急倾斜中厚煤层柔性掩护支架采掘一体支护无煤柱采煤方法
【专利摘要】本发明公开了一种急倾斜中厚煤层柔性掩护支架采掘一体支护无煤柱采煤法，在区段平巷内使用与工作面一致的柔性掩护支架支护；在工作面上方，将区段回风平巷的柔性掩护支架自然过渡到工作面内；在工作面下方，将工作面内的柔性掩护支架自然过渡到采空区，维护成为区段运输平巷并且兼做下区段的回风巷道，下区段回采时不再掘进区段回风平巷；同时也取消了在工作面安装和撤出柔性掩护支架的工序，并且取消了工作面安装、撤出与辅助运输的相关硐室与巷道，减少了工作量，提高了产量，提高了采煤工作面的推进速度，确保了上下区段之间正常接替；取消了区段煤柱，提高了回采率，降低了采空区内的自然发火危险，为回采工作提供了可靠的安全保障。
【专利说明】急倾斜中厚煤层柔性掩护支架采掘一体支护无煤柱采煤方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种采煤方法，尤其是一种急倾斜中厚煤层柔性掩护支架采掘一体支护无煤柱采煤方法。
【背景技术】
[0002]当前全国急倾斜正规的采煤方法比较少，适用条件又很受限制。伪倾斜柔性掩护支架采煤法是急倾斜中厚煤层开采的首选采煤方法。伪倾斜柔性掩护支架采煤法适用煤层倾角一般为40?90°、埋藏稳定、煤层厚度变化不大的急倾斜煤层。1966年淮南矿务局首次成功使用伪倾斜柔性掩护支架采煤法，自此伪倾斜柔性掩护支架采煤法在全国范围内得到推广。1981年淮南矿务局伪倾斜柔性掩护支架采煤法获国家科委发明二等奖。
[0003]伪倾斜柔性掩护支架采煤法巷道布置繁琐，不仅需要掘进区段回风和区段运输平巷，还必须掘进支架安装和撤出的专用巷道，并且区段运输平巷和工作面连接处必须开设联络巷道，区段之间需要留设区段煤柱。伪倾斜柔性掩护支架采煤法巷道布置图如图3所示，31、采区回风石门；32、采区运输石门；33、运作眼；34、溜煤眼；35、行人眼；36、区段回风巷；37、区段运输巷；
38、出采巷道；39、收作眼；310、架尾移动轨迹线；311、架头移动轨迹线；312、采煤工作面；313、溜煤小眼；314、永久密闭墙；315、小眼临时封闭；316采空区；带实心圆点箭头为煤炭运输方向。
[0004]伪倾斜柔性掩护支架采煤法区段巷道按一般区段巷道断面方式施工，支护采用架棚支护。伪倾斜柔性掩护支架采煤法在回采过程中必须要安装支架，支架安装工序繁琐。伪倾斜柔性掩护支架采煤法在回采结束必须撤出支架，支架撤出工序复杂，且不安全。
[0005]伪倾斜柔性掩护支架采煤法具有以下优点:
(I)将工作面倾角变缓，工作面较长，从而具有了缓斜、倾斜煤层走向长壁采煤法巷道布置和生产系统特点。
[0006](2)安全生产有保障。利用掩护支架这个整体刚性框架把工作面空间与采空区隔开，防矸石窜人，大大简化了复杂的顶板管理工作，为安全生产创造了条件。
[0007](3)安全效果好，基本能杜绝顶板事故，实现消灭轻伤以上事故的目标。
[0008](4)有利于瓦斯管理。仓储采煤法频繁掘立眼经常出现独头作业环境，极易造成瓦斯积聚，并且电缆线易破损，稍有不慎容易发生事故。采用柔性掩护支架采煤法，实现了走向长壁式回采，通风系统合理，从根本上杜绝了采煤工作面瓦斯事故。
[0009](5)提高了资源的利用率。与仓储采煤采煤方法比较，减少了留煤柱造成的资源损失，仓储采煤回采率只能达到50%，而柔掩采煤法达到70%以上。
[0010](6)减轻了工人的作业强度。比大倾角单体液压支柱工作面减少了单体柱频繁移动的工作量，比仓储采煤法频繁掘立眼减轻了掘进作业强度。
[0011]该采煤方法也存在一定的局限性: (I)采空区内留有区段煤柱，煤柱损失在30%左右，这些煤柱影响了工作面的回采率，而且采空区内的煤柱容易引起自然发火。
[0012](2)回采工作面安装、撤出和辅助运输需要专门的巷道，这些巷道的施工增加了不必要的工作量，影响了回采进度，进而使得工作面单产较低。
[0013](3)溜煤眼和联络斜巷的安全性差，在行人和运送掩护支架的过程中威胁工人的安全。
[0014](4)煤柱上方存在支承压力，促使顶板运动不规律，很容易产生冲击载荷。
[0015](5)目前，工作面尚难实现机械化作业，工人劳动强度大。
[0016]提高柔性掩护支架采煤工作面单产、效率与安全，是国内外采矿工程技术界长期以来一直追求的管理目标。然而工作量大，对顶板管理要求又非常严格，由于安全因素国家于2008年末取消了仓储采煤法。面对这样的形势，需要不断提高煤矿开采的整体技术，对伪倾斜柔性掩护支架采煤法在巷道支护、回采工艺等诸多方面需要进行改进，以适应煤矿现场生产对安全技术越来越高的要求。
【发明内容】
[0017]本发明针对现有的采煤弊端，提供的一种急倾斜中厚煤层柔性掩护支架采掘一体支护无煤柱采煤法，本采煤方法不必设煤柱，减少了煤炭的浪费；同时，柔性掩护支架不必在从小眼中运出送到回风巷道，大大降低了工作量，提高了安全性，具有开采彻底、省时省力、安全可靠的优点。
[0018]为达到上述目的，本发明所采用的技术方案如下:
一种急倾斜中厚煤层柔性掩护支架采掘一体支护无煤柱采煤方法，包括以下步骤:
A、沿煤层长度方向在煤层的两端开设运作眼，并在煤层上间隔开设区段回风平巷，在第一区段回风巷内设辅助运输设备；
B、在开采煤层区段上平巷铺设与工作面支护对应的柔性掩护支架；
C、在柔性掩护支架支护的回风平巷初采位置开设伪斜开切眼，对煤层进行伪斜开采，开采后的煤炭沿工作面从柔性掩护支架下方落入区段运输巷内的运输设备上，并从架尾方向的溜煤眼运出；随着开采的进行，柔性掩护支架逐渐向工作面下落，随着工作面的推进在区段回风平巷添加连接柔性掩护支架，直至工作面推进到收作位置，沿采空区将本区段运输平巷留巷，作为下一区段回风平巷，此时柔性掩护支架水平且位于下区段回风平巷内，成为下区段回风平巷的支护设备；
D、将辅助运输设备运送到下一区段回风平巷；
E、此时，第一区段的运输平巷兼做本区段的回风平巷，在柔性掩护支架支护下方形成本区段生产系统，重复步骤C，一直开采到下一区段回风平巷，重复以上开采步骤，直至煤层开采完毕。
[0019]进一步的，采用柔性掩护支架支护，将煤层区段回风平巷与采煤工作面支护统一。
[0020]进一步的，在首区段工作面开采时使用柔性掩护支架支护回风平巷。
[0021]上述中的添加连接柔性掩护支架，可采用常规方法添加，比如现有的挂接等，待软性掩护支架的长度过长时，可采用常规方法进行拆分。
[0022]本发明的工作原理及有益效果表现在: 在工作面采空区下方沿空留巷一区段回风平巷，本平巷在本工作面运输使用的区段作为运输平巷，同时在开采完本区段后进行下区段开采时也作为下区段的回风平巷，供下区段回风使用。
[0023]因区段运输平巷兼做下区段回风平巷，这样就取消了上下区段之间的区段煤柱。
[0024]本发明采用与煤层对应长度的柔性掩护支架，在煤层伪斜开采过程中，随着开采的进行，柔性掩护支架能够在重力的作用下沿煤层向着工作面方向下落，从而不必再将柔性掩护支架单元顺次从后方拆分后通过工作面小眼运输，再经巷道(煤炭运输的反方向)运输到柔性掩护支架的另一侧并将支架单元固定在柔性掩护支架的最前端，一方面，降低了劳动强度，不用工人进行搬运；另一方面，不用工人在巷道中搬运，采空区的落实不会落到工人身上，从而避免了安全隐患。
[0025]因不必将柔性掩护支架的组成单元从尾端拆除送往前方，本发明相应摒弃了以往的预先留设煤柱的方式，而原来预留的煤柱直接与采空区的碎石等混合，无法分离，本采煤方法不用在巷道上方预留煤柱，煤层回采彻底，避免了煤柱留设产生的浪费现象。
[0026]开采前，对巷道断面进行优化，在区段回风平巷内使用与工作面一致的柔性掩护支架；在开采工作面上方，将区段回风平巷的柔性掩护支架自然过渡到工作面内的柔性掩护支架；在工作面下方，将工作面内的柔性掩护支架自然过渡到采空区，维护成为区段运输平巷并且兼做下区段的回风巷道，下区段回采时不再掘进区段回风平巷；同时也取消了在工作面安装和撤出柔性掩护支架的工序，并且取消了工作面安装、撤出与辅助运输相关硐室与巷道，减少了工作量，提高了产量，提高了采煤工作面的推进速度，确保了上下区段之间正常接替；取消了区段煤柱，提高了回采率，减少了采空区内的自然发火，为回采工作提供了可靠的安全指数。
[0027]对回采巷道断面进行优化，使用与工作面一致的柔性掩护支架对回采巷道进行支护，实现回采巷道和工作面的一体支护，回采过程中区段回风平巷内的柔性掩护支架自然过渡到采煤工作面，成为采煤工作面内的柔性掩护支架，取消安装柔性掩护支架工序和与之相应的巷道和硐室。
[0028]沿空留巷，工作面内的柔性掩护支架自然过渡到采空区，维护成为区段运输平巷并且兼做下区段的回风平巷，减少区段巷道的掘进，同时取消了柔性掩护支架的撤出工序与之相应的巷道和硐室。
[0029]区段平巷与工作面连接，在工作面上方，通过调节柔性掩护支架支护角度实现区段回风平巷与工作面自然过渡；在工作面下方，通过调节柔工作面内的柔性掩护支架自然过渡到采空区中的沿空巷道。
[0030]急倾斜中厚煤层柔性掩护支架采掘一体支护无煤柱采煤法在巷道布置上有别于原先的伪倾斜柔性掩护支架采煤法，回采巷道断面形状有利于使用与工作面一致的柔性掩护支架；在区段下方不再采前预掘区段运输平巷，下区段开采时也不需要掘进区段回风平巷，只需要在本工作面采空区下方沿空留巷，用作区段运输平巷和下区段回风平巷，减少了巷道的掘进工作量，提高了采煤工作面的接替速度。取消了上下区段之间的煤柱，减少采空区自然发火的的隐患。急倾斜中厚煤层柔性掩护支架采掘一体支护无煤柱采煤法巷道布置图如图1所示。
[0031]急倾斜中厚煤层柔性掩护支架采掘一体支护无煤柱采煤法对顶管理也十分有利:取消了采空区内的煤柱，减少了煤柱上方的支承压力，减少冲击载荷，有利于掌握顶板的运动规律，顶板管理更安全有效。
【专利附图】
【附图说明】
[0032]图1是本发明结构示意图；
图2为柔性掩护支架结构图；
图3为伪倾斜采煤示意图。
[0033]【具体实施方式】:
一种急倾斜中厚煤层柔性掩护支架采掘一体支护无煤柱采煤方法，
首先在煤层的两端开设相关运作眼，如图1所示:1为采区回风石门，2为采区运输石门，3为运作眼，4为溜煤眼、5为行人眼、6为区段回风巷、7为区段运输巷、8为初采巷道、9为收作眼、10为架尾移动轨迹线、11为架头移动轨迹线、12为采煤工作面、13为永久密封墙，带点的箭头为煤块运输方向。
[0034]开采前，在煤层上的最上方开掘回风平巷，在煤层下方间隔开掘区段回风平巷，在第一级区段回风平巷内铺设运输设备。
[0035]开始时，沿煤层的长度方向在煤层和回风平巷的上方铺设柔性掩护支架，进行开采，急倾斜中厚煤层柔性掩护支架采掘一体支护无煤柱采煤法巷道断面优化:一次掘进煤层巷道，断面如图2所示，21为柔性掩护支架，22为单体液压支柱，在巷道内架设与工作面一致的柔性掩护支架对巷道进行支护；开设初采巷道如图1中8所示，在初采巷道内也架设与工作面一致的柔性掩护支架对巷道进行支护，初采巷道与区段回风平巷巷道连接处，用单体液压支柱调节柔性掩护支架支护角度，使区段回风平巷内的柔性掩护支架能够自然过渡到初采巷道。
[0036]初采过程中，工作面不断加长，回风平巷内的柔性掩护支架逐渐过渡成为采煤工作面的柔性掩护支架，当工作面柔性掩护支架下落到区段下部区段回风平巷位置时，工作面内的柔性掩护支架通过单体支柱调整角度自然过渡到采空区沿空运输平巷作为巷道支架支护巷道，下区段回采时的该巷道用作为区段回风平巷。
[0037]在开采过程中，随着柔性掩护支架向图1右侧方向动作后，在左侧添加连接柔性掩护支架，可采用常规方法添加，比如现有的挂接等，待进入下一开采过程后软性掩护支架的长度过长时，可采用常规方法进行重叠或者拆分，待长度不够时再进行连接即可。
[0038]正常回采过程中，使工作面逐渐变成伪斜工作面，在掩护支架下采煤，打眼、装药、放炮，工作面爆破之后，自下而上铺设溜槽，煤装入溜槽后自溜到下部运输巷道，在运到采区运输上山，直至采空。
[0039]可见，掘进区段回风平巷和初采巷道，回采过程中沿空留巷，保留巷道成为区段运输巷道兼做下区段回采时的区段回风平巷使用，同时取消溜煤联络巷道的开设，取消区段煤柱。
【权利要求】
1.一种急倾斜中厚煤层柔性掩护支架采掘一体支护无煤柱采煤方法，其特征在于:包括以下步骤: A、沿煤层长度方向在煤层的两端开设运作眼，并在煤层上间隔开设区段回风平巷，在第一区段回风巷内设辅助运输设备； B、在开采煤层区段上平巷铺设与工作面支护对应的柔性掩护支架； C、在柔性掩护支架支护的回风平巷初采位置开设伪斜开切眼，对煤层进行伪斜开采，开采后的煤炭沿工作面从柔性掩护支架下方落入区段运输巷内的运输设备上，并从架尾方向的溜煤眼运出；随着开采的进行，柔性掩护支架逐渐向工作面下落，随着工作面的推进在区段回风平巷添加连接柔性掩护支架，直至工作面推进到收作位置，沿采空区将本区段运输平巷留巷，作为下一区段回风平巷，此时柔性掩护支架水平且位于下区段回风平巷内，成为下区段回风平巷的支护设备； D、将辅助运输设备运送到下一区段回风平巷； E、此时，第一区段的运输平巷兼做本区段的回风平巷，在柔性掩护支架支护下方形成本区段生产系统，重复步骤C，一直开采到下一区段回风平巷，重复以上开采步骤，直至煤层开米完毕。
2.根据权利要求1所述的急倾斜中厚煤层柔性掩护支架采掘一体支护无煤柱采煤方法，其特征在于:采用柔性掩护支架支护，将煤层区段回风平巷与采煤工作面支护统一。
3.根据权利要求1所述的急倾斜中厚煤层柔性掩护支架采掘一体支护无煤柱采煤方法，其特征在于:在首区段工作面开采时使用柔性掩护支架支护回风平巷。
【文档编号】E21C41/16GK103775085SQ201210411381
【公开日】2014年5月7日 申请日期:2012年10月25日 优先权日:2012年10月25日
【发明者】代进, 张海涛, 秦广鹏, 郑梅, 崔爱民, 李超峰, 赵兴秋 申请人:泰安市华硕能源科技有限公司