“三软两大”倾斜中厚煤层自动化综采生产工艺的制作方法

本发明涉及采煤技术领域，具体涉及一种“三软两大”倾斜中厚煤层自动化综采生产工艺。

背景技术：

在煤炭行业内，长期的安全事故教训已让煤炭人形成了共识，即少人或无人则安。为企业生存需要，直接减少工作面的人员数量是减少人员伤亡、保障安全的重要手段。能在降低矿井生产成本的同时，提高矿井的生存能力和竞争能力，是每个煤矿企业所面临的考验。因此，实现自动化综采生产工艺是提升煤炭企业生存和竞争能力的重要体现，也是开采整体生产力水平提高的表现。

综采生产工艺即综合机械化采煤生产工艺，主要包括隔煤、运煤和支护三个工序，上述三个工序分别由滚筒采煤机、刮板输送机和液压支架等设备完成。但是这些设备在“三软两大”(顶板软、底板软、煤层软、围岩膨胀率大、围岩位移量大)的区域工作时，容易出现下滑和翻倒的风险。

技术实现要素：

针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种“三软两大”倾斜中厚煤层自动化综采生产工艺，使工作设备不容易下滑和翻倒。

为了实现上述目的，本发明通过如下的技术方案来实现：一种“三软两大”倾斜中厚煤层自动化综采生产工艺，包括以下步骤：

a)将所述采煤机放置在短壁综采、综放工作面使用，且在刮板输送机的机头或机尾旋转进刀或斜切进刀；

b)调整所述采煤机的工作面倾角至≦40°；

c)调整所述刮板输送机的位置，使其水平弯曲度为±1°，垂直弯曲度为±3°；

d)液压支架的顶底板根据顶底板的地质条件进行分类分级处理，使其与工作面围岩、支护强度和矿压显现等特征相适应；

e)调整所述液压支架的高度，其最大值H1≥hm+S1，最小值H2≤hn-S2，其中hm为煤层最大厚度，hn为煤层最小厚度，S1为0.2m～0.3m，S2为0.15m～0.3m；

f)调整所述液压支架的中心距为1.5m；

g)调整所述液压支架的支护强度为0.75～0.8Mpa；

h)调整所述液压支架的工作阻力为5000kN。

进一步地，在所述步骤c)中的所述刮板运输机和所述步骤d)中的所述液压支架的上均装有防滑装置。

进一步地，所述步骤e)中的所述液压支架的液压支架护帮板采用三级结构，以实现2.4m～2.8m～3.5m采高对煤壁的完全支护。

进一步地，所述步骤e)中的所述液压支架采用立柱前后双通道，在所述两根立柱的中部设置可伸缩框架网状防护装置。

本发明的有益效果：本发明提供的一种“三软两大”倾斜中厚煤层自动化综采生产工艺，通过调整采煤机的位置和工作面倾角，刮板输送机的水平弯曲度和垂直弯曲度，液压支架的高度、中心距、支护强度和工作阻力，使得各个工作设备不容易下滑和翻倒。并且在刮板输送机和液压支架上装有防滑装置，从而进一步使得各个工作设备不容易下滑和翻倒。

附图说明

图1为采高倍数容重法的示意图；

图2为岩梁位态方程法的示意图；

图3为液压支架防滑装置的结构示意图；

图4为刮板输送机防滑装置的结构示意图。

具体实施方式

为使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。

在本申请中，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”、“固定”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本申请的描述中，需要理解的是，术语“纵”、“横”、“水平”、“顶”、“底”、“上”、“下”、“内”和“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个以上，除非另有明确具体的限定。

如图1-4所示，本发明提供一种基于3D打印尼龙制品的上色工艺，包括以下步骤：

一种“三软两大”倾斜中厚煤层自动化综采生产工艺，包括以下步骤：

a)采煤机选用MG250/630-WD型交流变频电牵引采煤机。该机型整机采用单截割电机驱动双截割部；机身含截割部宽度为1000mm，整机长度5928mm，整体结构窄、短，缩短了采煤工作面的空顶距离，减小了割煤后煤壁暴露时间，对于顶板不稳定或中等稳定的工作面适应性好。将采煤机放置在短壁综采、综放工作面使用，且在刮板输送机的机头或机尾旋转进刀或斜切进刀；

b)调整采煤机的工作面倾角至≦40°。

c)调整刮板输送机的位置，使其水平弯曲度为±1°，垂直弯曲度为±3°。

d)液压支架架型主要取决于煤层、顶板和底板条件。根据顶底板的地质条件，正确地进行顶底板分类分级，是液压支架选型设计的重要前提。通过分类分级处理，使液压支架与工作面围岩、支护强度和矿压显现等特征相适应。

e)调整液压支架的高度，其最大值H1≥hm+S1，最小值H2≤hn-S2。

液压支架高度的确定是十分重要的，液压支架高度应根据所采断层的厚度，采区范围内地质条件的变化等因素来确定，其最大与最小值应为：

H1≥hm+S1，H2≤hn-S2

式中：H1—液压支架最大高度；

H2—液压支架最小高度；

hm—煤层最大厚度(最大采高)；

hn—煤层最小厚度(最小采高)；

S1—考虑伪顶、煤皮冒落后仍有可靠初撑力所需要的支撑高度，一般0.2m～0.3m；

S2—顶板最大下沉量，中厚度煤层取为0.2m～0.3m；薄煤层取0.15m～0.25m；(薄煤层可适当减少)

f)调整液压支架的中心距为1.5m。

液压支架中心距决定液压支架的宽度并直接影响到液压支架的稳定性，因此液压支架中心距越大稳定性越好。但液压支架中心距还要与其配套设备相匹配，也受运输条件限制。目前液压支架中心距有1.25m、1.5m、1.75m、2.05m四种规格，根据工作面采高特点及配套刮板输送机的槽宽要求，本实施例液压支架中心距选取1.5m。

g)调整液压支架的支护强度为0.75～0.8Mpa。

确定液压支架的支护强度时，要综合考虑到直接顶对采空区的充填程度、老顶的来压强度和受开采影响的上覆岩层岩性和厚度。我国在液压支架合理工作阻力的确定方面，因不同的采场条件及对顶板控制的不同认识，而存在多种方法。本实施例采用二种常见的方法计算并根据计算结果进行综合分析确定支护强度。

采高倍数容重法

按着液压支架与围岩的相互作用关系，可将工作面液压支架受力的情况简化为如图1所示的形式，即液压支架受力分为两部分：一是直接顶的载荷Q1，二是老顶通过直接顶作用于液压支架的载荷Q2。

现分述如下：

直接顶载荷：Q1＝∑h·L1·γ(kN/m)

式中：∑h—直接顶厚度；

L1—悬顶距；

γ—体积力。

将悬顶距L1可视为液压支架的控顶距L，则：Q1＝∑h·L·γ

其载荷为：q1＝∑h·γ(kPa)

老顶载荷Q2：

以直接顶载荷的倍数估算老顶的载荷，这在一般情况下还是可行的。例如：在多数矿井的测定中，以一般工作面为准，周期来压时形成的载荷不超过平时载荷的两倍。因此，可得出下述关系：

p＝q1+q2＝n·∑h·γ

式中：p--考虑直接顶及老顶来压时的支护强度；

n--老顶来压与平时压力强度的比值，称为增载系数，取1.5。

取(M为采高，K为碎涨系数)，则：

根据矿井实际地质条件及开采方法，煤层预开采最大采高为4.0m；顶板碎涨系数按照1.2，顶板岩层平均密度取2500kg/m³，γ＝ρg＝25000kg/m3。

液压支架的合理支护强度：p＝1.5×4/(1.2-1)×25000×10^-6＝0.75MPa。

此方法确定煤层的液压支架支护强度为0.75MPa。

岩梁位态方程法

基本顶岩梁裂断后，在运动过程中给液压支架的作用力，由液压支架对岩梁位态的控制要求决定，因此，岩梁运动“结束”时，液压支架可以在“给定变形”和“限定变形”两种状态下工作。

如图2所示，现针对给定变形工作状态进行分析：

在给定变形工作方案内，液压支架应能够承受直接顶全部垮落之重量。我们用采场液压支架在“给定变形”条件下的基本顶无阻碍最终下沉量(ΔhA)给予衡量：

式中：KA—直接顶岩石碎胀系数；取1.2

Cj—基本顶岩石初次运动步距，根据上套综采经验，取为35m；

MZ—直接顶厚度，根据矿方地质资料及相邻煤矿资料，取12m；

RZ—直接顶岩石容重，取25kN/m2；

LK—控顶距，取4.5m；

ΔhA＝205mm

显然，由于基本顶无阻碍最终下沉量不大(小于采高的1/10)，液压支架采取给定变形工作状态能够有效控制顶板。因此，限定变形工作状态不再计算，液压支架应按照给定变形工作状态考虑给定变形工作状态计算。

液压支架在“给定变形”条件下工作时，控制的采场顶板下沉量(Δhi)将等于基本顶无阻碍最终下沉量(ΔhA)。

根据岩梁厚度和运动步距建立位态方程

式中；ME—基本顶厚度，由于考虑到基本顶厚度上方砂岩岩层有可能与基本顶的灰岩同时运动，此时与其基本顶同时运动的上方较软岩层厚度达到6米。取基本顶厚度为复合层厚度；

RE—基本顶岩石容重，取25kN/m2；

Cz—基本顶周期断裂步距,根据岩性及相邻矿矿压观测，取35m；

KT—岩石重量分配系数，取KT＝2；

LS—悬顶距，随采随冒，无悬顶；

此方法确定煤层的液压支架支护强度为0.8MPa

根据以上计算过程：得出的支护强度范围为0.75～0.8MPa，考虑液压支架支护强度留有一定富裕，选择支护强度不小于0.75MPa。

h)调整液压支架的工作阻力为5000kN。

液压支架的工作阻力即液压支架的合力，是液压支架的主要的参数之一，它代表了液压支架的支撑能力，当液压支架的支护强度确定后，根据配套尺寸，确定液压支架的顶梁长度和梁端距，就可以算出液压支架的工作阻力。

液压支架的工作阻力：P＝LK×B×p/(η1×η2)×103＝4950KN/架

式中：B—架间距，B＝1.5m；

η1—支护效率；取η1＝0.98

η2—安全阀波动系数，取η2＝0.98

p—液压支架支护强度

LK—控顶距4.3m

根据计算结果，结合MT/T169-1996《液压支架型式与参数》中工作阻力推荐系列，并参考所选立柱型号，最终确定液压支架工作阻力为5000kN。

通过调整采煤机的位置和工作面倾角，刮板输送机的水平弯曲度和垂直弯曲度，液压支架的高度、中心距、支护强度和工作阻力，使得各个工作设备不容易下滑和翻倒。并且在刮板输送机和液压支架上装有防滑装置，从而进一步使得各个工作设备不容易下滑和翻倒。

在一个实施例中，在步骤c)中的刮板运输机和步骤d)中的液压支架的上均装有防滑装置。

工作面液压支架防滑的关键在下排头。最下面的一组液压支架不下滑，则上面的液压支架也不法下滑。

排头液压支架的防滑装置包括前调千斤顶、后调千斤顶和圆环链，如图3所示。

前调、后调千斤顶分别安设于第一架和第二架、第二架和第三架液压支架底座的前、后部，利用千斤顶的推拉来实现调架，防止底座前部下滑。

由于刮板输送机的防滑能力比较差，当工作面倾角较大时，输送机的防滑需要由液压支架来解决。本液压支架采用双作用的硬连接方式，如图4所示，一端与运输机挡板上的耳座相连，另一端与其上邻底座相连，靠千斤顶的闭锁力量阻止输送机下滑。当输送机下滑时，靠防滑千斤顶的拉力向上提位复位。

在一个实施例中，步骤e)中的液压支架采用立柱前后双通道，在两根立柱的中部设置可伸缩框架网状防护装置，为人员通行及操作提供安全的空间。

以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点，对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。