專利名稱：一種超長距工作面綜采采煤工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于煤礦井工采煤領(lǐng)域，涉及一種超長距工作面綜采采煤方法，特別是在煤層比較穩(wěn)定、頂板比較堅(jiān)硬、煤層傾角22-26度的中厚煤層，可以實(shí)現(xiàn)礦井回采綜采工作面長度達(dá)到3000米。
背景技術(shù)：
綜采采煤工藝即綜合機(jī)械化采煤工藝。綜采工作面的生產(chǎn)工藝過程，主要包括割煤、運(yùn)煤、支護(hù)和處理采空區(qū)等工序。割煤、運(yùn)煤、支護(hù)工序分別由滾筒割煤機(jī)、工作面可彎曲刮板輸送機(jī)、液壓支架完成。順槽運(yùn)煤由橋式轉(zhuǎn)載機(jī)轉(zhuǎn)載到可伸縮式帶式輸送機(jī)上，在經(jīng)采取帶式輸送機(jī)運(yùn)到采取煤倉或直接運(yùn)至井上。綜采技術(shù)在我國的發(fā)展已經(jīng)歷了 10多年 的歷史，經(jīng)過不斷的研究和開發(fā)，綜采技術(shù)已趨于成熟尤其是低位300米以內(nèi)工作面放頂煤技術(shù)已成為我國厚煤層開采高產(chǎn)高效的主要技術(shù)。綜采技術(shù)中的一次采全厚放頂煤技術(shù)主要應(yīng)用在煤層厚度12米-14米以內(nèi)的工作面，實(shí)質(zhì)就是在厚煤層沿底板布置一個采高2米-3米的長壁工作面，用常規(guī)方法進(jìn)行回采，由前溜刮板機(jī)將煤運(yùn)出工作面，再利用礦山壓力的作用，輔以支架施壓、松動爆破等措施使支架上方的頂煤破碎成松散煤塊后由支架尾梁放煤口放出，再由后溜刮板機(jī)將頂煤運(yùn)出工作面。
目前國內(nèi)綜采技術(shù)在實(shí)際應(yīng)用中工作面的長度對大傾角煤層一般控制在300米以內(nèi)，最長沒有超過1000米。如對煤層傾角22度-26度的礦井大幅度加長工作面走向長度，其單產(chǎn)和效益可以大幅度提高，成本進(jìn)一步下降、原煤回采率提高、綜采設(shè)備搬家次數(shù)減少。但由于工作面長度的大幅度增加，工作面準(zhǔn)備及回采階段的運(yùn)輸、供電、排水、通風(fēng)等系統(tǒng)復(fù)雜程度將加大，同時工作面掘進(jìn)、回采期間所遇到的地質(zhì)構(gòu)造也可能增多，將會出現(xiàn)頂板、通風(fēng)、煤塵、涌水、過斷層等技術(shù)難題。

發(fā)明內(nèi)容
為解決綜采工作面長度不超過1500米，實(shí)現(xiàn)綜采工作面長度達(dá)到1500米-3000米的問題，本發(fā)明涉及一種超長距工作面回采綜采放頂采煤方法。本發(fā)明包括在工作面上下順槽掘進(jìn)走向長達(dá)可達(dá)3000米綜采機(jī)組推進(jìn)調(diào)向和沿傾向移動的精確控制沿空留巷設(shè)置蓄水沉砂池在上下順槽4、5掘進(jìn)到1500米左右時，通過布置聯(lián)絡(luò)巷6使上下順槽4、5形成貫通，并設(shè)置2道風(fēng)門10、11。采用支撐掩護(hù)式液壓支架13的前探梁和護(hù)幫板結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，工作面強(qiáng)制推進(jìn)過程中，采用走向和順山沿傾向大板梁挑頂鋪網(wǎng)控制漏頂技術(shù)安全通過構(gòu)造斷層。通過在車場安裝移動變壓器17、16向I部皮帶機(jī)和無極繩絞車供電，在聯(lián)絡(luò)巷6上開口處安裝一臺移動變壓器18對下順槽5 二部皮帶機(jī)、上順槽4 二部無極繩絞車及工作面進(jìn)行供電。解決超長距供電，并保證供電的可靠性和安全性。通過在聯(lián)絡(luò)巷6安設(shè)兩道風(fēng)門10、11，通過車場由上順槽4軌道巷做進(jìn)風(fēng)巷，下順槽5皮帶巷做回風(fēng)巷使工作面形成正規(guī)通風(fēng)系統(tǒng)。本發(fā)明方法的技術(shù)優(yōu)點(diǎn)
1、提高單面采出量，通過增加工作面走向長度，首先可以提高單個工作面的原煤采出量，避免因工作面布置距離短造成資源浪費(fèi)，以及減少因?yàn)橹饕\(yùn)輸大巷距井田邊界較遠(yuǎn)而再次開拓采區(qū)上下山增加巷道開拓費(fèi)用，同時提高工作面服務(wù)年限，減少了工作面搬家次數(shù)，提高單個工作面設(shè)備的使用效率；
2、通過在工作面順槽掘進(jìn)期間改變方位角，可以最大程度的采出因井田邊界不規(guī)則形成的三角煤；
3、為解決工作面排水問題，采用沿空留巷設(shè)置蓄水沉砂池，構(gòu)筑沿空留巷的實(shí)際的效果是，尾巷可以維持長10米以上，寬約3. 0米，高約2. 5米的蓄水空間，涌水夾帶的粗顆粒泥砂基本沉降至采空區(qū)一側(cè)，水泵所抽的涌水經(jīng)過分析，懸浮顆粒占90%以上。水泵很少被粗粒沉砂阻塞。另一方面，沿空留巷的空間，增大了工作面的蓄水能力，延長了工作面水災(zāi)事故應(yīng)急時間。
在整個工作面回采期間，工作面設(shè)備處于干燥運(yùn)行狀態(tài)，采區(qū)沒有發(fā)生淹機(jī)事故，礦井沒有發(fā)生淹井事故，確保了礦井安全生產(chǎn)無事故奮斗目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)。
4、通過在工作面布置聯(lián)絡(luò)巷6貫通上下順槽4、5，優(yōu)化了運(yùn)輸、供電、排水等系統(tǒng)，各系統(tǒng)設(shè)備的投入，降底了生產(chǎn)成本。


圖I :工作面布置圖 圖2 :工作面拐點(diǎn)示意圖 圖3 :工作面聯(lián)絡(luò)巷示意圖 圖4 :工作面供電示意圖 圖5 :工作面供風(fēng)示意圖
在圖I-圖5中1、副井2、主井3、風(fēng)井4、上順槽5、下順槽6、聯(lián)絡(luò)巷7、拐點(diǎn)前工作面8、調(diào)整后工作面9、調(diào)斜扇形區(qū)域10、(1#)風(fēng)門11、(2#)風(fēng)門12、采煤機(jī)13、液壓支架14、前后溜刮板輸送機(jī)15、串車16、(1#)移動變壓器(供一號無極繩絞車)17、(2#)移動變壓器(供一號皮帶機(jī))18、(3#)移動變壓器(供二部無極繩絞車、皮帶機(jī)及工作面設(shè)備)
具體實(shí)施例方式分別掘進(jìn)上下順槽4、5至1500-3000米，當(dāng)掘進(jìn)到1500米左右時,在上下順槽4、5開聯(lián)絡(luò)巷6。上順槽4、5作為機(jī)械、材料、人員以及進(jìn)風(fēng)通道，下順槽5按照伸縮式帶式輸送機(jī)，作為運(yùn)輸通道和回風(fēng)巷。工作面在推進(jìn)過程中遇到了工作面過拐點(diǎn)同時過聯(lián)絡(luò)巷6，工作面調(diào)架以及頂板壓力大的困難，為解決以上困難采用扇形回采工藝，加大工作面?zhèn)涡苯?，降低工作面推進(jìn)速度，在推進(jìn)過程中，首先以下端頭1-10架為第一組，先對此段工作面進(jìn)行回采推進(jìn)，完畢后，在將1-20架作為第二組向前推進(jìn)，依次類推，分組推進(jìn)，逐步擴(kuò)大扇形9面積，順利通過拐點(diǎn)，通過工作面?zhèn)涡苯堑恼{(diào)整，加大工作面與拐點(diǎn)處聯(lián)絡(luò)巷斜交角度，順利解決了任意工作面調(diào)向和過聯(lián)絡(luò)巷6的難題。同時為確保調(diào)向時運(yùn)輸正常，預(yù)先拆除2部皮帶，前置順槽轉(zhuǎn)載機(jī)搭接一部皮帶機(jī)機(jī)尾，順槽臨時增設(shè)一臺40型刮板輸送機(jī)14解決原煤轉(zhuǎn)載運(yùn)輸難題。當(dāng)工作面下順槽5處于下坡狀態(tài)的區(qū)域時，在下順槽5提前布置臨時水倉，每隔50米在底板開掘尺寸為長X寬X高為2米X2米Xl米的水倉；順槽下幫底板開掘斷面為0. 3米X 0. 3米的水溝，在工作面轉(zhuǎn)載機(jī)機(jī)尾用編織袋盛裝浮煤和沉砂，砌筑臨時水壩護(hù)住轉(zhuǎn)載機(jī)尾，涌水經(jīng)水溝導(dǎo)引至臨時水倉，經(jīng)過沉砂經(jīng)過初次沉降后涌水抽出工作面，排至+965水平風(fēng)井水溝內(nèi)匯入+875中央水倉；
下順槽5處于上坡和近水平狀態(tài)的區(qū)域，下順槽5尾巷的水將匯向采空區(qū)，水滿后溢向轉(zhuǎn)載機(jī)尾和后溜機(jī)頭。隨著工作面推進(jìn)放頂，尾巷垮落后，采空區(qū)蓄水空間垮實(shí)，涌水水位迅速增高，嚴(yán)重時會從2號和3號液壓支架尾梁處溢下，轉(zhuǎn)載機(jī)機(jī)尾淹在涌水中，生產(chǎn)時出現(xiàn)拉水煤現(xiàn)象，將會給工作面安全生產(chǎn)帶來嚴(yán)重的安全隱患。
因此，阻止下端頭尾巷垮落是在這種地形條件下控制排水的技術(shù)關(guān)鍵。項(xiàng)目研究小組制訂的方案是采用沿空留巷的方法來控制下端頭尾巷的變形和垮落，維持?jǐn)嗝婊拘螤?。具體實(shí)施步驟是，在轉(zhuǎn)載機(jī)尾留置空間，靠近下順槽5上幫位置每隔十米打I. 5米X I. 5米的垛木支護(hù)接頂，在垛盤之間間隔5米打木點(diǎn)柱輔助支頂，垛木支護(hù)材料采用臨時枕木。同時，利用編織袋裝浮煤和碎矸，在尾巷上幫碼墻，阻止采空區(qū)浮煤和碎矸滑向尾巷形成泥砂，每隔5-10米砌筑高I. 0米水壩阻止，涌水淹向轉(zhuǎn)載機(jī)尾和后溜機(jī)頭。
構(gòu)筑沿空留巷的實(shí)際的效果是，尾巷可以維持長10米以上，寬約3. 0米，高約2. 5米的蓄水空間，涌水夾帶的粗顆粒泥砂基本沉降至采空區(qū)一側(cè)，水泵所抽的涌水經(jīng)過分析，懸浮顆粒占90%以上。水泵很少被粗粒沉砂阻塞。另一方面，沿空留巷的空間，增大了工作面的蓄水能力，延長了工作面水災(zāi)事故應(yīng)急時間。
為確保當(dāng)工作面出現(xiàn)水災(zāi)等災(zāi)難時，工作面下順槽5作業(yè)人員能及時撤離工作面，撤退到地勢較高處，確保人員人身安全，解決工作面長距離掘進(jìn)期間供風(fēng)、運(yùn)輸、供電等難題，降底工作面設(shè)備材料投入成本，在工作面里程1700米處布置聯(lián)絡(luò)巷6 —個，通過聯(lián)絡(luò)巷6的布置，使工作面下順槽5人員撤退距離由原先2900米減到1300米。同時上下順槽4、5掘進(jìn)期間，運(yùn)輸、供風(fēng)、供電、排水等均從上順槽4聯(lián)絡(luò)巷6開口處通過聯(lián)絡(luò)巷6分流至上下順槽4、5，規(guī)范了各系統(tǒng)，節(jié)約電纜、排水管、風(fēng)管等設(shè)備1700米。采用支撐掩護(hù)式液壓支架13的前探梁和護(hù)幫板結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，工作面強(qiáng)制推進(jìn)過程中，采用走向和順山沿傾向大板梁挑頂鋪網(wǎng)控制漏頂技術(shù)安全通過構(gòu)造斷層。工作面回采期間，在拐點(diǎn)前通過在車場安裝移動變壓器17、16向I部皮帶機(jī)和無極繩絞車供電，在聯(lián)絡(luò)巷6上開口處安裝I臺移動變壓器18對下順槽4、5 二部皮帶機(jī)、上順槽2部無極繩絞車及工作面進(jìn)行供電。工作面回采期間，通過在聯(lián)絡(luò)巷6安設(shè)兩道風(fēng)門10、11，通過車場由上順槽4、5軌道巷做進(jìn)風(fēng)巷，下順槽4、5皮帶巷做回風(fēng)巷使工作面形成正規(guī)通風(fēng)系統(tǒng)，確保了工作面通風(fēng)可靠。
權(quán)利要求
1.超長距工作面綜采采煤方法，其特征是在煤層傾角22-26度，煤層厚度8米-12米，工作面開口距井田邊界距離在3000米以上，可實(shí)現(xiàn)工作面上下順槽4、5掘進(jìn)走向長3000米。在超長綜采工作面布置液壓支架13、工作面前后溜刮板輸送機(jī)14、大功率電牽引雙滾筒割煤機(jī)12,在綜米超長工作面運(yùn)輸巷布置順槽轉(zhuǎn)載輸送機(jī)、破碎機(jī)、可伸縮帶式輸送機(jī)，綜采工作面采用順槽超長布置，即其回采長度可達(dá)3000米的布置； 在工作面掘進(jìn)7米寬、2. 6米高的開切巷，在開切巷內(nèi)安裝液壓支架13，支架前后頂梁下放安裝刮板輸送機(jī)14，所述的滾筒割煤機(jī)采用I臺12，騎行在工作面前溜刮板輸送機(jī)14擋煤側(cè)齒條上，靠其行走齒與其咬合，通過電牽引采煤機(jī)12在前溜齒條上行走，割煤機(jī)滾筒對綜采工作面煤壁進(jìn)行截割，煤壁煤塊經(jīng)截割后落入前溜刮板輸送機(jī)14上，運(yùn)出工作面；工作面頂煤通過液壓支架13注液撐起頂梁，對頂板施壓，將頂煤破碎，支架13后梁降架，破碎的頂煤從架13后放煤口落入后溜刮板輸送機(jī)14，由后溜刮板14將煤運(yùn)至轉(zhuǎn)載機(jī)，通過轉(zhuǎn)載機(jī)、破碎機(jī)、皮帶輸送機(jī)將煤運(yùn)出工作面。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的超長工作面綜采采煤方法，其特征在于，在聯(lián)絡(luò)巷6安設(shè)兩道風(fēng)門10、11，通過車場由上順槽4軌道巷做進(jìn)風(fēng)巷，下順槽5皮帶巷做回風(fēng)巷使工作面形成正規(guī)通風(fēng)系統(tǒng)，走向長可達(dá)3000米。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的超長工作面綜采采煤方法，其特征在于，走向和沿傾向大板梁挑頂鋪網(wǎng)控制漏頂?shù)姆椒梢越鉀Q架前漏煤、架前煤壁片幫的現(xiàn)象，能順利安全通過斷層，沿空留巷布置蓄水沉砂。
全文摘要
本發(fā)明是一種超長距工作面綜采采煤工藝，屬煤炭開采技術(shù)領(lǐng)域。應(yīng)用該工藝，綜采工作面長度可達(dá)到1500-3000米。通過在開切巷內(nèi)安裝液壓支架13，支架13前后頂梁下方安裝刮板輸送機(jī)14，滾筒割煤機(jī)12騎行在工作面前刮板輸送機(jī)14擋煤側(cè)齒條上，通過電牽引靠其行走齒驅(qū)動滾筒割煤機(jī)12在前溜齒條上行走，滾筒割煤機(jī)12對綜采工作面煤壁進(jìn)行切割，煤壁煤塊經(jīng)切割后落入前刮板輸送機(jī)14，運(yùn)出工作面；工作面頂煤通過液壓支架13注液撐起頂梁，對頂板施壓，將頂煤破碎，支架13后梁降架，破碎的頂煤從架13后放煤口落入后刮板輸送機(jī)14，由后刮板14將煤運(yùn)至轉(zhuǎn)載機(jī)，通過轉(zhuǎn)載機(jī)、破碎機(jī)、皮帶輸送機(jī)將煤運(yùn)出工作面。
文檔編號E21C41/16GK102704935SQ20121017574
公開日2012年10月3日 申請日期2012年5月31日 優(yōu)先權(quán)日2012年5月31日
發(fā)明者劉少勇, 孟杰, 張少勇, 張磊, 朱徽, 李江, 賈光明, 黃輝龍 申請人:庫爾勒金川礦業(yè)有限公司