急倾斜煤层伪斜支撑式可伸缩柔性掩护支架机械化采煤法

摘要

本发明公开了一种急倾斜煤层伪斜支撑式可伸缩柔性掩护支架机械化采煤法，包括急倾斜煤层采煤机和支撑式可伸缩柔性掩护支架，有如下步骤：1、开采，在伪斜工作面上安装采煤机进行开采；2、煤的装运，采落煤体通过采煤机的左、右耙爪耙入输送机构被输送到采煤机后部经溜槽溜至溜煤眼装车点装车外运；3、作业区支护，在作业区安装支撑式可伸缩柔性掩护支架；4、工作面通风；5、喷雾除尘；6、上三角煤的开采；7、下三角煤的回收，当工作面推进到采区上山眼附近时，开掘收作眼，逐步将掩护支架下放成水平位置，拆卸、分解采煤机运至下一个回采工作面，然后全部回收掩护支架。本发明可以根本上解决国内外急倾斜煤层回采率低、机械化程度低、工作面单产低、工作环境恶劣和恶性事故多发等问题。

说明书

技术领域

本发明涉及急倾斜煤层的开采方法，特别是一种急倾斜煤层伪斜支撑式可伸缩柔性掩护支架机械化采煤法。

背景技术

目前，国内外大都采用仓储采煤法、长孔爆破采煤法、柔性掩护支架采煤法、俯伪斜走向长壁分段密集采煤法、悬移支架放顶煤采煤法、水平分段放顶煤采煤法、巷道放顶煤采煤法等开采急倾斜煤层，这些方法不同程度地提高了特定条件下急倾斜煤层的开采水平，也部分地解决了急倾斜煤层的开采难题，但没有从根本上解决急倾斜煤层开采机械化水平低、回采率低、经济效益低的难题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种急倾斜煤层伪斜支撑式可伸缩柔性掩护支架机械化采煤法，可以根本上解决国内外急倾斜煤层回采率低、机械化程度低、工作面单产低、工作环境恶劣和恶性事故多发等问题。

本发明的目的是这样实现的：一种急倾斜煤层伪斜支撑式可伸缩柔性掩护支架机械化采煤法，包括急倾斜煤层采煤机和急倾斜煤层可伸缩支撑式柔性掩护支架，有如下步骤，

（1）开采：采煤工作面按煤层伪斜的角度布置，煤层的伪斜与水平面的夹角为26°—30°，开采条带高度为0.8—1.2m，开采条带的宽度为煤层厚度；在伪斜开采工作面上安装急倾斜煤层采煤机，采煤机的截割头是通过伸缩缸实现进刀，通过升降油缸实现截割头上下移动采煤，通过采煤机的摇臂旋转机构实现摇臂左右摆动采煤；

（2）煤的装运：采落煤体被铲斗铲上，通过采煤机的左、右耙爪耙入输送机构，并被输送到采煤机后部的搪瓷溜槽，经搪瓷溜槽溜至溜煤眼装车点装车外运；

（3）作业区支护：急倾斜煤层伪斜支撑式可伸缩柔性掩护支架主要由钢梁、钢丝绳、单体液压支柱，液压伸缩板和掩护遮挡物层构成，当煤层厚度大于3m时，将两根钢梁搭接，构成大于3m的钢梁，以组成掩护支架；在支架宽度3m以下时设置2—3根钢丝绳，支架宽度在3m以上时，设置4—5根钢丝绳；在支架的组装点，根据煤层变化确定伸缩板的初始位置，通过小油缸控制伸缩量，当煤层变薄时，收缩伸缩板，当煤层变厚时，支出伸缩板，以适应煤层厚度的变化；

（4）工作面通风：新鲜风流通过运输平巷，通风眼进入作业空间，乏风通过工作面上方的通风通道、柔性掩护支架组装点、回风巷排除；

（5）喷雾除尘：喷雾装置安装在采煤机截割头后方的摇臂上，喷雾装置由不同喷射角度布置的喷嘴组成，通过喷嘴喷出的水幕降低粉尘；

（6）上三角煤的开采：在采区掘进过程中，当运输平卷和回风巷掘到边界后，距采区边界5m处掘开切眼，开切眼贯通回风巷后，在回风巷中安装柔性掩护支架，利用开切眼逐步把水平铺设的柔性掩护支架下放到与水平面成25°—30°的伪倾斜位置，即形成伪倾斜回采工作面，在回采工作面上安装采煤机，将截割头旋转180°采出开切眼间的煤体形成机窝，工作面前方的煤体用采煤机开采，直至形成正规的工作面；

（7）下三角煤的回收：当工作面推进到采区上山眼附近时，在该处开掘一对收作眼，逐步将柔性掩护支架下放成水平位置，拆卸、分解采煤机运至下一个回采工作面，然后全部回收柔性掩护支架。

本发明实现了急倾斜煤层的机械化开采，改善了工作环境，对煤层的厚度、倾角变化适应性强，保证了工作面有足够的通风断面，实现了安全生产，提高了工作面单产和回采率。从根本上解决了国内外急倾斜煤层回采率低、机械化程度低、工作面单产低、工作环境恶劣、恶性事故多发问题。

 

附图说明

下面将结合附图对本发明作进一步的描述,

图1为急倾斜煤层采煤机的主视结构示意图；

图2为图1的俯视结构示意图；

图3为柔性掩护支架的主视结构示意图；

图4为图3的A—A剖视结构示意图；

图5为图3的B—B剖视结构示意图；

图6为图4的A部放大结构示意图；

图7为图5的B部放大结构示意图；

图8为本发明采煤、装煤、运煤、回采空间支护及通风系统结构

示意图；

图9为上三角煤开采示意图；

图10为采用下三角煤回收方法示意图。

 

具体实施方式

一种急倾斜煤层伪斜支撑式可伸缩柔性掩护支架机械化采煤法，包括急倾斜煤层采煤机和急倾斜煤层可伸缩支撑式柔性掩护支架8，有如下步骤：

1、采煤

如图1、图2、图8所示，急倾斜煤层伪斜支撑式可伸缩柔性掩护支架综合机械化采煤机，其截割头1是通过伸缩油缸2实现进刀，通过升降油缸3实现采煤机截割头1上下移动采煤；通过摇臂旋转机构4实现摇臂左右摆动及后部开机窝（上部三角煤开采期间）采煤的。

2、煤的装运

采落的煤体被铲斗6铲上，由左、右耙爪7耙入煤体输送机构5输送到采煤机后部。

被运到采煤机后部的煤体，沿搪瓷溜槽溜至溜煤眼20，在运输平巷17装车点装车外运。工作面按伪斜26～30⁰角布置，开采条带高为0.8—1.2m，宽为煤层厚度。采区回采率可达80%以上，工作面单产可达500kt/a以上。

3、作业区支护

如图3、图4、图5、图6、图7所示，急倾斜煤层伪斜支撑式可伸缩柔性掩护支架8主要由钢粱9、钢丝绳10、单体液压支柱16、液压伸缩板12和掩护遮挡层11构成。钢梁9用U型钢制成，为了便于运输，每根钢梁9的长度不宜超过3.0～3.2m。当煤层厚度大于3m时，可将两根钢粱9搭接，构成一个大于3m的钢粱，以组成掩护支架；煤层再厚时，也可将三根钢梁9对接加肩粱加固的方法，构成组合梁再组成支架。钢丝绳10可用直径为25～35mm的旧钢丝绳。为了便于安装和拆卸，可将钢丝绳10加工成20～30m一段，两端做好封头，以防松捻。掩护支架上钢丝绳10的根数，根据支架宽度而定。根据经验，架宽在3m以下时用2～3根，架宽在3m以上时用4～5根。钢梁9放在钢丝绳10上，沿走向每米布置4～5根。钢粱9之间夹以方木15，使钢粱保持200～300mm的间距，然后用螺栓和夹板13将钢梁9和钢丝绳10连接成一整体。夹板13用60mm×12mm的扁铁。螺栓的长度根据钢丝绳10直径大小，以能使钢丝绳10夹紧、螺杆外露于螺帽不超过3～5mm为准。钢梁9上面交错铺设掩护遮挡层11，掩护遮挡层11为2～3层竹笆(或金属网与荆笆)，并用铁丝与钢粱联紧，以隔离采空区的矸石。竹笆的宽度应比钢梁9的长度稍短，以避免支架下放时，竹笆挂住顶、底板矸石被拉开而发生漏矸现象。

当煤层厚度较大(如6～10m)，可采用三根或多根钢粱9对接或搭接，构成多根钢粱9组合平板形掩护支架。

为适应煤层厚度变化，在有单体液压支柱16支护的钢梁9的底板端设小油缸14、伸缩板12，并通过连接板使二者连为一体。在支架组装点，根据煤层变化特点，确定伸缩板12的初始位置（通过小油缸伸缩量控制）。当煤层变薄时，收缩伸缩板12；当煤层变厚时，支出伸缩板12。以适应煤层厚度变化。在支架下放过程中，支架受自身和上覆矸石重力作用而下移，通常支架的底板端易卡在底板上，通过收缩卡点处（或附近）的小油缸14；或通过支撑与卡点相邻的小油缸14，使卡点做向顶板的相对运动，依此来解决卡架问题。

如图8所示，柔性掩护支架的钢梁9每隔2～3根，在钢梁9的两端用支护范围为1～1.8m的单体液压支柱16进行支护，对采煤机附近的支护高度超过1.8m范围内的区域，可通过加长柱腿的方式进行支护，待支护高度在1.8m以下时，拆下柱腿恢复正常支护。

4、工作面通风

如图8所示，用单体液压支柱16对柔性掩护支架进行支护的目的，一方面是确保作业人员及采煤机有作业空间；另一方面，当回采条带采完后，通过单体液压支柱16的支护，确保有足够的通风断面，保证工作面的供风量。

回采条带采完后，将采煤机下移到柔性掩护支架拆除点26，并将单体液压支柱16收缩到最小支护高度，下放柔性掩护支架8，准备下一条带的开采。柔性掩护支架拆除点26位于溜煤眼20后部的水平巷内。

新鲜风流通过运输巷17、通风眼19等进入作业空间；乏风通过工作面上方的通风通道、柔性掩护支架组装点26、回风巷18排除。

5、喷雾除尘

回采工作面的粉尘，不仅危害人身健康，而且是井下煤尘爆炸的根源。在采煤的过程中，由于连续地进行截割，工作面的煤尘较大，但靠通风不能将空气含尘量降到标准范围以下，因此必须采取喷雾除尘措施。

喷雾装置安装在采煤机截割头1后方摇臂上，由9个按不同喷射角度布置的喷嘴组成。喷雾装置即可抑制扬尘，又可降低截割头温度、提高采煤时的能见度、冲淡瓦斯浓度、防止瓦斯爆炸。

为了有效根治粉尘，还可在粉尘多生地点，通过设置水幕、捕尘器等设施来降低粉尘，达到净化空气、改善作业环境的目的。

6、上三角煤的开采

如图9所示，在采区掘进过程中，当运输平巷17和回风巷18掘到边界后，距采区边界5m处掘开切眼22。开切眼22一般应掘两条，相距5～8m，并沿倾斜每隔10～15m用联络平巷贯通。开切眼22贯通回风巷18后，在回风巷18中安装柔性掩护支架8。利用这两条开切眼22逐步把水平铺设的柔性掩护支架8，下放到与水平面成25⁰～30⁰夹角的伪倾斜位置，即形成了伪倾斜回采工作面。在回采工作面中安装采煤机，将截割头1旋转180⁰采出开切眼22间的煤体（或用巷采方式）形成机窝，工作面前方的煤体用采煤机开采，直至形成正规工作面。图9中所示的斜线为掩护支架下放线23。

7、下三角煤的回收

如图10所示，当工作面推进到采区上山眼24附近时，在该处开掘一对收作眼，逐步将柔性掩护支架8下放成水平位置，拆卸、分解采煤机运至下一个回采工作面，然后全部回收柔性掩护支架8。图10中所示的斜线为掩护支架头移动轨迹线25。