急傾斜中厚煤層柔性掩護(hù)支架采掘一體支護(hù)無煤柱采煤方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種急傾斜中厚煤層柔性掩護(hù)支架采掘一體支護(hù)無煤柱采煤法，在區(qū)段平巷內(nèi)使用與工作面一致的柔性掩護(hù)支架支護(hù)；在工作面上方，將區(qū)段回風(fēng)平巷的柔性掩護(hù)支架自然過渡到工作面內(nèi)；在工作面下方，將工作面內(nèi)的柔性掩護(hù)支架自然過渡到采空區(qū)，維護(hù)成為區(qū)段運輸平巷并且兼做下區(qū)段的回風(fēng)巷道，下區(qū)段回采時不再掘進(jìn)區(qū)段回風(fēng)平巷；同時也取消了在工作面安裝和撤出柔性掩護(hù)支架的工序，并且取消了工作面安裝、撤出與輔助運輸?shù)南嚓P(guān)硐室與巷道，減少了工作量，提高了產(chǎn)量，提高了采煤工作面的推進(jìn)速度，確保了上下區(qū)段之間正常接替；取消了區(qū)段煤柱，提高了回采率，降低了采空區(qū)內(nèi)的自然發(fā)火危險，為回采工作提供了可靠的安全保障。
【專利說明】急傾斜中厚煤層柔性掩護(hù)支架采掘一體支護(hù)無煤柱采煤方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種采煤方法，尤其是一種急傾斜中厚煤層柔性掩護(hù)支架采掘一體支護(hù)無煤柱采煤方法。
【背景技術(shù)】
[0002]當(dāng)前全國急傾斜正規(guī)的采煤方法比較少，適用條件又很受限制。偽傾斜柔性掩護(hù)支架采煤法是急傾斜中厚煤層開采的首選采煤方法。偽傾斜柔性掩護(hù)支架采煤法適用煤層傾角一般為40?90°、埋藏穩(wěn)定、煤層厚度變化不大的急傾斜煤層。1966年淮南礦務(wù)局首次成功使用偽傾斜柔性掩護(hù)支架采煤法，自此偽傾斜柔性掩護(hù)支架采煤法在全國范圍內(nèi)得到推廣。1981年淮南礦務(wù)局偽傾斜柔性掩護(hù)支架采煤法獲國家科委發(fā)明二等獎。
[0003]偽傾斜柔性掩護(hù)支架采煤法巷道布置繁瑣，不僅需要掘進(jìn)區(qū)段回風(fēng)和區(qū)段運輸平巷，還必須掘進(jìn)支架安裝和撤出的專用巷道，并且區(qū)段運輸平巷和工作面連接處必須開設(shè)聯(lián)絡(luò)巷道，區(qū)段之間需要留設(shè)區(qū)段煤柱。偽傾斜柔性掩護(hù)支架采煤法巷道布置圖如圖3所示，31、采區(qū)回風(fēng)石門；32、采區(qū)運輸石門；33、運作眼；34、溜煤眼；35、行人眼；36、區(qū)段回風(fēng)巷；37、區(qū)段運輸巷；
38、出采巷道；39、收作眼；310、架尾移動軌跡線；311、架頭移動軌跡線；312、采煤工作面；313、溜煤小眼；314、永久密閉墻；315、小眼臨時封閉；316采空區(qū)；帶實心圓點箭頭為煤炭運輸方向。
[0004]偽傾斜柔性掩護(hù)支架采煤法區(qū)段巷道按一般區(qū)段巷道斷面方式施工，支護(hù)采用架棚支護(hù)。偽傾斜柔性掩護(hù)支架采煤法在回采過程中必須要安裝支架，支架安裝工序繁瑣。偽傾斜柔性掩護(hù)支架采煤法在回采結(jié)束必須撤出支架，支架撤出工序復(fù)雜，且不安全。
[0005]偽傾斜柔性掩護(hù)支架采煤法具有以下優(yōu)點:
(I)將工作面傾角變緩，工作面較長，從而具有了緩斜、傾斜煤層走向長壁采煤法巷道布置和生產(chǎn)系統(tǒng)特點。
[0006](2)安全生產(chǎn)有保障。利用掩護(hù)支架這個整體剛性框架把工作面空間與采空區(qū)隔開，防矸石竄人，大大簡化了復(fù)雜的頂板管理工作，為安全生產(chǎn)創(chuàng)造了條件。
[0007](3)安全效果好，基本能杜絕頂板事故，實現(xiàn)消滅輕傷以上事故的目標(biāo)。
[0008](4)有利于瓦斯管理。倉儲采煤法頻繁掘立眼經(jīng)常出現(xiàn)獨頭作業(yè)環(huán)境，極易造成瓦斯積聚，并且電纜線易破損，稍有不慎容易發(fā)生事故。采用柔性掩護(hù)支架采煤法，實現(xiàn)了走向長壁式回采，通風(fēng)系統(tǒng)合理，從根本上杜絕了采煤工作面瓦斯事故。
[0009](5)提高了資源的利用率。與倉儲采煤采煤方法比較，減少了留煤柱造成的資源損失，倉儲采煤回采率只能達(dá)到50%，而柔掩采煤法達(dá)到70%以上。
[0010](6)減輕了工人的作業(yè)強(qiáng)度。比大傾角單體液壓支柱工作面減少了單體柱頻繁移動的工作量，比倉儲采煤法頻繁掘立眼減輕了掘進(jìn)作業(yè)強(qiáng)度。
[0011]該采煤方法也存在一定的局限性: (I)采空區(qū)內(nèi)留有區(qū)段煤柱，煤柱損失在30%左右，這些煤柱影響了工作面的回采率，而且采空區(qū)內(nèi)的煤柱容易引起自然發(fā)火。
[0012](2)回采工作面安裝、撤出和輔助運輸需要專門的巷道，這些巷道的施工增加了不必要的工作量，影響了回采進(jìn)度，進(jìn)而使得工作面單產(chǎn)較低。
[0013](3)溜煤眼和聯(lián)絡(luò)斜巷的安全性差，在行人和運送掩護(hù)支架的過程中威脅工人的安全。
[0014](4)煤柱上方存在支承壓力，促使頂板運動不規(guī)律，很容易產(chǎn)生沖擊載荷。
[0015](5)目前，工作面尚難實現(xiàn)機(jī)械化作業(yè)，工人勞動強(qiáng)度大。
[0016]提高柔性掩護(hù)支架采煤工作面單產(chǎn)、效率與安全，是國內(nèi)外采礦工程技術(shù)界長期以來一直追求的管理目標(biāo)。然而工作量大，對頂板管理要求又非常嚴(yán)格，由于安全因素國家于2008年末取消了倉儲采煤法。面對這樣的形勢，需要不斷提高煤礦開采的整體技術(shù)，對偽傾斜柔性掩護(hù)支架采煤法在巷道支護(hù)、回采工藝等諸多方面需要進(jìn)行改進(jìn)，以適應(yīng)煤礦現(xiàn)場生產(chǎn)對安全技術(shù)越來越高的要求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0017]本發(fā)明針對現(xiàn)有的采煤弊端，提供的一種急傾斜中厚煤層柔性掩護(hù)支架采掘一體支護(hù)無煤柱采煤法，本采煤方法不必設(shè)煤柱，減少了煤炭的浪費；同時，柔性掩護(hù)支架不必在從小眼中運出送到回風(fēng)巷道，大大降低了工作量，提高了安全性，具有開采徹底、省時省力、安全可靠的優(yōu)點。
[0018]為達(dá)到上述目的，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案如下:
一種急傾斜中厚煤層柔性掩護(hù)支架采掘一體支護(hù)無煤柱采煤方法，包括以下步驟:
A、沿煤層長度方向在煤層的兩端開設(shè)運作眼，并在煤層上間隔開設(shè)區(qū)段回風(fēng)平巷，在第一區(qū)段回風(fēng)巷內(nèi)設(shè)輔助運輸設(shè)備；
B、在開采煤層區(qū)段上平巷鋪設(shè)與工作面支護(hù)對應(yīng)的柔性掩護(hù)支架；
C、在柔性掩護(hù)支架支護(hù)的回風(fēng)平巷初采位置開設(shè)偽斜開切眼，對煤層進(jìn)行偽斜開采，開采后的煤炭沿工作面從柔性掩護(hù)支架下方落入?yún)^(qū)段運輸巷內(nèi)的運輸設(shè)備上，并從架尾方向的溜煤眼運出；隨著開采的進(jìn)行，柔性掩護(hù)支架逐漸向工作面下落，隨著工作面的推進(jìn)在區(qū)段回風(fēng)平巷添加連接柔性掩護(hù)支架，直至工作面推進(jìn)到收作位置，沿采空區(qū)將本區(qū)段運輸平巷留巷，作為下一區(qū)段回風(fēng)平巷，此時柔性掩護(hù)支架水平且位于下區(qū)段回風(fēng)平巷內(nèi)，成為下區(qū)段回風(fēng)平巷的支護(hù)設(shè)備；
D、將輔助運輸設(shè)備運送到下一區(qū)段回風(fēng)平巷；
E、此時，第一區(qū)段的運輸平巷兼做本區(qū)段的回風(fēng)平巷，在柔性掩護(hù)支架支護(hù)下方形成本區(qū)段生產(chǎn)系統(tǒng)，重復(fù)步驟C，一直開采到下一區(qū)段回風(fēng)平巷，重復(fù)以上開采步驟，直至煤層開采完畢。
[0019]進(jìn)一步的，采用柔性掩護(hù)支架支護(hù)，將煤層區(qū)段回風(fēng)平巷與采煤工作面支護(hù)統(tǒng)一。
[0020]進(jìn)一步的，在首區(qū)段工作面開采時使用柔性掩護(hù)支架支護(hù)回風(fēng)平巷。
[0021]上述中的添加連接柔性掩護(hù)支架，可采用常規(guī)方法添加，比如現(xiàn)有的掛接等，待軟性掩護(hù)支架的長度過長時，可采用常規(guī)方法進(jìn)行拆分。
[0022]本發(fā)明的工作原理及有益效果表現(xiàn)在: 在工作面采空區(qū)下方沿空留巷一區(qū)段回風(fēng)平巷，本平巷在本工作面運輸使用的區(qū)段作為運輸平巷，同時在開采完本區(qū)段后進(jìn)行下區(qū)段開采時也作為下區(qū)段的回風(fēng)平巷，供下區(qū)段回風(fēng)使用。
[0023]因區(qū)段運輸平巷兼做下區(qū)段回風(fēng)平巷，這樣就取消了上下區(qū)段之間的區(qū)段煤柱。
[0024]本發(fā)明采用與煤層對應(yīng)長度的柔性掩護(hù)支架，在煤層偽斜開采過程中，隨著開采的進(jìn)行，柔性掩護(hù)支架能夠在重力的作用下沿煤層向著工作面方向下落，從而不必再將柔性掩護(hù)支架單元順次從后方拆分后通過工作面小眼運輸，再經(jīng)巷道(煤炭運輸?shù)姆捶较?運輸?shù)饺嵝匝谧o(hù)支架的另一側(cè)并將支架單元固定在柔性掩護(hù)支架的最前端，一方面，降低了勞動強(qiáng)度，不用工人進(jìn)行搬運；另一方面，不用工人在巷道中搬運，采空區(qū)的落實不會落到工人身上，從而避免了安全隱患。
[0025]因不必將柔性掩護(hù)支架的組成單元從尾端拆除送往前方，本發(fā)明相應(yīng)摒棄了以往的預(yù)先留設(shè)煤柱的方式，而原來預(yù)留的煤柱直接與采空區(qū)的碎石等混合，無法分離，本采煤方法不用在巷道上方預(yù)留煤柱，煤層回采徹底，避免了煤柱留設(shè)產(chǎn)生的浪費現(xiàn)象。
[0026]開采前，對巷道斷面進(jìn)行優(yōu)化，在區(qū)段回風(fēng)平巷內(nèi)使用與工作面一致的柔性掩護(hù)支架；在開采工作面上方，將區(qū)段回風(fēng)平巷的柔性掩護(hù)支架自然過渡到工作面內(nèi)的柔性掩護(hù)支架；在工作面下方，將工作面內(nèi)的柔性掩護(hù)支架自然過渡到采空區(qū)，維護(hù)成為區(qū)段運輸平巷并且兼做下區(qū)段的回風(fēng)巷道，下區(qū)段回采時不再掘進(jìn)區(qū)段回風(fēng)平巷；同時也取消了在工作面安裝和撤出柔性掩護(hù)支架的工序，并且取消了工作面安裝、撤出與輔助運輸相關(guān)硐室與巷道，減少了工作量，提高了產(chǎn)量，提高了采煤工作面的推進(jìn)速度，確保了上下區(qū)段之間正常接替；取消了區(qū)段煤柱，提高了回采率，減少了采空區(qū)內(nèi)的自然發(fā)火，為回采工作提供了可靠的安全指數(shù)。
[0027]對回采巷道斷面進(jìn)行優(yōu)化，使用與工作面一致的柔性掩護(hù)支架對回采巷道進(jìn)行支護(hù)，實現(xiàn)回采巷道和工作面的一體支護(hù)，回采過程中區(qū)段回風(fēng)平巷內(nèi)的柔性掩護(hù)支架自然過渡到采煤工作面，成為采煤工作面內(nèi)的柔性掩護(hù)支架，取消安裝柔性掩護(hù)支架工序和與之相應(yīng)的巷道和硐室。
[0028]沿空留巷，工作面內(nèi)的柔性掩護(hù)支架自然過渡到采空區(qū)，維護(hù)成為區(qū)段運輸平巷并且兼做下區(qū)段的回風(fēng)平巷，減少區(qū)段巷道的掘進(jìn)，同時取消了柔性掩護(hù)支架的撤出工序與之相應(yīng)的巷道和硐室。
[0029]區(qū)段平巷與工作面連接，在工作面上方，通過調(diào)節(jié)柔性掩護(hù)支架支護(hù)角度實現(xiàn)區(qū)段回風(fēng)平巷與工作面自然過渡；在工作面下方，通過調(diào)節(jié)柔工作面內(nèi)的柔性掩護(hù)支架自然過渡到采空區(qū)中的沿空巷道。
[0030]急傾斜中厚煤層柔性掩護(hù)支架采掘一體支護(hù)無煤柱采煤法在巷道布置上有別于原先的偽傾斜柔性掩護(hù)支架采煤法，回采巷道斷面形狀有利于使用與工作面一致的柔性掩護(hù)支架；在區(qū)段下方不再采前預(yù)掘區(qū)段運輸平巷，下區(qū)段開采時也不需要掘進(jìn)區(qū)段回風(fēng)平巷，只需要在本工作面采空區(qū)下方沿空留巷，用作區(qū)段運輸平巷和下區(qū)段回風(fēng)平巷，減少了巷道的掘進(jìn)工作量，提高了采煤工作面的接替速度。取消了上下區(qū)段之間的煤柱，減少采空區(qū)自然發(fā)火的的隱患。急傾斜中厚煤層柔性掩護(hù)支架采掘一體支護(hù)無煤柱采煤法巷道布置圖如圖1所示。
[0031]急傾斜中厚煤層柔性掩護(hù)支架采掘一體支護(hù)無煤柱采煤法對頂管理也十分有利:取消了采空區(qū)內(nèi)的煤柱，減少了煤柱上方的支承壓力，減少沖擊載荷，有利于掌握頂板的運動規(guī)律，頂板管理更安全有效。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0032]圖1是本發(fā)明結(jié)構(gòu)示意圖；
圖2為柔性掩護(hù)支架結(jié)構(gòu)圖；
圖3為偽傾斜采煤示意圖。
[0033]【具體實施方式】:
一種急傾斜中厚煤層柔性掩護(hù)支架采掘一體支護(hù)無煤柱采煤方法，
首先在煤層的兩端開設(shè)相關(guān)運作眼，如圖1所示:1為采區(qū)回風(fēng)石門，2為采區(qū)運輸石門，3為運作眼，4為溜煤眼、5為行人眼、6為區(qū)段回風(fēng)巷、7為區(qū)段運輸巷、8為初采巷道、9為收作眼、10為架尾移動軌跡線、11為架頭移動軌跡線、12為采煤工作面、13為永久密封墻，帶點的箭頭為煤塊運輸方向。
[0034]開采前，在煤層上的最上方開掘回風(fēng)平巷，在煤層下方間隔開掘區(qū)段回風(fēng)平巷，在第一級區(qū)段回風(fēng)平巷內(nèi)鋪設(shè)運輸設(shè)備。
[0035]開始時，沿煤層的長度方向在煤層和回風(fēng)平巷的上方鋪設(shè)柔性掩護(hù)支架，進(jìn)行開采，急傾斜中厚煤層柔性掩護(hù)支架采掘一體支護(hù)無煤柱采煤法巷道斷面優(yōu)化:一次掘進(jìn)煤層巷道，斷面如圖2所示，21為柔性掩護(hù)支架，22為單體液壓支柱，在巷道內(nèi)架設(shè)與工作面一致的柔性掩護(hù)支架對巷道進(jìn)行支護(hù)；開設(shè)初采巷道如圖1中8所示，在初采巷道內(nèi)也架設(shè)與工作面一致的柔性掩護(hù)支架對巷道進(jìn)行支護(hù)，初采巷道與區(qū)段回風(fēng)平巷巷道連接處，用單體液壓支柱調(diào)節(jié)柔性掩護(hù)支架支護(hù)角度，使區(qū)段回風(fēng)平巷內(nèi)的柔性掩護(hù)支架能夠自然過渡到初采巷道。
[0036]初采過程中，工作面不斷加長，回風(fēng)平巷內(nèi)的柔性掩護(hù)支架逐漸過渡成為采煤工作面的柔性掩護(hù)支架，當(dāng)工作面柔性掩護(hù)支架下落到區(qū)段下部區(qū)段回風(fēng)平巷位置時，工作面內(nèi)的柔性掩護(hù)支架通過單體支柱調(diào)整角度自然過渡到采空區(qū)沿空運輸平巷作為巷道支架支護(hù)巷道，下區(qū)段回采時的該巷道用作為區(qū)段回風(fēng)平巷。
[0037]在開采過程中，隨著柔性掩護(hù)支架向圖1右側(cè)方向動作后，在左側(cè)添加連接柔性掩護(hù)支架，可采用常規(guī)方法添加，比如現(xiàn)有的掛接等，待進(jìn)入下一開采過程后軟性掩護(hù)支架的長度過長時，可采用常規(guī)方法進(jìn)行重疊或者拆分，待長度不夠時再進(jìn)行連接即可。
[0038]正?；夭蛇^程中，使工作面逐漸變成偽斜工作面，在掩護(hù)支架下采煤，打眼、裝藥、放炮，工作面爆破之后，自下而上鋪設(shè)溜槽，煤裝入溜槽后自溜到下部運輸巷道，在運到采區(qū)運輸上山，直至采空。
[0039]可見，掘進(jìn)區(qū)段回風(fēng)平巷和初采巷道，回采過程中沿空留巷，保留巷道成為區(qū)段運輸巷道兼做下區(qū)段回采時的區(qū)段回風(fēng)平巷使用，同時取消溜煤聯(lián)絡(luò)巷道的開設(shè)，取消區(qū)段煤柱。
【權(quán)利要求】
1.一種急傾斜中厚煤層柔性掩護(hù)支架采掘一體支護(hù)無煤柱采煤方法，其特征在于:包括以下步驟: A、沿煤層長度方向在煤層的兩端開設(shè)運作眼，并在煤層上間隔開設(shè)區(qū)段回風(fēng)平巷，在第一區(qū)段回風(fēng)巷內(nèi)設(shè)輔助運輸設(shè)備； B、在開采煤層區(qū)段上平巷鋪設(shè)與工作面支護(hù)對應(yīng)的柔性掩護(hù)支架； C、在柔性掩護(hù)支架支護(hù)的回風(fēng)平巷初采位置開設(shè)偽斜開切眼，對煤層進(jìn)行偽斜開采，開采后的煤炭沿工作面從柔性掩護(hù)支架下方落入?yún)^(qū)段運輸巷內(nèi)的運輸設(shè)備上，并從架尾方向的溜煤眼運出；隨著開采的進(jìn)行，柔性掩護(hù)支架逐漸向工作面下落，隨著工作面的推進(jìn)在區(qū)段回風(fēng)平巷添加連接柔性掩護(hù)支架，直至工作面推進(jìn)到收作位置，沿采空區(qū)將本區(qū)段運輸平巷留巷，作為下一區(qū)段回風(fēng)平巷，此時柔性掩護(hù)支架水平且位于下區(qū)段回風(fēng)平巷內(nèi)，成為下區(qū)段回風(fēng)平巷的支護(hù)設(shè)備； D、將輔助運輸設(shè)備運送到下一區(qū)段回風(fēng)平巷； E、此時，第一區(qū)段的運輸平巷兼做本區(qū)段的回風(fēng)平巷，在柔性掩護(hù)支架支護(hù)下方形成本區(qū)段生產(chǎn)系統(tǒng)，重復(fù)步驟C，一直開采到下一區(qū)段回風(fēng)平巷，重復(fù)以上開采步驟，直至煤層開米完畢。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的急傾斜中厚煤層柔性掩護(hù)支架采掘一體支護(hù)無煤柱采煤方法，其特征在于:采用柔性掩護(hù)支架支護(hù)，將煤層區(qū)段回風(fēng)平巷與采煤工作面支護(hù)統(tǒng)一。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的急傾斜中厚煤層柔性掩護(hù)支架采掘一體支護(hù)無煤柱采煤方法，其特征在于:在首區(qū)段工作面開采時使用柔性掩護(hù)支架支護(hù)回風(fēng)平巷。
【文檔編號】E21C41/16GK103775085SQ201210411381
【公開日】2014年5月7日 申請日期:2012年10月25日 優(yōu)先權(quán)日:2012年10月25日
【發(fā)明者】代進(jìn), 張海濤, 秦廣鵬, 鄭梅, 崔愛民, 李超峰, 趙興秋 申請人:泰安市華碩能源科技有限公司