一种块煤开采方法技术

本发明专利技术公开了一种块煤开采方法，包括以下步骤：一、煤层超前预裂：沿煤层工作面推进方向，由近至远对需开采煤层进行工作面超前预裂；二、预裂煤层开采：由近至远对经超前预裂后的煤层进行开采，开采过程中同步对液压支架的支护力进行调节；过程如下：201、煤层开采：采用采煤机对当前采煤工作面进行开采，开采时采用的割煤方式为单向割煤方式；202、液压支架支护及工作阻力调节；203、按照步骤201至202中所述的方法，进行下一循环的煤层开采；204、多次重复步骤203，直至完成需开采煤层的全部开采过程。本发明专利技术方法步骤简单、设计合理且简单易行、使用效果好，能有效提高综采工作面的块煤率和回收率。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于煤层开采
，尤其是涉及一种块煤开采方法。
技术介绍
由于块煤生产受煤层自身强度、地质条件、采煤工艺、转载过程等诸多因素影响，产量只占原煤总产量的10％～30％左右。在煤炭运输过程中，由于转载点落差和落煤方式的不同，造成块煤跌落时相互碰撞冲击，使块煤损失严重，块煤率在运输过程中下降20％～30％以上。因此，现有综采工作面开采工艺条件下造成煤体过度粉碎，全矿的生产块煤率低下。据统计，现有煤矿全矿的块煤生产率不到15％，粉煤生产率为85％左右。粉煤价格最低，主要销往电厂，块煤价格是粉煤的2倍以上，市场销售前景好，且不同规格的块煤价格差价在100元/吨～150元/吨，详见表1：表1     原煤销售价格表品名规格(mm)价格(元/吨)粉煤＜15210煤丁15～30430小块30～60530中块60～90750大块＞90900影响综采工作面块煤率的因素很多，相应地提高块煤率的方法也多种多样。目前，比较流行的方法主要是从设备优化、采煤工艺改进、矿山压力利用以及煤层岩性的改变四方面作为切入点，进而提高综采工作面的块煤率。其中，设备优化方面，主要对滚筒截齿数量、滚筒截齿排列的方式、滚筒直径、叶片头数、叶片螺旋角等参数进行优化。采煤工艺改进方面，主要从降低滚筒转速、改变滚筒旋转方向、由双向割煤改为单向割煤、增大截割深度、适当增大切削厚度、适当增大采煤机牵引速度等方面进行改进，以提高块煤率。同时，通过炸药深孔爆破技术对煤层进行松动爆破，协同双滚筒采煤机割煤，从而达到提高综采工作面块煤率的目的。综上，提高块煤率是提高煤炭生产经济效益的一个重要途径。但上述提高块煤率的方法大多都处于理论研究阶段，可操作性较差，并且提高综采工作面块煤率效果不佳，现如今并未出现一种方法步骤简单、设计合理且简单易行、使用效果好的块煤开采方法，其能对综采工作面的开采过程进行具体指导，并能有效提高综采工作面的块煤率。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种块煤开采方法，其方法步骤简单、设计合理且简单易行、使用效果好，能有效提高综采工作面的块煤率。为解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案是：一种块煤开采方法，其特征在于该方法包括以下步骤：步骤一、煤层超前预裂：沿煤层工作面推进方向，由近至远对需开采煤层进行工作面超前预裂；步骤二、预裂煤层开采：步骤一中对需开采煤层进行工作面超前预裂过程中，由近至远对经超前预裂后的煤层进行开采，且开采过程中同步对液压支架的支护力进行调节；实际进行开采时，过程如下：步骤201、煤层开采：采用采煤机对当前采煤工作面进行开采，开采时采用的割煤方式为单向割煤方式；步骤202、液压支架支护及工作阻力调节：步骤201中当前采煤工作面的开采工作完成后，采用液压支架及时对采煤工作面端面进行支护；支护完成后，通过减小所述液压支架的工作阻力，使当前采煤工作面前方的煤层在所述采煤工作面顶板压力作用下进一步被压裂破碎；步骤203、按照步骤201至步骤202中所述的方法，进行下一循环的煤层开采；步骤204、多次重复步骤203，直至完成需开采煤层的全部开采过程。上述一种块煤开采方法，其特征是：步骤一中对需开采煤层进行超前预裂时，采用深孔预裂爆破方法或水压致裂方法进行超前预裂，其中深孔预裂爆破方法为二氧化碳预裂或炸药爆破。上述一种块煤开采方法，其特征是：步骤201中所述采煤机上安装有用于在煤壁上切割微型切槽的切槽件，所述微型切槽为平直矩形槽且其沿煤壁的长度方向布设；所述切槽件为安装在所述采煤机的滚筒上的螺旋切割装置或高压水射流切割装置；步骤201中煤层开采过程中，采用所述切槽件在煤壁上切割一道或两道所述微型切槽，两道所述微型切槽呈平行布设。上述一种块煤开采方法，其特征是：步骤一中对需开采煤层进行超前预裂时，采用二氧化碳预裂与水压致裂相结合的方法进行超前预裂，且由近至远分多个节段进行超前预裂，多个所述节段的超前预裂方法均相同；其中，对任一个节段进行超前预裂时，过程如下：步骤101、钻孔：在步骤201中当前采煤工作面前方50m～150m位置处钻取预裂钻孔，所述预裂钻孔的数量为一个或多个；所述预裂钻孔的钻进方向与当前采煤工作面呈平行和/或垂直布设；所述预裂钻孔的长度为50m～150m；其中，钻取与当前采煤工作面呈垂直布设的所述预裂钻孔时，先在钻孔位置处掘进施工一个硐室，再通过硐室钻取所述预裂钻孔；步骤102、二氧化碳预裂：先在步骤101中所钻的各预裂钻孔内均安装二氧化碳预裂器并进行封孔，封孔长度8m～10m；之后起爆，对所述需开采煤层进行预裂；步骤103、注水管安装：步骤102中二氧化碳预裂完成后，在各预裂钻孔内均安装高压注水管，并进行封孔且封孔长度为8m～10m；步骤104、水压致裂：通过所述高压注水管向各预裂钻孔内注水，进行水压致裂；此时，完成当前节段的超前预裂过程；步骤105、按照步骤101至步骤104中所述的方法，对下一节段进行预裂；步骤106、多次重复步骤105，直至完成所述需开采煤层的全部超前预裂过程。上述一种块煤开采方法，其特征是：当所述采煤机为单滚筒采煤机时，步骤201中采用单向割煤方式进行开采过程中，先进刀进行割煤，且回程过程中采用所述切槽件在煤壁上切割一道所述微型切槽；当所述采煤机为双滚筒采煤机时，所述采煤机的两个所述滚筒分别为前滚筒和后滚筒，所述前滚筒和/或后滚筒上安装有所述切槽件；步骤201中采用单向割煤方式开采过程中，先进刀进行割煤，且回程过程中采用所述切槽件在煤壁上切割一道或两道所述微型切槽。上述一种块煤开采方法，其特征是：所述螺旋切割装置为螺旋钻头，所述螺旋钻头的直径为80mm～120mm且其长度为700mm～900mm，采用螺旋切割装置所切割微型切槽的槽宽和槽深分别为80mm～120mm和700mm～900mm；采用所述高压水射流切割装置所切割微型切槽的槽宽和槽深分别为20mm～50mm和20mm～50mm。上述一种块煤开采方法，其特征是：步骤201中所述采煤机的滚筒上所设置螺旋叶片的数量其中，D为螺旋叶片的宽度，P为螺旋叶片的螺距；其中，n＝2～4；并且，所述螺旋叶片的螺旋本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种块煤开采方法，其特征在于该方法包括以下步骤：步骤一、煤层超前预裂：沿煤层工作面推进方向，由近至远对需开采煤层进行工作面超前预裂；步骤二、预裂煤层开采：步骤一中对需开采煤层进行工作面超前预裂过程中，由近至远对经超前预裂后的煤层进行开采，且开采过程中同步对液压支架的支护力进行调节；实际进行开采时，过程如下：步骤201、煤层开采：采用采煤机对当前采煤工作面进行开采，开采时采用的割煤方式为单向割煤方式；步骤202、液压支架支护及工作阻力调节：步骤201中当前采煤工作面的开采工作完成后，采用液压支架及时对采煤工作面端面进行支护；支护完成后，通过减小所述液压支架的工作阻力，使当前采煤工作面前方的煤层在所述采煤工作面顶板压力作用下进一步被压裂破碎；步骤203、按照步骤201至步骤202中所述的方法，进行下一循环的煤层开采；步骤204、多次重复步骤203，直至完成需开采煤层的全部开采过程。

【技术特征摘要】
1.一种块煤开采方法，其特征在于该方法包括以下步骤：
步骤一、煤层超前预裂：沿煤层工作面推进方向，由近至远对需开采
煤层进行工作面超前预裂；
步骤二、预裂煤层开采：步骤一中对需开采煤层进行工作面超前预裂
过程中，由近至远对经超前预裂后的煤层进行开采，且开采过程中同步对
液压支架的支护力进行调节；实际进行开采时，过程如下：
步骤201、煤层开采：采用采煤机对当前采煤工作面进行开采，开采
时采用的割煤方式为单向割煤方式；
步骤202、液压支架支护及工作阻力调节：步骤201中当前采煤工作
面的开采工作完成后，采用液压支架及时对采煤工作面端面进行支护；支
护完成后，通过减小所述液压支架的工作阻力，使当前采煤工作面前方的
煤层在所述采煤工作面顶板压力作用下进一步被压裂破碎；
步骤203、按照步骤201至步骤202中所述的方法，进行下一循环的
煤层开采；
步骤204、多次重复步骤203，直至完成需开采煤层的全部开采过程。
2.按照权利要求1所述的一种块煤开采方法，其特征在于：步骤一中
对需开采煤层进行超前预裂时，采用深孔预裂爆破方法或水压致裂方法进
行超前预裂，其中深孔预裂爆破方法为二氧化碳预裂或炸药爆破。
3.按照权利要求1或2所述的一种块煤开采方法，其特征在于：步骤
201中所述采煤机上安装有用于在煤壁上切割微型切槽的切槽件，所述微
型切槽为平直矩形槽且其沿煤壁的长度方向布设；
所述切槽件为安装在所述采煤机的滚筒上的螺旋切割装置(12)或高
压水射流切割装置；
步骤201中煤层开采过程中，采用所述切槽件在煤壁上切割一道或两

\t道所述微型切槽，两道所述微型切槽呈平行布设。
4.按照权利要求1所述的一种块煤开采方法，其特征在于：步骤一中
对需开采煤层进行超前预裂时，采用二氧化碳预裂与水压致裂相结合的方
法进行超前预裂，且由近至远分多个节段进行超前预裂，多个所述节段的
超前预裂方法均相同；其中，对任一个节段进行超前预裂时，过程如下：
步骤101、钻孔：在步骤201中当前采煤工作面前方50m～150m位置
处钻取预裂钻孔，所述预裂钻孔的数量为一个或多个；所述预裂钻孔的钻
进方向与当前采煤工作面呈平行和/或垂直布设；所述预裂钻孔的长度为
50m～150m；
其中，钻取与当前采煤工作面呈垂直布设的所述预裂钻孔时，先在钻
孔位置处掘进施工一个硐室，再通过硐室钻取所述预裂钻孔；
步骤102、二氧化碳预裂：先在步骤101中所钻的各预裂钻孔内均安
装二氧化碳预裂器并进行封孔，封孔长度8m～10m；之后起爆，对所述需
开采煤层进行预裂；
步骤103、注水管安装：步骤102中二氧化碳预裂完成后，在各预裂
钻孔内均安装高压注水管，并进行封孔且封孔长度为8m～10m；
步骤104、水压致裂：通过所述高压注水管向各预裂钻孔内注水，进
行水压致裂；此时，完成当前节段的超前预裂过程；
步骤105、按照步骤101至步骤104中所述的方法，对下一节段进行
预裂；
步骤106、多次重复步骤105，直至完成所述需开采煤层的全部超前
预裂过程。
5.按照权利要求3所述的一种块煤开采方法，其特征在于：当所述采
煤机为单滚筒采煤机时，步骤201中采用单向割煤方式进行开采过程中，
先进刀进行割煤，且回程过程中采用所述切槽件在煤壁上切割一道所述微

\t型切槽；当所述采煤机为双滚筒采煤机时，所述采煤机的两个所述滚筒分
别为前滚筒(6)和后滚筒(9)，所述前滚筒(6)和/或后滚筒(9)上
安装有所述切槽件；步骤201中采用单向割煤方式开采过程中，先进刀进
行割煤，且回程...

【专利技术属性】
技术研发人员：邓广哲，
申请(专利权)人：西安科技大学，
类型：发明
国别省市：陕西;61