近距离高瓦斯煤层群薄煤层无人工作面开采设备及方法技术

一种近距离高瓦斯煤层群薄煤层无人工作面开采设备及方法，属于薄煤层无人工作面开采设备及方法。在工作面进风巷内布置集中控制中心，主监控台利用监测监控分站实时监测工作面采煤环境、顶板稳定、煤仓仓位及检测设备工况；电液控制台监测液压支架工况、利用支架红外线传感器以采煤机位置为依据实现跟机自动化控制及控制参数配置；通讯控制平台利用监控主机在线监测数据处理分析的结果，完成工作面顺序启停机、跟机自动控制、自动记忆割煤控制、自动控制设备运行及控制参数配置，实现难采薄煤层工作面采煤的自动化、无人化。在巷道集中控制中心内控制和监测，将工人从难采薄煤层工作面内解放出来，降低了工人劳动强度，提高了生产效率和安全状况。

Mining equipment and method for short distance high gas coal seam thin coal seam unmanned working face

The utility model relates to an equipment for mining an unmanned working face of a thin coal seam with short distance and high gas seam, which belongs to an equipment and a method for mining an unmanned working face in a thin coal seam. In the face of the intake arrangement in the centralized control center, the main monitoring station by monitoring substation real-time monitoring of coal mining environment, the stability of roof, coal bunker positions and testing equipment condition; electro-hydraulic console monitoring of hydraulic support conditions, using infrared sensor to support shearer position as the basis to realize the machine with automatic control and control parameter configuration; communication the control platform by monitoring computer online monitoring data processing results, complete the work surface order of start or stop, with the automatic control, automatic memory control, automatic control of coal cutting equipment operation and control parameters, to achieve mining thin coal seam automatic. In the centralized control center control and monitoring, the workers from mining in thin coal seam face in liberation, reduce labor intensity, improve the production efficiency and safety.

【技术实现步骤摘要】
近距离高瓦斯煤层群薄煤层无人工作面开采设备及方法
本专利技术涉及一种薄煤层无人工作面开采设备及方法，特别是一种近距离高瓦斯煤层群薄煤层无人工作面开采设备及方法。本专利技术涉及一种煤矿开采方法，具体是一种难采薄煤层无人工作面开采方法，应用于煤矿地下开采中薄煤层优质煤炭资源开采、近距离高瓦斯煤层群的卸压防突及冲击地压防治领域。
技术介绍
经过多年的开采，我国不少地区矿井的中厚和厚煤层的储量已接近枯竭，而对于薄煤层(厚度≤1.3m)的开采，长期由于经济技术和安全等原因而处于缓慢发展的状态。我国煤炭储量中薄煤层的可采储量约为61.5亿t，占全国煤炭总可采储量的19％左右，然而据不完全统计，我国薄煤层的年产量只占全国煤炭总产量的10.4％左右，产量与储量的比例严重失调。近年来，随着薄煤层采煤设备制造技术和自动化控制技术的提升，以及国家对资源合理开发利用的要求的提高，薄煤层的安全高效开采日益受到重视。为充分开发和利用有限的矿产资源，解决长期困扰着薄煤层安全高效开采发展的“一大三低”问题，提高矿山企业的经济效益和社会效益，加大对薄煤层安全高效开采技术的研究和探讨显得十分必要。我国许多矿区都存在着薄煤层优质煤炭资源、冲击地压危险、煤与瓦斯突出危险、近距离高瓦斯煤层群的开采条件，为了实现邻近高瓦斯突出性煤层群的卸压，常选择将薄煤层作为解放层进行开采，然而薄煤层工作面采高较低，对于薄煤层传统的开采方法，工人出入工作面或在工作面内作业困难，劳动强度大、生产效率低；而且受空间尺寸的限制，工作面设备布置密集，严重影响通风效果，致使粉尘和瓦斯不宜排除，对工人的身体健康造成极大的损害。
技术实现思路
本专利技术的目的是要提供近距离高瓦斯煤层群薄煤层无人工作面开采设备及方法，解决对于薄煤层开采中，工人出入工作面或在工作面内作业困难，劳动强度大、生产效率低的问题。本专利技术的目的是这样实现的：近距离高瓦斯煤层群薄煤层无人工作面开采包括开采设备和开采方法；开采设备包括：矿用本质安全多功能终端、环形总线、拉线急停开关和可通话电话；每隔100米安装一台拉线急停开关，每隔200米安装一台可通话电话；在进风平巷内布置集中控制中心、本质安全输入输出和多功能组合电话；矿用本质安全多功能终端通过环形总线与集中控制中心、本质安全输入输出和多功能组合电话连接；在无人工作面内布置刮板输送机、矮机身滚筒采煤机、闭锁开关、红外线接收传感器和液压支架；刮板输送机连接在矮机身滚筒采煤机的一端，在刮板输送机的一侧连接有液压支架；闭锁开关和红外线接收传感器连接在环形总线上；在运输平巷内布置，破碎机、转载机、拉线急停开关、可通话电话、胶带输送机、泵站和变电站；破碎机、转载机和胶带输送机顺序连接；、拉线急停开关、可通话电话、胶带输送机、泵站和变电站连接在环形总线上。所述的集中控制中心包括：矿用本质安全电源箱、电液控制台、主监控台、通讯控制台；矿用本质安全电源箱、电液控制台、主监控台和通讯控制台连接在环形总线上。本质安全输入输出的输入端上连接有采煤环境监测传感器、顶板稳定监测传感器和满仓传感器；采煤环境监测传感器、顶板稳定监测传感器和满仓传感器通过本质安全输入输出的输出端输出。所述的电液控制台与液压支架、红外线接收传感器连接；主监控台与刮板输送机、矮机身滚筒采煤机、破碎机、转载机、胶带输送机、泵站和移动变电站连接；通讯控制台与多功能组合电话、闭锁开关、拉线急停开关和可通话电话连接；所述进风巷集中控制中心引出环形总线。采煤机首次割煤采用手动操控方式，主监控计算机储存所需采集的截割信息、运行数据，以后的割煤循环是根据上一次截割期间储存的数据自动地修改采煤机割煤程序，以便于实现矮机身滚筒采煤机记忆自动割煤。所述的环形总线与矿用本质安全多功能终端、本质安全输入输出、采煤环境监测传感器、顶板稳定监测传感器、煤仓仓位监测传感器连接。在每一架液压支架上安装一个红外接收传感器，以便于实现支架跟机自动化控制；每隔15米或10架支架安装一台闭锁开关。开采方法：主监控台利用通用监测监控分站实时监测工作面采煤环境、顶板稳定、煤仓仓位及检测设备工况；电液控制台监测液压支架工况、利用支架红外线传感器以采煤机位置为依据实现跟机自动化控制及控制参数配置；通讯控制平台利用监控主机在线监测数据处理分析的结果，完成工作面顺序启停机、跟机自动控制、自动记忆割煤控制、自动控制设备运行及控制参数配置，实现难采薄煤层工作面采煤的自动化、无人化。具体步骤如下：(1)、首先，将采盘或采区划分为区段，在区段内沿薄煤层走向布置回采工作面，开掘回采巷道；即在工作面上方开掘回风平巷，下方开掘运输平巷，然后按照传统方法开掘开切眼，即无人工作面，形成回采工作面；根据现场煤矿条件选定，运输平巷内布置破碎机、转载机、胶带输送机、泵站和移动变电站，无人工作面内安装液压支架、矮机身滚筒采煤机、刮板输送机；(2)、安装无人工作面采煤系统，在进风平巷内布置集中控制中心系统；a.在运输平巷内铺设破碎机、转载机、胶带输送机、泵站和移动变电站，在进风平巷内铺设辅助运输轨道矿车；b.在无人工作面内安设液压支架、矮机身滚筒采煤机和刮板输送机；c.在进风平巷内布置集中控制中心，安装主监控台、电液控制台和通讯控制台，配置矿用隔爆兼本安电源箱一台；从集中控制中心引出环形总线，用于连接工作面各设备和传感器，在进风平巷内布置一台本质安全输入输出，用于连接采煤环境监测传感器、顶板稳定监测传感器，在刮板输送机机尾布置一台多功能组合电话，便于在进风平巷内启停刮板输送机和矮机身滚筒采煤机；在无人工作面内，每隔15米或10架支架安装一台闭锁开关，用于随时启停矮机身滚筒采煤机和刮板输送机；运输平巷内，在破碎机和转载机处，分别布置一台多功能组合电话，用于控制破碎机和转载机的启停，布置两台本质安全输入输出，用于采煤环境监测传感器、顶板稳定监测传感器和工作面内各设备的连接；在泵站处布置一台多功能组合电话，用于控制泵站的启停；在运输平巷内每隔100米布置一台拉线急停开关，每隔200米布置一台可通话电话；(3)、无人工作面实时监测系统在无人工作面布置通用监测监控分站；在煤仓安装仓位监测传感器，在工作面和回采巷道内安装采煤环境监测、顶板稳定监测等传感器，在每一架支架上安装一个红外线接收传感器，在胶带输送机机头，配置速度传感器一台、温度继电器一个、跑偏传感器2个、堆煤传感器1个、烟雾传感器一台；通过传输网络将这些数据传输到进风巷集中控制中心监控主机，然后通过矿井的传输主干网络将数据传输到地面，实现对环境的在线监测；(4)、回采工艺无人工作面采用不留三角煤端部斜切进刀、双向割煤方式，往返一次进两刀；矮机身滚筒采煤机采用记忆自动割煤技术，采煤机首次割煤采用手动操控方式，主监控计算机储存所需采集的截割信息、运行数据，以后的割煤循环是根据上一次截割期间储存的数据自动地修改采煤机割煤程序；液压支架利用支架红外线传感器以矮机身采煤机位置为依据实现及时支护顶板、跟机自动移架；其具体步骤为：矮机身滚筒采煤机记忆自动割煤、装煤→可弯曲刮板运输机运煤→液压自移式支架支护顶板→推移刮板输送机→清扫浮煤，完成一次工作循环；(5)、电液控制台实现跟机自动化控制、监测电液控制及控制参数配置；主监控台利用通用监测监控分站实时监本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种近距离高瓦斯煤层群薄煤层无人工作面开采设备，其特征是：开采设备包括：矿用本质安全多功能终端（1）、环形总线（7）、拉线急停开关（22）和可通话电话（23）；每隔100米安装一台拉线急停开关（22），每隔200米安装一台可通话电话（23）；在进风平巷（8）内布置集中控制中心（2）、本质安全输入输出（9）和多功能组合电话（12）；矿用本质安全多功能终端（1）通过环形总线（7）与集中控制中心（2）、本质安全输入输出（9）和多功能组合电话（12）连接；在无人工作面（16）内布置刮板输送机（13）、矮机身滚筒采煤机（14）、闭锁开关（15）、红外线接收传感器（17）和液压支架（18）；刮板输送机（13）连接在矮机身滚筒采煤机（14）的一端，在刮板输送机（13）的一侧连接有液压支架（18）；闭锁开关（15）和红外线接收传感器（17）连接在环形总线（7）上；在运输平巷（21）内布置，破碎机（19）、转载机（20）、拉线急停开关（22）、可通话电话（23）、胶带输送机（24）、泵站（25）和变电站（26）；破碎机（19）、转载机（20）和胶带输送机（24）顺序连接；、拉线急停开关（22）、可通话电话（23）、胶带输送机（24）、泵站（25）和变电站（26）连接在环形总线（7）上。...

【技术特征摘要】
1.一种近距离高瓦斯煤层群薄煤层无人工作面开采设备，其特征是：开采设备包括：矿用本质安全多功能终端（1）、环形总线（7）、拉线急停开关（22）和可通话电话（23）；每隔100米安装一台拉线急停开关（22），每隔200米安装一台可通话电话（23）；在进风平巷（8）内布置集中控制中心（2）、本质安全输入输出（9）和多功能组合电话（12）；矿用本质安全多功能终端（1）通过环形总线（7）与集中控制中心（2）、本质安全输入输出（9）和多功能组合电话（12）连接；在无人工作面（16）内布置刮板输送机（13）、矮机身滚筒采煤机（14）、闭锁开关（15）、红外线接收传感器（17）和液压支架（18）；刮板输送机（13）连接在矮机身滚筒采煤机（14）的一端，在刮板输送机（13）的一侧连接有液压支架（18）；闭锁开关（15）和红外线接收传感器（17）连接在环形总线（7）上；在运输平巷（21）内布置，破碎机（19）、转载机（20）、拉线急停开关（22）、可通话电话（23）、胶带输送机（24）、泵站（25）和变电站（26）；破碎机（19）、转载机（20）和胶带输送机（24）顺序连接；、拉线急停开关（22）、可通话电话（23）、胶带输送机（24）、泵站（25）和变电站（26）连接在环形总线（7）上。2.根据权利要求1所述的近距离高瓦斯煤层群薄煤层无人工作面开采设备，其特征是：所述的集中控制中心（2）包括：矿用本质安全电源箱（3）、电液控制台（4）、主监控台（5）、通讯控制台（6）；矿用本质安全电源箱（3）、电液控制台（4）、主监控台（5）和通讯控制台（6）连接在环形总线7上。3.根据权利要求1所述的近距离高瓦斯煤层群薄煤层无人工作面开采设备，其特征是：本质安全输入输出（9）的输入端上连接有采煤环境监测传感器（10）、顶板稳定监测传感器（11）和满仓传感器（27）；采煤环境监测传感器（10）、顶板稳定监测传感器（11）和满仓传感器（27）通过本质安全输入输出（9）的输出端输出。4.根据权利要求2所述的近距离高瓦斯煤层群薄煤层无人工作面开采设备，其特征是：所述的电液控制台（4）与液压支架（18）、红外线接收传感器（17）连接；主监控台（5）与刮板输送机（13）、矮机身滚筒采煤机（14）、破碎机（19）、转载机（20）、胶带输送机（24）、泵站（25）和移动变电站（26）连接；通讯控制台（6）与多功能组合电话（12）、闭锁开关（15）、拉线急停开关（22）和可通话电话（23）连接；所述进风巷集中控制中心（2）引出环形总线（7）。5.根据权利要求1所述的近距离高瓦斯煤层群薄煤层无人工作面开采设备，其特征是：矮机身滚筒采煤机（14）首次割煤采用手动操控方式，主监控计算机（5）储存所需采集的截割信息、运行数据，以后的割煤循环是根据上一次截割期间储存的数据自动地修改采煤机割煤程序，以便于实现矮机身滚筒采煤机（14）记忆自动割煤。6.根据权利要求1所述的近距离高瓦斯煤层群薄煤层无人工作面开采设备，其特征是：所述的环形总线（7）与矿用本质安全多功能终端（1）、本质安全输入输出（9）、采煤环境监测传感器（10）、顶板稳定监测传感器（11）、煤仓仓位监测传感器（26）连接。7.根据权利要求1所述的近距离高瓦斯煤层群薄煤层无人工作面开采设备，其特征是：在每一架液压支架（18）上安装一个红外接收传感器（17），以便于实现支架跟机自动化控制；每隔15米或10架支架安装一台闭锁开关（15）。8.一种近距离高瓦斯煤层群薄煤层无人工作面开采方法，其特征是：...

【专利技术属性】
技术研发人员：方新秋，吴刚，梁敏富，马盟，陈宁宁，柏桦林，
申请(专利权)人：中国矿业大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32