CN114526071A - 掘进机机械连续采矿采场结构及其采矿方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种掘进机机械连续采矿采场结构及其采矿方法，涉及采矿的技术领域，包括：回采分层和脉外巷道；回采分层和脉外巷道连通，回采分层包括进路联络通道、已采进路和支撑柱；每相邻的两个已采进路之间设置有一个支撑柱，进路联络通道设置在支撑柱上，进路联络通道的两端分别与相邻的两个已采进路连通，以使掘进机能够从一个已采进路进入相邻的已采进路，当掘进机在第一个已采进路中掘进到规定位置后，通过进路联络通道直接进入相邻的第二个已采进路继续掘进，并对第一个已采进路进行支护和风水管架设作业，使支护和风水管架设作业时掘进机不停机，解决了目前掘进机采矿效率低下的问题，实现了掘进机持续工作，采矿效率高的技术效果。

Description

掘进机机械连续采矿采场结构及其采矿方法

技术领域

本发明涉及采矿技术领域，尤其是涉及一种掘进机机械连续采矿采场结构及其采矿方法。

背景技术

煤矿已通过机械化实现了连续开采，在非煤矿山实践以连续切割的机械化采矿方法来取代传统以爆破方式落矿是硬岩矿山采矿技术发展方向。而悬臂式掘进机机械采矿方法现已在矿岩破碎、不稳固的倾斜至急倾斜的厚大矿体的非煤矿山采矿中有所应用。

现有的悬臂式掘进机采矿作业过程中，当机械落矿达到安全要求的距离时，悬臂式掘进机需从进路中退出，施工人员进入进路进行支护、通风管架设的作业。

但是，在施工人员进入进路进行支护、通风管架设的作业时，悬臂式掘进机无法进行落矿作业，需要在施工人员完成支护和通风管等作业后再次进入，使掘进机无法进行连续作业，导致掘进机的利用率不高，从而导致采矿效率低下。

发明内容

本发明的目的在于提供一种掘进机机械连续采矿采场结构及其采矿方法，以缓解现有技术中存在的采矿效率低下的技术问题。

本发明提供的掘进机机械连续采矿采场结构，用于掘进机对矿体的挖掘，包括：回采分层和脉外巷道；

所述回采分层和所述脉外巷道连通，所述回采分层包括进路联络通道、已采进路和支撑柱；

所述已采进路设置有多个，且每相邻的两个所述已采进路之间设置有一个所述支撑柱，所述进路联络通道设置在所述支撑柱上，所述进路联络通道的两端分别与相邻的两个所述已采进路连通，以使掘进机能够从一个所述已采进路进入相邻的所述已采进路。

在可选的实施方式中，所述进路联络通道与所述支撑柱呈夹角设置。

在可选的实施方式中，所述支撑柱包括未采进路和充填柱；

所述未采进路设置有多个，矿体包括多个所述未采进路，掘进机对所述未采进路挖掘后形成所述已采进路；

所述充填柱沿着所述已采进路延伸，所述充填柱用于充填所述已采进路。

在可选的实施方式中，所述回采分层设置有多个；

每个所述回采分层沿水平方向布置，多个所述回采分层沿着竖直方向布置，且每个所述回采分层均与所述脉外巷道连通。

在可选的实施方式中，还包括分段平巷；

所述回采分层还包括矿块，所述矿块设置有多个，多个所述矿块沿水平方向布置，且所述分段平巷与每个所述矿块连通，所述分段平巷与所述脉外巷道连通。

在可选的实施方式中，所述脉外巷道包括分段联道和斜坡道；

所述分段联道设置有多个，每个所述分段联道均对应一个所述回采分层，每个所述分段联道均沿水平方向设置，每个所述分段联道的一端与所述分段平巷连通，所述分段联道的另一端与所述斜坡道连通；

所述斜坡道沿竖直方向布置，所述斜坡道与地上连通布置。

在可选的实施方式中，所述回采分层还包括采准进路；

所述采准进路贯穿矿体，所述采准进路与每个所述已采进路连通。

本发明提供的掘进机机械连续采矿采场结构的采矿方法，包括如下步骤：

对地下矿体结构探测并根据探测结果设计掘进机机械连续采矿采场结构；

依次掘进斜坡道、分段联道、分段平巷和采准进路；

掘进机依次通过斜坡道、分段联道、分段平巷和采准进路进入矿体并对第一个未采进路进行挖掘1m~6m，以形成第一个已采进路；

掘进机退回采准进路，对掘进机挖掘的第一个已采进路进行支护和风水管架设作业；

掘进机沿第一已采进路的延伸方向对第二个未采进路挖掘1m~6m，以形成第二个已采进路；

打通第二个已采进路与第一个已采进路以形成第一个进路联络通道；

掘进机从第二个已采进路经第一个进路联络通道进入第一个已采进路并继续挖掘1m~6m的未采进路，并对第二个已采进路进行支护和风水管架设作业；

重复掘进机挖掘未采进路，经进路联络通道进入相邻的已采进路挖掘，以依次形成第二个、第三个和第四个进路联络通道等。

在可选的实施方式中，打通第二个已采进路与第一个已采进路以形成第一个进路联络通道的步骤还包括：

打通第一个进路联络通道的方式包括掘进机掘进和钻爆法。

在可选的实施方式中，掘进机从第二个已采进路经第一个进路联络通道进入第一个已采进路并继续挖掘步骤还包括：

在距离第一个进路联络通道10m~50m的位置打通第二个进路联络通道，以使每相邻两个进路联络道之间的距离为10m~50m。

本发明提供的掘进机机械连续采矿采场结构，用于掘进机对矿体的挖掘，包括：回采分层和脉外巷道；回采分层和脉外巷道连通，回采分层包括进路联络通道、已采进路和支撑柱；每相邻的两个已采进路之间设置有一个支撑柱，进路联络通道设置在支撑柱上，进路联络通道的两端分别与相邻的两个已采进路连通，以使掘进机能够从一个已采进路进入相邻的已采进路，当掘进机在第一个已采进路中掘进到规定位置后，通过进路联络通道直接进入相邻的第二个已采进路继续掘进，并对第一个已采进路进行支护和风水管架设作业，使支护和风水管架设作业时掘进机不停机，解决了目前掘进机采矿效率低下的问题，实现了掘进机持续工作，采矿效率高的技术效果。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，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为本发明实施例提供的掘进机机械连续采矿采场结构的俯视图；

图2为本发明实施例提供的掘进机机械连续采矿采场结构的左视图；

图3为本发明实施例提供的掘进机机械连续采矿采场结构的主视图。

图标：100-回采分层；110-进路联络通道；120-已采进路；130-支撑柱；131-未采进路；132-充填柱；140-采准进路；200-脉外巷道；210-分段联道；220-斜坡道；300-分段平巷。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作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。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”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，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，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”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

此外，术语“水平”、“竖直”、“悬垂”等术语并不表示要求部件绝对水平或悬垂，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。

在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“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，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；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。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

下面结合附图，对本发明的一些实施方式作详细说明。在不冲突的情况下，下述的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

如图1-图3所示，本发明实施例提供的掘进机机械连续采矿采场结构，用于掘进机对矿体的挖掘，包括：回采分层100和脉外巷道200；回采分层100和脉外巷道200连通，回采分层100包括进路联络通道110、已采进路120和支撑柱130；已采进路120设置有多个，且每相邻的两个已采进路120之间设置有一个支撑柱130，进路联络通道110设置在支撑柱130上，进路联络通道110的两端分别与相邻的两个已采进路120连通，以使掘进机能够从一个已采进路120进入相邻的已采进路120。

在本实施例中，掘进机包括悬臂式掘进机，掘进机通过脉外巷道200进入回采分层100，其中，脉外巷道200的一端与地上连通，另一端与回采分层100连通，已采进路120的两侧均设置有支撑柱130，进一步地，进路联络通道110可以设置有多个，即，同一支撑柱130上可以设置有多个进路联络通道110，或者多个支撑柱130上分别设置有多个联络通道，以使掘进机能够从任一个已采进路120进入相邻的已采进路120中，使其中一个已采进路120进行支护和风水管架设作业时，掘进机通过最近的进路联络通道110进入相邻的已采进路120进行掘进工作，待支护和风水管架设作业完成后，掘进机通过进路联络通道110进入支护和风水管架设作业完成的已采进路120继续掘进，使支护和风水管架设作业时掘进机不停机，提高了掘进机的掘进效率，即，提高了采矿效率。

本发明实施例提供的掘进机机械连续采矿采场结构，用于掘进机对矿体的挖掘，包括：回采分层100和脉外巷道200；回采分层100和脉外巷道200连通，回采分层100包括进路联络通道110、已采进路120和支撑柱130；每相邻的两个已采进路120之间设置有一个支撑柱130，进路联络通道110设置在支撑柱130上，进路联络通道110的两端分别与相邻的两个已采进路120连通，以使掘进机能够从一个已采进路120进入相邻的已采进路120，当掘进机在第一个已采进路120中掘进到规定位置后，通过进路联络通道110直接进入相邻的第二个已采进路120继续掘进，并对第一个已采进路120进行支护和风水管架设作业，使支护和风水管架设作业时掘进机不停机，解决了目前掘进机采矿效率低下的问题，实现了掘进机持续工作，采矿效率高的技术效果。

在可选的实施方式中，进路联络通道110与支撑柱130呈夹角设置。

在本实施例中，进路联络通道110与支撑柱130的夹角范围可以为10°~80°或100°~170°，进路联络通道110的宽度大于掘进机的宽度，以使掘进机能过穿过进路联络通道110，且进路联络通道110与支撑柱130设置有夹角，方便掘进机进入。

在可选的实施方式中，支撑柱130包括未采进路131和充填柱132；未采进路131设置有多个，矿体包括多个未采进路131，掘进机对未采进路131挖掘后形成已采进路120；充填柱132沿着已采进路120延伸，充填柱132用于充填已完成回采的已采进路120。

在本实施例中，对矿体探测后可以将矿体划分为多个未采进路131，即，回采分层100包括多个未采进路131，多个未采进路131沿着水平方向分布，多个未采进路131互相平行布置，每两个相邻的已采进路120之间用一个未采进路131支撑，进一步地，对于完成采矿的已采进路120，通过充填材料进行充填，以形成充填柱132，其中，充填柱132中也可以设置有进路联络通道110，以使后续掘进剩余未采进路131时可以利用充填柱132中的进路联络通道110，方便日后的开采，同时对多个未采进路131均可以进行开采，提高开采效率。

在可选的实施方式中，回采分层100设置有多个；每个回采分层100沿水平方向布置，多个回采分层100沿着竖直方向布置，且每个回采分层100均与脉外巷道200连通。

在本实施例中，对矿体进行勘探后，可以对矿体沿竖直方向划分为多个回采分层100，回采分层100可以设置有四个，四个回采分层100沿竖直方向依次排列，且四个回采分层100均与脉外巷道200连通，每个回采分层100都可以划分为多个沿水平方向排列的未采进路131，每个回采分层100都包括进路联络通道110、已采进路120、未采进路131和充填柱132，以使矿体得到充分挖掘，提高矿体的挖掘效率。

在可选的实施方式中，还包括分段平巷300；回采分层100还包括矿块，矿块设置有多个，多个矿块沿水平方向布置，且分段平巷300与每个矿块连通，分段平巷300与脉外巷道200连通。

在本实施例中，每个回采分层100沿水平方向划分为多个矿块，每个矿块包括未采进路131，且每个矿块均设置有已采进路120和支撑柱130，进一步地，分段平巷300的数量与回采分层100的数量一致，分段平巷300的一端与脉外巷道200连通，另一端与水平方向上的每个矿块连通，以使水平方向上每个矿块均可以通过分段平巷300与脉外巷道200连通，使每个矿块与地上连接更加方便。

可选的，还可以包括溜井、溜井联道和充填回风井，其中，溜井沿竖直方向延伸，溜井通过溜井联道与分段平巷300连通，回采分层可以通过溜井将多层矿体集中后运出地下，进一步地，充填回风井沿竖直方向延伸，充填回风井与地上和各个分段平巷300连通，充填回风井用于排出各个回采分层100的污风。

在可选的实施方式中，脉外巷道200包括分段联道210和斜坡道220；分段联道210设置有多个，每个分段联道210均对应一个回采分层100，每个分段联道210均沿水平方向设置，每个分段联道210的一端与分段平巷300连通，分段联道210的另一端与斜坡道220连通；斜坡道220沿竖直方向布置，斜坡道220与地上连通布置。

在本实施例中，分段联道210设置有四个，斜坡道220的两端均与相邻的分段联道210连通，以使每个分段联道210都能够与地上连通。

在可选的实施方式中，回采分层100还包括采准进路140；采准进路140贯穿矿体，采准进路140与每个已采进路120连通。

在本实施例中，每个采矿单元包括一个采准进路140，采准进路140的两端与分段平巷300连通，采准进路140在一端堵塞时，可以从另一端进入，提供了一种安全通道，且掘进机和操作人员可以通过采准进路140进入该采矿单元内任一个支撑柱130或已采进路120，使得采矿过程更加灵活，且可以使多个采矿机同时工作，提高采矿效率。

本发明实施例提供的掘进机机械连续采矿采场结构的采矿方法，包括如下步骤：对地下矿体结构探测并根据探测结果设计掘进机机械连续采矿采场结构；依次掘进斜坡道220、分段联道210、分段平巷300和采准进路140；掘进机依次通过斜坡道220、分段联道210、分段平巷300和采准进路140进入矿体并对第一个未采进路进行挖掘1m~6m，以形成第一个已采进路120；掘进机退回采准进路140，对掘进机挖掘的第一个已采进路120进行支护和风水管架设作业；掘进机沿第一已采进路120的延伸方向对第二个未采进路131挖掘1m~6m，以形成第二个已采进路120；打通第二个已采进路120与第一个已采进路120以形成第一个进路联络通道110；掘进机从第二个已采进路120经第一个进路联络通道110进入第一个已采进路120并继续挖掘1m~6m的未采进路131，并对第二个已采进路120进行支护和风水管架设作业；重复掘进机挖掘未采进路131，经进路联络通道110进入相邻的已采进路120挖掘，以依次形成第二个、第三个和第四个进路联络通道110等。

在本实施例中，采矿步骤可以为：先通过勘测设备对地下矿体进行勘测，确定矿体及周边结构；对地下矿体进行划分，可以划分为多个水平方向的回采分层100；再对每个回采分层100进行划分，沿水平方向划分为多个矿块；设计斜坡道220、分段联道210、分段平巷300、溜井、溜井联道和充填回风井并挖掘；按照划分后的每个矿块，分别进行采准进路140的掘进，使采准进路140的两端分别与分段平巷300连通；掘进机从采准进路140进入并对第一未采进路131进行挖掘1m~6m后退回采准进路140，此时形成第一已采进路120；掘进机对第三未采进路131进行挖掘1m~6m，以形成第三已采进路120，同时对第一已采进路120进行支护和风水管架设作业，第二未采进路131用于支撑；待第一已采进路120完成支护和风水管架设作业，掘进机从第三未采进路131掘进1m~6m的位置直接挖掘第二未采进路131，以形成第一进路联络通道110，此时掘进机位于第一已采进路120，并对第三已采进路120进行支护和风水管架设作业；掘进机继续挖掘第一已采进路120，掘进距离为1m~6m，此时掘进机退回第一进路联络通道110并经第一进路联络通道110进入第三已采进路120，并对第一已采进路120进行支护和风水管架设作业，重复上述对第一已采进路120的挖掘，经第一进路联络通道110进入第三已采进路120挖掘，同时对已采进路120支护和风水管架设作业的步骤，使掘进机持续处于掘进状态，提高了掘进机的工作效率，即，提高了采矿的效率。

可选的，在掘进过程中，若支护和风水管架设作业时间较长，可以通过对第一未采进路131、第三未采进路131、第五未采进路131和第七未采进路131挖掘的方式，使第二未采进路131、第四未采进路131和第六未采进路131作为支撑，并通过打穿第二未采进路131、第四未采进路131和第六未采进路131以形成第一进路联络通道110、第二进路联络通道110和第三进路联络通道110，在第一已采进路120进行支护和风水管架设作业时，掘进机从第一进路联络通道110进入第三已采进路120进行掘进，在第一已采进路120和第三已采进路120都需要支护和风水管架设作业时，掘进机从第二进路联络通道110进入第五已采进路120进行掘进，以此类推。

在可选的实施方式中，打通第二个已采进路120与第一个已采进路120以形成第一个进路联络通道110的步骤还包括：打通第一个进路联络通道110的方式包括掘进机掘进和钻爆法。

在本实施例中，可以通过掘进机掘进方式打通第二个已采进路120与第一个已采进路120以形成第一个进路联络通道110，通过掘进机掘进后，可以保证掘进机能够顺利通过，同时，掘进方向准确，且掘进的未采进路131可以被收集，钻爆法危险较大，且难以控制。

在可选的实施方式中，掘进机从第二个已采进路120经第一个进路联络通道110进入第一个已采进路120并继续挖掘步骤还包括：在与第一个进路联络通道110相距10m~50m的位置打通第二个进路联络通道，以使每相邻两个进路联络道之间的距离为10m~50m。

在本实施例中，在同一支撑柱130上，相邻10m~50m设置有第二个进路联络通道110，若两个进路联络通道110的距离小于10m，则会影响掘进机掘进已采进路120的效率，若两进路联络通道110的距离大于50m，掘进机需要更换已采进路120时需要耗费大量时间，挖掘效率降低，所以相邻10m~50m设置有第二个进路联络通道110使掘进机能够保持较高效率工作，即，提高采矿效率。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种掘进机机械连续采矿采场结构，用于掘进机对矿体的挖掘，其特征在于，包括：回采分层和脉外巷道；

所述回采分层和所述脉外巷道连通，所述回采分层包括进路联络通道、已采进路和支撑柱；

所述已采进路设置有多个，且每相邻的两个所述已采进路之间设置有一个所述支撑柱，所述进路联络通道设置在所述支撑柱上，所述进路联络通道的两端分别与相邻的两个所述已采进路连通，以使掘进机能够从一个所述已采进路进入相邻的所述已采进路。

2.根据权利要求1所述的掘进机机械连续采矿采场结构，其特征在于，所述进路联络通道与所述支撑柱呈夹角设置。

3.根据权利要求1所述的掘进机机械连续采矿采场结构，其特征在于，所述支撑柱包括未采进路和充填柱；

所述充填柱沿着所述已采进路延伸，所述充填柱用于充填回采完成的所述已采进路。

4.根据权利要求1所述的掘进机机械连续采矿采场结构，其特征在于，所述回采分层设置有多个；

每个所述回采分层沿水平方向布置，多个所述回采分层沿着竖直方向布置，且每个所述回采分层均与所述脉外巷道连通。

5.根据权利要求1所述的掘进机机械连续采矿采场结构，其特征在于，还包括分段平巷；

所述回采分层还包括矿块，所述矿块设置有多个，多个所述矿块沿水平方向布置，且所述分段平巷与每个所述矿块连通，所述分段平巷与所述脉外巷道连通。

6.根据权利要求5所述的掘进机机械连续采矿采场结构，其特征在于，所述脉外巷道包括分段联道和斜坡道；

所述分段联道设置有多个，每个所述分段联道均对应一个所述回采分层，每个所述分段联道均沿水平方向设置，每个所述分段联道的一端与所述分段平巷连通，所述分段联道的另一端与所述斜坡道连通；

所述斜坡道沿竖直方向布置，所述斜坡道与地上连通布置。

7.根据权利要求1所述的掘进机机械连续采矿采场结构，其特征在于，所述回采分层还包括采准进路；

所述采准进路贯穿矿体，所述采准进路与每个所述已采进路连通。

8.一种基于如权利要求1-7任一项所述的掘进机机械连续采矿采场结构的采矿方法，其特征在于，包括如下步骤：

对地下矿体结构探测并根据探测结果设计掘进机机械连续采矿采场结构；

依次掘进斜坡道、分段联道、分段平巷和采准进路；

掘进机依次通过斜坡道、分段联道、分段平巷和采准进路进入矿体并对第一个未采进路进行挖掘1m~6m，以形成第一段已采进路；

掘进机退回采准进路，对掘进机挖掘的第一段已采进路进行支护和风水管架设作业；

掘进机沿第一个已采进路的延伸方向对第二个未采进路挖掘1m~6m，以形成第二段已采进路；

打通第二段已采进路与第一段已采进路以形成第一个进路联络通道；

掘进机从第二个已采进路经第一个进路联络通道进入第一个已采进路并继续挖掘1m~6m，并对第二段已采进路进行支护和风水管架设作业；

重复掘进机挖掘未采进路，经进路联络通道进入相邻的已采进路挖掘，以依次形成第二个、第三个和第四个进路联络通道。

9.根据权利要求8所述的掘进机机械连续采矿采场结构的采矿方法，其特征在于，打通第二个已采进路与第一个已采进路以形成第一个进路联络通道的步骤还包括：

打通第一个进路联络通道的方式包括掘进机掘进和钻爆法。

10.根据权利要求8所述的掘进机机械连续采矿采场结构的采矿方法，其特征在于，掘进机从第二个已采进路经第一个进路联络通道进入第一个已采进路并继续挖掘步骤还包括：

在距离第一个进路联络通道10m~50m的位置打通第二个进路联络通道，以使每相邻两个进路联络道之间的距离为10m~50m。

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