开布置场地而造成的压覆资源量，增加了资源回收率，是实现煤铝共伴生覆存区域绿色高效开采的必然选择。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。其中：

图1为本发明所提供具体实施例中煤铝共采的剖面图；

图2为本发明所提供具体实施例中工作面装备布置图；

图3为本发明所提供具体实施例中煤铝共采工作面俯视图。

图中：1-底板，2-铝矿石层，3-煤层，4-上覆顶板，5-上覆岩层，6-采矿机，7-前刮板输送机，8-放矿支架，9-后刮板输送机，10-放煤板，11-转载机，12-采空区，13-共采工作面，14-自成巷道，15-上一工作面保留巷道。

具体实施方式

下面将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的一部分实施例，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所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”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而不是要求本发明必须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。本发明中使用的术语“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接；可以是直接相连，也可以通过中间部件间接相连，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的具体含义。

下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

如图1-3所示，一种无矿柱留设及无巷道掘进资源共采方法，在铝矿石层2设置共采工作面13，通过共采工作面13同时进行铝矿石和煤炭的开采，具体地，在共采工作面13布设放矿支架8，放矿支架8沿共采工作面13延伸，通过放矿支架8支撑煤层，并在放矿支架8靠近共采工作面13的一侧设置前刮板输送机7，在放矿支架8远离共采工作面13的一侧设置后刮板输送机9；首先在共采工作面13对铝矿石层2进行切割开采，切割开采掉落的铝矿石通过前刮板输送机7将铝矿石输送至转载机11，并通过转载机11输送至矿外；在对铝矿石层2完成一次切割开采后暂停，放下放矿支架8的放煤板10进行煤炭开采，使煤炭掉落至后刮板输送机9，并经由后刮板输送机9输送至转载机11，通过转载机11输送至矿外，其中，后刮板输送机9和前刮板输送机7不同时进行工作，以保证转载机11对铝矿石和煤炭的独立输送；进行下一次铝土矿层和煤层开采并循环，直至完成一个共采工作面13的煤铝采掘。

在本实施例中，通过采矿机6进行铝矿石层2。通过从根本上改变传统长壁开采技术工艺体系和装备体系，在工作面推进的过程中通过“三机配套”（即采煤机、刮板运输机以及支架系统），由采煤机在割煤的同时在巷道预定位置割出巷道空间，然后通过与之配套的系列关键技术进行留巷。

在本实施例中，各开采设备在煤铝共采工作面13生产中作用如下：

放矿支架8：在采矿机6开采铝矿石的过程中，放矿支架8起到保护煤铝工作面机械设备人员安全的作用，同时还具有推移前刮板输送机7的移动；在煤炭的生产过程中，起到放出破碎煤炭的作用，同时也具有保护煤铝工作面机械设备人员安全的作用。

放煤板10：位于放矿支架8的后部（远离共采工作面的一侧，并位于后刮板输送机9的正上方），是放矿支架8的一部分，在铝矿石的开采过程中，放煤板10起到档矸作用，在上部煤炭的开采过程中，放煤板10是放煤的窗口，随着放煤板10的放下，使煤炭垮落至后刮板输送机9。

采矿机6：在进行铝矿石的开采过程中，通过切割使铝矿石掉落至前刮板输送机7，并在铝矿石掉落后形成巷道。

刮板输送机分为：前刮板输送机7和后刮板输送机9，前刮板输送机7用于采矿机6和转载机11之间铝矿石的运输，后刮板输送机9用于采矿机6和转载机11之间煤炭的运输，是实现铝矿石和煤炭独立运输的重要环节。

转载机11：转载上不会同时输送有铝矿石和煤炭，在前刮板输送机7工作运输铝矿石时，后刮板输送机9不工作，在后刮板输送机9工作运输煤炭时，前刮板输送机7不工作。

在另一可选实施例中，当完成一个共采工作面的采掘后，在该共采工作面的侧部选取下一共采工作面，并重复上述开采方法进行下一共采工作面的采掘，以此实现整个矿区的煤炭和铝矿石的开采。

在另一可选实施例中，铝矿石层2进行切割开采过程中，随着采矿机6的切割，铝矿石开采垮落形成形成位于铝矿石层2的自成巷道，该巷道有铝矿石开采形成，无需进行巷道的单独开挖，无需留设中间框柱，保证开采彻底，同时两种矿层的开采运输相对独立，不会造成煤铝混合。

在本实施例中，当进行下一共采工作面的采掘时，转载机11位于上一共采工作面采掘所形成的自成巷道（上一工作面保留巷道13）内，以将开采的铝矿石和煤炭运出，以上一共采工作面的巷道作为下一开采工作面放矿支架8和后刮板输送机9的布置，以此进行煤铝矿的连续开采，提高开采效率。

在另一可选实施例中，在进行一次铝矿石层2和煤层开采后，放矿支架8沿共采工作面随开采进度进行移动，放矿支架8同时带动前刮板输送机7和后刮板输送机9进行推移。

在另一可选实施例中，多个放矿支架8沿工作面呈线性排列，铝矿石层2开采完毕后，放下放矿支架8的放煤板10，以使煤炭受重力自然垮落至后刮板输送机9上，利用重力进行煤炭的开采，无需新设针对煤炭的采矿机6或者其他采矿操作。

在本实施例中，同一放矿支架8的放煤板10进行多次反复升降，通过放煤板10的上下挤压使大块的煤炭碎裂，并保证煤炭全部垮落至后刮板输送机9，由于放矿支架8的支撑面积有限，单独进行一个放矿支架8的放煤板10升降，避免煤炭出现大范围坍塌，保证了开采的安全性。

在另一可选实施例中，同一开采循环中的煤炭开采完毕后，使上覆顶板4和上覆岩层自然垮落，从而对采空区12进行填覆。

在另一可选实施例中，工作面所采取的通风方式为Z型通风；Z形通风系统又叫顺向通风系统，其结构简单，能消除工作面上隅角积聚的瓦斯。

在另一可选实施例中，上述开采系统采用N00工法，利用采矿机6割出巷道，并保留下来供下一工作面使用，同时工作面之间没有矿柱，从而实现无巷道掘进无矿柱开采，但需提前布置边界巷道，具体布置对应共采工作面的边界巷道，以放置对第一次铝矿石层2切割开采的铝矿石进行输送的转载机11。

在另一可选实施例中，共采工作面的高度与铝矿石层2厚度相对应，放矿支架8放置于铝土层下方的底板1上。从而避免开采过程中铝矿石与煤炭混合，保证开采煤炭不会掺杂过多铝矿石。

在另一可选实施例中，铝矿石的开采包括：

第一步：用采矿机6开采煤铝共采工作面(即在铝矿石布置机械化装备，同时用放矿支架8放出顶部煤炭的工作面)前方铝矿石体；

第二步：在采矿机6开采铝矿石体的过程中，采矿机6割出位于铝矿石层2的自成巷道14；

第三步：采矿机6割落的矿体经前刮板输送机7运输至转载机11，再经转载机11转运至下部运输皮带。

煤炭的开采包括：

第一步：在采矿机6割完下部铝矿石体后，打开放煤板10；

第二步：放矿支架8上部破碎的煤炭经放煤板10落入后刮板输送机9；

第三步：破碎的煤炭经后刮板输送机9运输至转载机11，再经转载机11转运至上部运输皮带。

设置分别对应铝矿石和煤炭的下部运输皮带和上部运输皮带，从而使铝矿石和煤炭进行单独输送。可以理解的是，以上描述仅为示例性的，本申请实施例对此并不进行限定。

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，均在本发明待批权利要求保护范围之内。

Claims

1.一种无矿柱留设及无巷道掘进资源共采方法，其特征在于，所述方法包括：

2.根据权利要求1所述的无矿柱留设及无巷道掘进资源共采方法，其特征在于，当完成一个共采工作面的采掘后，在该共采工作面的侧部进行下一共采工作面的采掘。

3.根据权利要求2所述的无矿柱留设及无巷道掘进资源共采方法，其特征在于，铝矿石层进行切割开采过程中，通过切割形成位于铝矿石层的自成巷道；

4.根据权利要求1所述的无矿柱留设及无巷道掘进资源共采方法，其特征在于，在进行一次铝矿石层和煤层开采后，放矿支架沿共采工作面随开采进度进行移动。

5.根据权利要求1所述的无矿柱留设及无巷道掘进资源共采方法，其特征在于，同一开采循环中的煤层开采完毕后，使上覆顶板自然垮落。

6.根据权利要求1所述的无矿柱留设及无巷道掘进资源共采方法，其特征在于，工作面所采取的通风方式为Z型通风。

7.根据权利要求1所述的无矿柱留设及无巷道掘进资源共采方法，其特征在于，多个所述放矿支架沿工作面呈线性排列，铝矿石层开采完毕后，放下所述放矿支架的放煤板，以使煤层受重力自然垮落至后刮板输送机上。

8.根据权利要求7所述的无矿柱留设及无巷道掘进资源共采方法，其特征在于，同一放矿支架的放煤板进行多次反复升降，以此使煤层破碎并垮落。

9.根据权利要求1所述的无矿柱留设及无巷道掘进资源共采方法，其特征在于，布置对应共采工作面的边界巷道，以放置对第一次铝矿石层切割开采的铝矿石进行输送的转载机。

10.根据权利要求1所述的无矿柱留设及无巷道掘进资源共采方法，其特征在于，共采工作面的高度与铝矿石层厚度相对应。