专利名称：近距离薄煤层同采并运方法
技术领域：
本发明涉及近距离薄煤层同采并运方法。
背景技术：
目前，近距离薄煤层即层间距小于8米的煤层，其回采方法主要为下行分层开采，即上层煤全部采完之后，待顶板跨落稳定后再采下层煤，这种开采方法的缺陷在于上层煤采完后，由于长时间的采空区积水，给下层煤的开采造成严重的水患；上层煤回采过程中留设的各种煤柱，给下层煤的顶板造成局部区域的应力集中，下层煤的开拓巷道必须避开应力集中区，给巷道的布置带来不利的影响因素，为了避开应力集中区，往往采用留设较宽的煤柱，造成资源的巨大浪费；上层煤回采过程中对其底板也即下层煤的顶板造成一定的破坏，下层煤巷道的支护必须采用棚、网联合支护，其劳动强度大、掘进效率低等缺点。
发明内容
本发明提供了近距离薄煤层同采并运方法，克服现有近距离薄煤层分层开采的资源浪费、水患严重、下层煤开采布局困难、开采周期长、产量低、掘进支护难度大、费用高等问题。本发明的技术方案是沿煤层或其顶底板布置三条集中巷，即集中运输巷1、集中轨道巷2、集中回风巷3，用作采区主要的运输、通风和行人；在下层煤层按采区设计的位置掘进连接集中运输巷1、集中轨道巷2、集中回风巷3的下层车场；掘进下运输顺槽13和下轨道顺槽5，下运输顺槽13和下轨道顺槽5的一端与下层车场连接，在下运输顺槽13和下轨道顺槽5的另一端掘进下切眼10，连通下运输顺槽13和下轨道顺槽5 ；形成下层煤工作面的初步生产系统；在上层煤层按采区设计的位置掘进连接集中运输巷1、集中轨道巷2、集中回风巷3的上层车场；掘进上运输顺槽14、上轨道顺槽6，上运输顺槽14、上轨道顺槽6的一端与上层车场连接；在上运输顺槽14、上轨道顺槽6的另一端掘进上切眼9，连通上运输顺槽14和上轨道顺槽6 ；形成上层煤工作面的初步生产系统；在上层煤层按采区设计的位置掘进专用瓦斯排放巷4与集中回风巷3连接，通至下切眼10垂直位置；在上层煤上切眼9与上轨道顺槽6的连接处掘进联络巷8，连接上切眼9与专用瓦斯排放巷4 ；在下层煤下切眼10与下轨道顺槽5的连接处掘进上下联络巷7，连接下切眼10与专用瓦斯排放巷4 ；在上层煤层设有联络巷8，连接上轨道顺槽6和专用瓦斯排放巷4 ；在下层煤层设有上下联络巷7，联接下轨道顺槽5和专用瓦斯排放巷4 ；在上运输顺槽14与下运输顺槽13间，挖掘上下运输顺槽联络巷12、溜煤眼11，使上运输顺槽14与下运输顺槽13连通。在上切眼9内布置上层液压支架19、上层刮板输送机沘及上层采煤机32 ；在上层运输顺槽14靠上切眼9端装设上层带破碎功能的转载机四及二部皮带运输机30 ；在二部皮带运输机30末端处的上下运输顺槽联络巷12中装设溜煤眼转载机31 ；在上轨道顺槽6和上运输顺槽14与上切眼9相距20米的范围内装设上层超前支护支柱18 ；在下切眼10内布置下层液压支架23、下层刮板输送机1 及下层采煤机132 ；在下运输顺槽13靠下切眼10端装设下层带破碎功能转载机1 及下皮带运输机130 ；下层皮带运输机130与集中运输巷1中安设的集中皮带运输机搭接；在下轨道顺槽5和下运输顺槽13与下切眼10相距20米的范围内装设下层超前支护支柱21 ；设备设施布置后，按以下步骤实施采煤1)上层煤工作面开采用上层采煤机32在上运输顺槽14侧工作面的上端头沿与上工作面33的上层推进方向17形成斜角的方向采煤，即采用斜切进刀，当上层采煤机32的前后滚筒进刀深度达到0. 6米再后退反向割煤，采掉斜角煤，然后推移上层刮板输送机28及上层液压支架19，使上层刮板输送机观移成与上切眼9平行的方向，上层采煤机32继续向上轨道顺槽6方向前进割煤，并随上层采煤机32的前进，在上工作面33按上层推进方向17跟随上层采煤机32移动上层液压支架19及上层刮板输送机观，直到上工作面33靠近上轨道顺槽6侧的下端头。然后以同样的方法从上工作面33靠近上轨道顺槽6侧的下端头向靠近上运输顺槽14侧的上端头开采，完成一个来回即一个循环作业的开采，上工作面33沿上层推进方向17前进1. 2米；2)当工作面33沿上层推进方向17前进1.2米后，开始沿上层推进方向17移动上运输顺槽14中的上层带破碎功能转载机四及上运输顺槽14、上轨道顺槽6中的上层超前支护支柱18，移动距离1. 2米，移动完后停止上工作面33的开采，转入下工作面34的开采；3)下层煤工作面的开采用下层采煤机132在靠近下运输顺槽13侧工作面34的上端头沿与下工作面34的下层推进方向22形成斜角的方向采煤，即采用斜切进刀，当下层采煤机132的前后滚筒进刀深度达到0. 6米再后退反向割煤，采掉斜角煤，然后推移下层煤刮板输送机1 及下层液压支架23，使下层刮板输送机1 移成与下切眼10平行的方向，下层采煤机132继续向下轨道顺槽5方向前进割煤，并随下层采煤机132的前进，在下工作面34按下层推进方向22跟随下层采煤机132移动下层液压支架23及下层刮板输送机128，直到下工作面34靠近下轨道顺槽5侧的下端头。然后以同样的方法从下工作面34靠近下轨道顺槽5侧的下端头向靠近下运输顺槽13侧的上端头开采，完成一个来回即一个循环作业的开采，上工作面34沿下层推进方向22前进1. 2米；4)当下作面34沿下层推进方向22前进1.2米后，开始沿下层推进方向22移动下运输顺槽13中的下层带破碎功能转载机1 及下运输顺槽13、下轨道顺槽5中的下层超前支护支柱21，移动距离1. 2米，移动完后停止下工作面34的开采，转入上工作面33的开采；5)重复上述1)、2)和3)、4)的步骤，使上下工作面交替回采，直到上工作面33和下工作面34分别沿上层推进方向17或下层推进方向22推进18米时，此时下工作面34已避开了上工作面33对切眼煤柱的应力集中，进行下述正常生产步骤；上工作面33的上层采煤机32与下工作面34的下层采煤机132前后保持6米的错距连续同时回采，直到上工作面和下工作面回采完毕。所述同时回采，是指上工作面与下工作面不再交替回采，上工作面和下工作面可同时进行回采，上工作面或下工作面的回采方法及设备的移动，同现有技术单独工作面回采一样。随着上工作面和下工作面的推进，上工作面采空区顶板20与下工作面采空区顶板24将产生跨落，即用全部垮落法管理顶板。所述并运，是指下层煤的运输按常规执行，即下层采煤机132割下的煤由下工作面34的下层刮板输送机1 运输到下层带破碎功能的转载机1 转载到下层皮带运输机130，把煤运输到集中运输巷1，再运往地面；上层煤的运输方式为上工作面33的上层采煤机32割下的煤由上层刮板输送机观运输到上层带破碎功能的转载机四转载到二部皮带转载机30，再由二部皮带转载机30转载到溜煤眼转载机31把煤溜到下层皮带运输机130，把煤运输到集中运输巷1，再运往地面，实现上下煤的并运。本发明的有益效果是实现上下煤层同时回采，集中运输，相对于分层开采来说，不仅减少了巷道的掘进工程量，同时还可以减少一部皮带运输机，生产便于集中管理，尤其是对近距离的薄煤层，简化了生产系统，便于集中管理，降低了生产成本，提高了矿井产量及生产效率。
图1是初始工作面井巷布置的平面示意图。图2是图1的A-A剖面示意图。图3是本发明实施例1初始工作面井巷布置平面图的相关参数。图4是图3的B-B剖面示意图。图5是回采工作面初始设备布置平面示意图。图6是工作面回采过程中设备布置平面示意图。图7是工作面通风系统示意图。图8是工作面运煤系统示意图。图9是工作面辅助运输系统示意图。图10是本发明实施例1上层工作面煤的转载运输系统示意图。
具体实施例方式如图1和图2所示按照设计部门设计的沿煤层或其顶底板布置三条集中巷，即集中运输巷1、集中轨道巷2、集中回风巷3，用作采区主要的运输、通风和行人；在下层煤层掘进下运输顺槽13，连接集中运输巷1、集中轨道巷2和下切眼10 ；在下层煤层掘进下轨道顺槽5，联接集中轨道巷2、集中回风巷3和下切眼10 ；在上层煤层掘进上运输顺槽14，连接集中轨道巷2、与上切眼9 ；在上层煤层掘进上轨道顺槽6，连接集中轨道巷2、上切眼9 ；在上层煤层掘进专用瓦斯排放巷4，连接集中回风巷3，通至下切眼10垂直位置，由上下联络巷7与下切眼10连通；在上层煤层设有联络巷8，连接上轨道顺槽6和专用瓦斯排放巷4 ；在上下层煤层间设有上下联络巷7，连接下轨道顺槽5和专用瓦斯排放巷4 ；开挖上下运输顺槽联络巷12、溜煤眼11，使上运输顺槽14与下运输顺槽13间连通。
如图3和图4所示上工作面33的长度Ll为80 150米，巷道宽度为4米，下工作面34的长度L2为 Ll+8+2X4(米)。上切眼9和下切眼10的宽度L5为6米，上切眼与下切眼的错距L6为6米。上轨道顺槽5与下轨道顺槽6的距离m为4米，上运输顺槽14与下运输顺槽13的距离m为4米。上下联络巷7与联络巷8之间的距离L3为25米，以相间的方式与专用瓦斯排放巷4贯通，专用瓦斯排放巷4与下轨道顺槽5的煤柱宽度h定10米。在下运输顺槽13与上运输顺槽14中，每隔L4为50米设置一眼溜煤眼11，用作上层煤的运输。如图5和图6所示在上切眼9内布置上层液压支架19、上层刮板输送机沘及上层采煤机32 ；在上运输顺槽14靠切上切眼9端装设上层带破碎功能的转载机四及二部皮带运输机30 ；在二部皮带运输机30末端处的上下运输顺槽联络巷12中装设溜煤眼转载机31 ；在上轨道顺槽6和上运输顺槽14与上切眼9相距20米的范围内装设上层超前支护支柱18 ；在下切眼10内布置下层液压支架23、下层刮板输送机1 及下层采煤机132 ；在下运输顺槽13靠下切眼10端装设下层带破碎功能转载机1 及下皮带运输机130 ；下层皮带运输机130与集中运输巷1中安设的集中皮带运输机搭接；在下轨道顺槽5和下运输顺槽13与下切眼10相距20米的范围内装设下层超前支护支柱21 ；如图7所示，本发明采用两进三回的通风系统新鲜风流25的流动方向集中运输巷1 —上运输顺槽14 —上工作面33 ；集中轨道巷2 —下运输顺槽13 —下工作面34。污风流沈的流动方向上工作面33 —上轨道顺槽6 —联络巷8 —专用瓦斯排放巷4 —集中回风巷3 ；下工作面34 —下轨道顺槽5 —上下联络巷7 —专用瓦斯排放巷4 —集中回风巷3。图8所示为辅助运输系统，材料35的运输方式为从集中运输巷2 —上轨道顺槽6 —上工作面33 ；从集中运输巷2 —下轨道顺槽5 —下工作面34。图9所示为工作面的运煤系统上工作面33 工作面煤27从上层推刮板输送机观一上层带破碎功能转载机四一二部皮带运输机30 —溜煤眼转载机31 —下层煤皮带运输机130 —集中运输大巷1 —地面。下工作面34 工作面煤27从下层推刮板输送机1 —下层带破碎功能的转载机129 —下层皮带运输机130 —集中运输大巷1 —地面。图10为本发明实施例1上层煤运输设备的布置图，其具体方法为上层刮板输送机观的煤溜到上层带破碎功能转载机四，其中上层带破碎功能转载机四的转载长度以及二部皮带运输机30的长度R为50米，以便和其前部搭接的50米长的二部皮带运输机30及溜煤眼11间的距离配套，上层带破碎功能转载机四随工作面的推进逐步前移，当推进到50米时，使二部皮带转载机30和溜煤眼转载机31向前推移50米，与此往复，直到工作面回采完毕。
权利要求
1.近距离薄煤层同采并运方法，沿煤层或其顶底板布置三条集中巷，即集中运输巷(I)、集中轨道巷O)、集中回风巷(3)，其特征在于在下层煤层掘进连接集中运输巷(1)、集中轨道巷( 、集中回风巷C3)的下层车场；掘进下运输顺槽(13)和下轨道顺槽(5)，下运输顺槽(13)和下轨道顺槽(5)的一端与下层车场连接，在下运输顺槽(1 和下轨道顺槽(5)的另一端掘进下切眼(10)，连通下运输顺槽 (13)和下轨道顺槽(5)；形成下层煤工作面的初步生产系统；在上层煤层掘进连接集中运输巷(1)、集中轨道巷( 、集中回风巷C3)的上层车场；掘进上运输顺槽(14)、上轨道顺槽(6)，上运输顺槽(14)、上轨道顺槽(6)的一端与上层车场连接；在上运输顺槽(14)、上轨道顺槽(6)的另一端掘进上切眼(9)，连通上运输顺槽(14) 和上轨道顺槽(6)；形成上层煤工作面的初步生产系统；在上层煤层掘进专用瓦斯排放巷(4)与集中回风巷C3)连接，通至下切眼(10)垂直位置；在上层煤上切眼(9)与上轨道顺槽(6)的连接处掘进联络巷(8)，连接上切眼(9)与专用瓦斯排放巷；在下层煤下切眼(10)与下轨道顺槽(5)的连接处掘进上下联络巷(7)， 连接下切眼(10)与专用瓦斯排放巷；在上层煤层设有联络巷(8)，连接上轨道顺槽(6)和专用瓦斯排放巷；在下层煤层设有上下联络巷(7)，联接下轨道顺槽( 和专用瓦斯排放巷(4)；在上运输顺槽(14)与下运输顺槽(1 间，挖掘上下运输顺槽联络巷(12)、溜煤眼(II)；在上切眼(9)内布置上层液压支架(19)、上层刮板输送机08)及上层采煤机(32)； 在上运输顺槽(14)靠上切眼(9)端装设上层带破碎功能的转载机09)及二部皮带运输机(30)；在二部皮带运输机(30)末端处的上下运输顺槽联络巷(1 中装设溜煤眼转载机(31)；在上轨道顺槽(6)和上运输顺槽(14)与上切眼(9)相距20米的范围内装设上层超前支护支柱(18)；在下切眼(10)内布置下层液压支架(23)、下层刮板输送机(128)及下层采煤机 (132)；在下运输顺槽(1 靠下切眼(10)端装设下层带破碎功能转载机(129)及下层皮带运输机(130)；下层皮带运输机(130)与集中运输巷⑴中安设的集中皮带运输机搭接；在下轨道顺槽(5)和下运输顺槽(13)与下切眼(10)相距20米的范围内装设下层超前支护支柱；设备设施布置后，按以下步骤实施采煤1)上层煤工作面开采用上层采煤机(32)在上运输顺槽(14)侧工作面的上端头沿与上工作面(33)的上层推进方向(17)形成斜角的方向采煤，即采用斜切进刀，当上层采煤机(32)的前后滚筒进刀深度达到0.6米再后退反向割煤，采掉斜角煤，然后推移上层刮板输送机08)及上层液压支架(19)，使上层刮板输送机08)移成与上切眼(9)平行的方向，上层采煤机(3 继续向上轨道顺槽(6)方向前进割煤，并随上层采煤机(3 的前进，在上工作面(3 按上层推进方向(17)跟随上层采煤机(3 移动上层液压支架(19)及上层刮板输送机(观)，直到上工作面(3 靠近上轨道顺槽(6)侧的下端头。然后以同样的方法从上工作面(3 靠近上轨道顺槽(6)侧的下端头向靠近上运输顺槽(14)侧的上端头开采，完成一个来回即一个循环作业的开采，上工作面(33)沿上层推进方向(17)前进1.2米；2)当工作面(3 沿上层推进方向(17)前进1.2米后，开始沿上层推进方向(17)移动上运输顺槽(14)中的上层带破碎功能转载机09)及上运输顺槽(14)、上轨道顺槽(6)中的上层超前支护支柱(18)，移动距离1. 2米，移动完后停止上工作面(33)的开采，转入下工作面(34)的开采；3)下层煤工作面的开采用下层采煤机(132)在靠近下运输顺槽(13)侧工作面(34) 的上端头沿与下工作面(34)的下层推进方向02)形成斜角的方向采煤，即采用斜切进刀， 当下层采煤机(13 的前后滚筒进刀深度达到0.6米再后退反向割煤，采掉斜角煤，然后推移下层煤刮板输送机(128)及下层液压支架(23)，使下层刮板输送机(128)移成与下切眼 (10)平行的方向，下层采煤机(13 继续向上轨道顺槽( 方向前进割煤，并随下层采煤机(13 的前进，在下工作面(34)按下层推进方向0 跟随下层采煤机(13 移动下层液压支架及下层刮板输送机(1 )，直到下工作面(34)靠近下轨道顺槽( 侧的下端头。然后以同样的方法从下工作面(34)靠近下轨道顺槽( 侧的下端头向靠近下运输顺槽(13)侧的上端头开采，完成一个来回即一个循环作业的开采，上工作面(34)沿上层推进方向02)前进1.2米；4)当下作面(34)沿下层推进方向0 前进1.2米后，开始沿下层推进方向02)移动下运输顺槽(13)中的下层带破碎功能转载机(129)及下运输顺槽(13)、下轨道顺槽(5) 中的下层超前支护支柱，移动距离1. 2米，移动完后停止下工作面(34)的开采，转入上工作面(33)的开采；5)重复上述1)、幻和；3)、4)的步骤，使上下工作面交替回采，直到上工作面(3 和下工作面(34)分别沿上层推进方向(17)或下层推进方向0 推进18米时，进行下述正常生产步骤；上工作面(3 的上层采煤机(3 与下工作面(34)的下层采煤机(13 前后保持6 米的错距连续同时回采，直到上工作面和下工作面回采完毕；下层煤的运输方式下层采煤机(132)割下的煤由下工作面(34)的下层刮板输送机 (128)运输到下层带破碎功能的转载机(129)转载到下层皮带运输机(130)，把煤运输到集中运输巷(1)，再运往地面；上层煤的运输方式上工作面(3 的上层采煤机(3 割下的煤由上层刮板输送机08)运输到上层带破碎功能的转载机09)转载到二部皮带转载机(30)，再由二部皮带转载机(30)转载到溜煤眼转载机(31)把煤溜到下层皮带运输机 (130)，把煤运输到集中运输巷(1)，再运往地面。
2.根据权利要求1所述的近距离薄煤层同采并运方法，其特征在于 上工作面(33)的长度Ll为80 150米，巷道宽度为4米，下工作面(34)的长度L2 为 Ll+8+2X4(米)；上切眼(9)和下切眼(10)的宽度L5为6米，上切眼与下切眼的错距L6为6米； 上轨道顺槽( 与下轨道顺槽(6)的距离m为4米，上运输顺槽(14)与下运输顺槽 (13)的距离m为4米；上下联络巷(7)与联络巷(8)之间的距离L3为25米，专用瓦斯排放巷(4)与下轨道顺槽(5)的煤柱宽度h为10米；在下运输顺槽(13)与上运输顺槽(14)中，每隔L4为50米设置一眼溜煤眼(11)； 上层带破碎功能转载机09)的转载长度以及二部皮带运输机(30)的长度R为50米。
全文摘要
本发明公开了近距离薄煤层同采并运方法，克服现有近距离薄煤层分层开采的资源浪费、水患严重、下层煤开采布局困难、开采周期长、产量低、掘进支护难度大、费用高等问题。本发明沿煤层或其顶底板布置集中运输巷、集中轨道巷、集中回风巷，在近距离薄煤层同时布置两个采煤工作面，同时开采和运输煤炭。实现上下煤层同时回采，集中运输，相对于分层开采来说，不仅减少了巷道的掘进工程量，同时还可以减少一部皮带运输机，生产便于集中管理，尤其是对近距离的薄煤层，简化了生产系统，便于集中管理，降低了生产成本，提高了矿井产量及生产效率。
文档编号E21D15/00GK102392640SQ20111017545
公开日2012年3月28日 申请日期2011年6月24日 优先权日2011年6月24日
发明者侯林望, 宋献忠, 崔振清, 张彦弘, 李旭森, 李清艳, 祁涛, 胡耀青, 谢建军, 郝建国, 陈红春 申请人:太原理工大学, 山西潞安环保能源开发股份有限公司