專利名稱：兩硬條件薄煤層安全高效綜采方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及煤礦開(kāi)采領(lǐng)域，具體為一種兩硬條件下薄煤層的綜采方法。
背景技術(shù)：
根據(jù)煤層厚度劃分，厚度0.8 1.3 m屬于薄煤層，小于0.8 m屬于極薄煤層。我 國(guó)煤層儲(chǔ)量大且賦存多樣，其中薄及極薄煤層的可采儲(chǔ)量約為60多億噸，約占全國(guó)煤炭總 儲(chǔ)量的19%。而產(chǎn)量只占總產(chǎn)量的10.4%，遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于儲(chǔ)量所占比例，并且產(chǎn)量的比重還有進(jìn) 一步下降的趨勢(shì)。薄煤層的開(kāi)采問(wèn)題已經(jīng)越來(lái)越突出，已是無(wú)法回避的現(xiàn)實(shí)問(wèn)題。煤炭為不 可再生資源，當(dāng)?shù)V井基建完成后，井田內(nèi)的資源即己劃定。礦井的所有設(shè)施依據(jù)井型選擇。 若舍棄薄煤層不采，必將極大縮短礦井的服務(wù)年限，使得各種基礎(chǔ)投資，不能充分發(fā)揮其效 益，資源造成浪費(fèi)。盡快的進(jìn)行薄煤層剝離開(kāi)采，使煤炭資源得到有效的回收利用，有利于 礦區(qū)的科學(xué)發(fā)展和生態(tài)文明的建設(shè)。薄煤層開(kāi)采存在以下不利因素a)機(jī)械化程度低。采 煤工作面空間狹小，工作條件較差，給設(shè)備設(shè)計(jì)制造和井下移動(dòng)帶來(lái)諸多困難。b)產(chǎn)出 效率低。由于煤層厚度變化、斷層等地質(zhì)構(gòu)造，對(duì)薄煤層開(kāi)采影響較大，生產(chǎn)能力低，一 般薄煤層單產(chǎn)只為中厚煤層的1 /3或更少。c)投入產(chǎn)出比高。因?yàn)樾实?，掘進(jìn)率高， 其開(kāi)采成本明顯高于中厚煤層，而經(jīng)濟(jì)效益不如中厚煤層。而兩硬條件(頂板和煤層堅(jiān)硬)下的薄煤層開(kāi)采困難更大，工作面經(jīng)常出現(xiàn)大面積 來(lái)壓或瞬間沖擊性來(lái)壓，會(huì)對(duì)支護(hù)設(shè)備造成破壞和對(duì)人員造成的威脅，使得開(kāi)采難度較大。 目前，兩硬薄煤層綜合機(jī)械化開(kāi)采問(wèn)題相比之下還沒(méi)有很好解決，開(kāi)采效果一直不理想。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種安全、高效、高產(chǎn)的兩硬條件薄煤層安全高效綜采方法。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的方案是一種兩硬條件薄煤層安全高效綜采方法， 包括采煤方法和堅(jiān)硬頂板控制方法，
(1)采煤方法
采用傾斜長(zhǎng)壁后退式采煤方法，進(jìn)刀方式采用端部斜切進(jìn)刀，工作面的落煤與裝煤用 一臺(tái)雙滾筒采煤機(jī)來(lái)完成，坡度較小時(shí)采用雙向割煤的方式，坡度較大時(shí)，采用單向割煤的 方式。出于對(duì)礦井通風(fēng)和回收資源的角度考慮，以及地質(zhì)條件和賦存特點(diǎn)的綜合分析確定 采用傾斜長(zhǎng)壁后退式采煤方法。目前我國(guó)薄煤層機(jī)械化開(kāi)采技術(shù)有許多種，具有代表性的 可大致分為以下幾類即薄煤層滾筒式采煤機(jī)開(kāi)采、刨煤機(jī)開(kāi)采、連續(xù)采煤機(jī)開(kāi)采(房柱式 采煤)和螺旋鉆采煤機(jī)開(kāi)采。為實(shí)現(xiàn)薄煤層開(kāi)采的最大產(chǎn)能目標(biāo)，本發(fā)明選擇滾筒式采煤機(jī) 對(duì)簿煤層進(jìn)行綜合機(jī)械化開(kāi)采。( 2 )對(duì)堅(jiān)硬頂板進(jìn)行控制
工作面液壓支架采用兩柱掩護(hù)式支架，同時(shí)堅(jiān)硬頂板利用爆破強(qiáng)制放頂手段弱化處 理在工作面上下順槽距切眼25m，布置初次放頂孔；工作面在初次放頂之后，頭尾順槽每 隔30m布置第一組周期放頂孔；從距開(kāi)切眼85m處開(kāi)始實(shí)施爆破放頂。選擇使用合理的液壓支架，是控制堅(jiān)硬頂板的關(guān)鍵之一。根據(jù)工作面采高、煤質(zhì)硬度、頂板礦壓顯現(xiàn)特征 和支架的受載特征等，在確保安全、可靠的前提下決定選用兩柱掩護(hù)式支架。如可選用 ZYB4400/8. 5/18型兩柱掩護(hù)式支架和US5300/1. 4/2. 8型端頭支架。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下特點(diǎn)
該兩硬條件薄煤層安全、高效、高回收率開(kāi)采集成技術(shù)，實(shí)用性強(qiáng)、可靠度高，達(dá)到了安 全、高產(chǎn)、高效的目的。為大同礦區(qū)薄煤層安全、高效、高回收率開(kāi)采提供了有效技術(shù)的支 撐，創(chuàng)造了國(guó)內(nèi)薄煤層綜采開(kāi)采的最高紀(jì)錄。應(yīng)用本發(fā)明所述的方法加速了薄煤層開(kāi)采速度，實(shí)現(xiàn)了科學(xué)合理的配采，提高了 礦井資源回收率，取得了巨大的社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益。以同煤集團(tuán)晉華宮礦為例，晉化宮礦9#煤 層82M薄煤層綜采工作面在達(dá)產(chǎn)后共正常生產(chǎn)107天，平均日產(chǎn)達(dá)到4027t，最高月產(chǎn)量 146593t，創(chuàng)全國(guó)同類工作面月生產(chǎn)紀(jì)錄，最高日產(chǎn)6586t。另外，本發(fā)明解決了兩硬條件下薄煤層長(zhǎng)期以來(lái)無(wú)法進(jìn)行高效安全機(jī)械化開(kāi)采的 問(wèn)題，相對(duì)延長(zhǎng)了礦井的服務(wù)年限，緩解了礦井的采掘失調(diào)，解放了下部厚及中厚煤層，提 高了資源回收率，降低了地下煤層的自然發(fā)火隱患，社會(huì)效益明顯。


圖1為放頂孔布置圖。
具體實(shí)施例方式一，采煤方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明采用傾斜長(zhǎng)壁后退式采煤方法，進(jìn)刀方式采用端部斜切進(jìn)刀，工作面的落煤與 裝煤用一臺(tái)雙滾筒采煤機(jī)來(lái)完成，坡度較小時(shí)采用雙向割煤的方式，坡度較大時(shí)，采用單向 割煤的方式。為實(shí)現(xiàn)薄煤層開(kāi)采的最大產(chǎn)能目標(biāo)，本發(fā)明選擇滾筒式采煤機(jī)對(duì)簿煤層進(jìn)行綜合 機(jī)械化開(kāi)采，薄煤層滾筒式采煤機(jī)具有以下特點(diǎn)a)采煤機(jī)機(jī)身矮，但電動(dòng)機(jī)功率大；b)機(jī) 身短，能適應(yīng)煤層底板的起伏不平；c)有足夠的過(guò)煤和過(guò)機(jī)高度和人行通道尺寸；d)能自 開(kāi)切口 ；e)截割硬煤巖能力強(qiáng)，并且對(duì)地質(zhì)構(gòu)造及煤層厚度變化有較強(qiáng)的適應(yīng)能力。薄煤 層滾筒式采煤機(jī)適用的地質(zhì)條件較寬，它對(duì)地質(zhì)構(gòu)造和煤層起伏及厚度變化適應(yīng)能力強(qiáng)， 可以用來(lái)開(kāi)采各種不同硬度的緩傾斜煤層。出于對(duì)礦井通風(fēng)和回收資源的角度考慮，以及 地質(zhì)條件和賦存特點(diǎn)的綜合分析確定采用傾斜長(zhǎng)壁后退式采煤方法，見(jiàn)頂見(jiàn)底開(kāi)采，開(kāi)采 煤層厚度達(dá)不到1. 3m時(shí)，采煤機(jī)截割頂板通過(guò)。具體的采煤工藝為 1)落煤與裝煤
工作面的落煤與裝煤使用同煤集團(tuán)開(kāi)發(fā)的一臺(tái)MG4X100/456-WD型雙滾筒采煤機(jī)來(lái) 完成。坡度較小時(shí)采用雙向割煤的方式，運(yùn)行中前滾筒在上沿頂板割煤，后滾筒在下沿底 板割底煤并裝煤，工作面往返一次進(jìn)兩刀，采煤機(jī)裝割剩的浮煤在移溜時(shí)裝入溜內(nèi)，溜子外 面的浮煤由人工清理。當(dāng)坡度較大時(shí)，采用單向割煤的方式、即采煤機(jī)由尾巷向頭巷割煤， 然后由頭巷返空刀到達(dá)尾巷，首先運(yùn)行中的采煤機(jī)前滾筒上沿頂板割煤，后滾筒在下沿底 板割底煤并裝煤，到達(dá)尾巷，然后由頭巷返空刀到達(dá)尾巷，工作面往返一次進(jìn)一刀，為了避
4免溜頭下串，移架方式采用分組移架，支架沿采煤機(jī)的牽引方向依次分組前移，特別在坡度 時(shí)，應(yīng)把分組支架在此部位前移，或使用工作面變成斜工作面，使頭超前尾一定的距離，經(jīng) 過(guò)驗(yàn)算大約在10 — 20m范圍內(nèi)。2)進(jìn)刀方式
采用端部斜切進(jìn)刀。當(dāng)采煤機(jī)到尾，左滾筒進(jìn)入順槽后，然后降左滾筒升右滾筒，把采 煤機(jī)右部的溜子移到煤壁，采煤機(jī)沿溜子方向載割進(jìn)入煤壁。割過(guò)30 m時(shí)，將采煤機(jī)左邊的 溜子推向煤壁，使溜子成一條直線，然后右滾筒在下，左滾筒在上向溜尾方向割三角煤。割 到尾后，再左滾筒在下，右滾筒在上向溜頭方向割煤。采煤機(jī)割到溜頭后，進(jìn)刀方式與溜尾 相同。3)移架方式
采用單架依次順序式，支架沿煤機(jī)牽引方向依次前移，移動(dòng)步距等于截深。4)工作面工序配合方式
采用及時(shí)支護(hù)方式，即在正常情況下，采煤機(jī)割煤過(guò)后立即移架，及時(shí)支護(hù)新暴露的頂 板。移架時(shí)為防止運(yùn)輸機(jī)回拉，將鄰架推移千斤頂?shù)牟僮鏖y手分別打倒推溜位置。移架時(shí)頂 梁不宜下降過(guò)多，立柱下降量小時(shí)，可不操作平衡千斤頂，一般移架和降柱可同時(shí)進(jìn)行，這 樣既有利于面板控制有可提高移架速度，支架移過(guò)后應(yīng)盡量保持一直線，頂板較為破碎時(shí)， 支架初撐后，一般操作平衡千斤頂推出，使頂梁前端上翹，并增加頂梁前端的支護(hù)力。以減 緩新暴露頂板的下沉和破碎。操縱平衡千斤頂回柱，使支架頂梁后端上抬，以增加支架后端 的支護(hù)力和切頂力。采用該方法的主要優(yōu)點(diǎn)有以下五方面
(1)巷道布置簡(jiǎn)單，巷道掘進(jìn)和維護(hù)費(fèi)用低，投產(chǎn)快。(2)運(yùn)輸系統(tǒng)簡(jiǎn)單，占用設(shè)備少，運(yùn)輸費(fèi)用低。(3)工作面回采巷道既可以沿煤層掘進(jìn)，也可以保持固定方向，可使采煤工作面長(zhǎng) 度保持等長(zhǎng)，從而減少了因工作面長(zhǎng)度的變化給生產(chǎn)帶來(lái)的不利影響，對(duì)綜合機(jī)械化采煤
非常有利。(4)通風(fēng)路線短，風(fēng)流方向轉(zhuǎn)折變化少，同時(shí)使巷道交岔點(diǎn)和風(fēng)橋等通風(fēng)構(gòu)筑物也 相應(yīng)減少。(5)對(duì)某些地質(zhì)條件適應(yīng)性強(qiáng)；當(dāng)煤層的地質(zhì)構(gòu)造，如傾斜和斜交斷層比較發(fā)育 時(shí)，布置的長(zhǎng)壁工作面可減少斷層對(duì)開(kāi)采的影響，可保證工作面的有效推進(jìn)長(zhǎng)度。綜上所述，選擇滾筒式采煤機(jī)綜采進(jìn)行開(kāi)采，采用長(zhǎng)壁后退垮落式管理頂板，具有 較大的優(yōu)勢(shì)，在工作面單產(chǎn)，巷道掘進(jìn)率、采出率、勞動(dòng)生產(chǎn)率和噸煤成本等指標(biāo)方面都將 會(huì)有顯著的提高，會(huì)取得顯著的技術(shù)經(jīng)濟(jì)效果。工作面機(jī)電設(shè)備配置如下表1所列 表1工作面機(jī)電設(shè)備配備表
權(quán)利要求
1. 一種兩硬條件薄煤層安全高效綜采方法，包括采煤方法和堅(jiān)硬頂板控制，其特征在于(1)采煤方法采用傾斜長(zhǎng)壁后退式采煤方法，進(jìn)刀方式采用端部斜切進(jìn)刀，工作面的落煤與裝煤用 一臺(tái)雙滾筒采煤機(jī)來(lái)完成，坡度較小時(shí)采用雙向割煤的方式，坡度較大時(shí)，采用單向割煤的 方式；(2)對(duì)堅(jiān)硬頂板進(jìn)行控制工作面液壓支架采用兩柱掩護(hù)式支架，同時(shí)堅(jiān)硬頂板利用爆破強(qiáng)制放頂手段弱化處 理在工作面上下順槽距切眼25m，布置初次放頂孔；工作面在初次放頂之后，頭尾順槽每 隔30m布置第一組周期放頂孔；從距開(kāi)切眼85m處開(kāi)始實(shí)施爆破放頂。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種安全、高效、高產(chǎn)的兩硬條件薄煤層安全高效綜采方法，采用傾斜長(zhǎng)壁后退式采煤方法，進(jìn)刀方式采用端部斜切進(jìn)刀，工作面的落煤與裝煤用一臺(tái)雙滾筒采煤機(jī)來(lái)完成，坡度較小時(shí)采用雙向割煤的方式，坡度較大時(shí)，采用單向割煤的方式。工作面液壓支架采用兩柱掩護(hù)式支架，同時(shí)堅(jiān)硬頂板利用爆破強(qiáng)制放頂手段弱化處理在工作面上下順槽距切眼25m，布置初次放頂孔；工作面在初次放頂之后，頭尾順槽每隔30m布置第一組周期放頂孔；從距開(kāi)切眼85m處開(kāi)始實(shí)施爆破放頂。該方法實(shí)用性強(qiáng)、可靠度高，達(dá)到了安全、高產(chǎn)、高效的目的，加速了薄煤層開(kāi)采速度，實(shí)現(xiàn)了科學(xué)合理的配采，提高了礦井資源回收率，降低了地下煤層的自然發(fā)火隱患。
文檔編號(hào)E21D23/16GK102094647SQ201010616620
公開(kāi)日2011年6月15日 申請(qǐng)日期2010年12月31日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月31日
發(fā)明者盧國(guó)梁, 吳永平, 周建峰, 宣宏斌, 張良海, 李連海, 王仲虎, 王 琦, 賀海泉, 趙軍, 邢彥文, 靳華 申請(qǐng)人:大同煤礦集團(tuán)有限責(zé)任公司