一种采用双轮铣开采急倾斜煤层的方法技术

本发明专利技术公开了一种采用双轮铣开采急倾斜煤层的方法，属于煤矿开采技术领域，包括以下步骤，第一步S1

【技术实现步骤摘要】
一种采用双轮铣开采急倾斜煤层的方法


[0001]本专利技术属于煤矿开采
，具体为一种采用双轮铣开采急倾斜煤层的方法。

技术介绍

[0002]急倾斜煤层储量占我国煤炭总储量的4％左右，但其分布范围较广，开采急倾斜煤层的矿井数量多，赋存条件复杂，开采难度大，实现急倾斜煤层的安全高效开采，是我国煤炭行业面临的一项重大技术难题。我国北方地区的急倾斜煤层储量约占全国急倾斜煤层总储量的62％，南方地区约占38％；而南方地区80％的矿区赋存有急倾斜煤层，国内急倾斜煤层开采矿井有百余处。
[0003]目前，急倾斜煤层开采工艺主要有综采工艺、炮采工艺和水采工艺为主的三大类型。综采工艺主要包括：特厚煤层的水平分段综采放顶煤采煤法、厚煤层的走向长壁综采放顶煤采煤法和滑移顶梁支架放顶煤采煤法；该工艺受煤层厚度和倾角的制约，主要解决了倾角大于60
°
、厚度大于20m、赋存稳定的急倾斜特厚煤层的开采问题。炮采工艺主要包括：伪倾斜柔性掩护支架采煤法、俯伪斜走向长壁分段水平密集采煤法、巷道放顶煤采煤法、仓储采煤法等；该工艺由于采用爆破落煤的方式，存在煤炭回收率低、工人劳动强度大、井下作业环境恶劣等主要问题。水采工艺由于采用高达20MPa的高压水射流落煤和利用管道水力运输部分煤炭，高压水流循环过程中生产系统能量损失大，存在用水量大、耗电量大等主要问题。
[0004]特别是倾角大于45
°
的煤层由于几乎竖直的赋存特征和较为缓和的顶板来压，为竖向长壁机械化开采提供了有利的条件。通过分析地质赋存条件、围岩力学特征、矿压显现规律等，提出了一种采用双轮铣开采急倾斜煤层的方法，将瓦斯抽采、防突和竖向长壁机械化开采相结合，实现了急倾斜煤层（倾角大于45
°
）的安全、高效和保水充填开采。

技术实现思路

[0005]针对现有技术的不足，本专利技术提供了一种采用双轮铣开采急倾斜煤层的方法，以解决上述
技术介绍
中提出的问题。
[0006]为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种采用双轮铣开采急倾斜煤层的方法，包括以下步骤：S1、将煤层在竖向上按40～60m的垂距划分成若干个阶段；S2、在阶段内沿煤层布置回采工作面，上部设轨道顺槽、下部设运输顺槽，形成上部轨道巷和下部运输巷；S3、在轨道顺槽中安设双轮铣装备的驱动部分，在运输顺槽安设超前支架，并铺设刮板输送机以及带式输送机；S4、顺槽巷道掘进至设计位置后，将上部的轨道顺槽和下部的运输顺槽进行连通；S5、在上部的轨道顺槽中的双轮铣装备驱动部分，通过刚性钻杆或钢丝绳将位于下部运输顺槽的双轮铣机构进行设备间的连接；
S6、启动双轮铣沿煤层正斜方向自下而上截割煤炭；S7、上部轨道巷由上部轨道顺槽沿煤层正斜方向施工大直径瓦斯抽采钻孔；S8、钻孔施工完成后布置抽采管路，开始工作面瓦斯抽采工作；S9、瓦斯抽采达标后，利用双轮铣自下而上沿煤层正斜方向施工煤层等厚的充填孔柱；S10、利用矸石、水泥、粉煤灰以及矿井水调配充填料浆，自上而下倒入孔柱，形成接顶良好的柱状充填体；S11、充填柱达到设计强度后，利用瓦斯抽采钻孔作为导向孔，以钻杆为轨道和牵引装置，将双轮铣沿煤层边割煤边提升至上部轨道顺槽；S12、煤炭自落到超前支架保护下的刮板输送机上，再转运至顺槽可伸缩带式输送机，直至运出井口。
[0007]进一步优化本技术方案，所述S1中，根据急倾斜煤层的赋存特征，划分成若干个阶段时，煤层的正斜距为80m，用于自上而下逐段开采井田内煤炭资源。
[0008]进一步优化本技术方案，所述S4中，在上部的轨道顺槽的端部使用坑道钻机自上而下沿煤层正倾斜方向施工顺层钻孔，坑道钻机用于将上部的轨道顺槽和下部的运输顺槽进行连通。
[0009]进一步优化本技术方案，所述S6中，启动双轮铣沿煤层正斜方向自下而上截割煤炭，直至将双轮铣提升到上部顺槽，完成工作面切眼施工，形成“U”型回采工作面全负压通风系统。
[0010]进一步优化本技术方案，所述S7中，在进行抽采钻孔工作时，根据煤层厚度和顶板岩性，钻孔间隔为2～4m。
[0011]进一步优化本技术方案，所述S9中，充填孔柱的方法为自工作面切眼开始每隔10～30m，以已施工的瓦斯抽采钻孔为导向孔，利用双轮铣自下而上沿煤层正斜方向施工煤层等厚的充填孔柱，孔柱施工完成后，对下口进行封堵。
[0012]进一步优化本技术方案，所述S11中，双轮铣一刀割煤宽度与瓦斯抽采孔距相同。
[0013]与现有技术相比，本专利技术提供了一种采用双轮铣开采急倾斜煤层的方法，具备以下有益效果：1、该采用双轮铣开采急倾斜煤层的方法，通过开创性的将土建地基施工和挡墙施工中的连续墙施工设备中的双轮铣应用到急倾斜煤层的开采工艺中，开创了该类设备的全新应用场景。
[0014]2、该采用双轮铣开采急倾斜煤层的方法，通过分析和模拟急倾斜煤层顶板来压规律和破坏特征，提出了先充填后开采的工序组织，充填先行有利于采场围岩控制，安全性高，可实现急倾斜煤层竖向长壁机械化开采和无人化开采。
[0015]3、该采用双轮铣开采急倾斜煤层的方法，根据双轮铣尺寸及导孔布置形式，薄、中、厚煤层（0.5～8m）均可一次性开采，工作面煤炭采用自溜方式运输，改变了传统开采工艺煤流不畅的缺点，减少了运输设备数量，相应提高了运输效率、降低了运输成本。
[0016]4、该采用双轮铣开采急倾斜煤层的方法，采用竖向结构与采空区柱状充填体相结合，可有效地控制采空区围岩，既保障了矿井生产安全，又控制了地表塌陷，保护了煤矿开采区的生态环境。
[0017]5、该采用双轮铣开采急倾斜煤层的方法，易于实现采空区的立体式、有序化、全体积充填，简化了充填工艺，降低了充填成本，可实现矸石及城市建筑垃圾的全部回填，有效保护生态环境和保障资源可持续开采利用。
附图说明
[0018]图1为本专利技术提出的一种采用双轮铣开采急倾斜煤层的方法的步骤S1
‑
S6的结构示意图；图2为图1中完成步骤后的结构示意图。
[0019]图3为本专利技术提出的一种采用双轮铣开采急倾斜煤层的方法的步骤S7
‑
S8的结构示意图；图4为图3中完成步骤后的结构示意图；图5为本专利技术提出的一种采用双轮铣开采急倾斜煤层的方法的步骤S9
‑
S10的结构示意图；图6为图5中完成步骤后的结构示意图；图7为本专利技术提出的一种采用双轮铣开采急倾斜煤层的方法的步骤S11
‑
S12的结构示意图；图8为图7中完成步骤后的结构示意图；图9为急倾斜煤层竖向长壁开采采空区破坏过程示意图；图10为相似模拟开采过程及顶板破坏过程示意图；图11为顶板变形及最终形态的示意图。
具体实施方式
[0020]下面将结合本专利技术的实施例，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种采用双轮铣开采急倾斜煤层的方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、将煤层在竖向上按40～60m的垂距划分成若干个阶段；S2、在阶段内沿煤层布置回采工作面，上部设轨道顺槽、下部设运输顺槽，形成上部轨道巷和下部运输巷；S3、在轨道顺槽中安设双轮铣装备的驱动部分，在运输顺槽安设超前支架，并铺设刮板输送机以及带式输送机；S4、顺槽巷道掘进至设计位置后，将上部的轨道顺槽和下部的运输顺槽进行连通；S5、在上部的轨道顺槽中的双轮铣装备驱动部分，通过刚性钻杆或钢丝绳将位于下部运输顺槽的双轮铣机构进行设备间的连接；S6、启动双轮铣沿煤层正斜方向自下而上截割煤炭；S7、上部轨道巷由上部轨道顺槽沿煤层正斜方向施工大直径瓦斯抽采钻孔；S8、钻孔施工完成后布置抽采管路，开始工作面瓦斯抽采工作；S9、瓦斯抽采达标后，利用双轮铣自下而上沿煤层正斜方向施工煤层等厚的充填孔柱；S10、利用矸石、水泥、粉煤灰以及矿井水调配充填料浆，自上而下倒入孔柱，形成接顶良好的柱状充填体；S11、充填柱达到设计强度后，利用瓦斯抽采钻孔作为导向孔，以钻杆为轨道和牵引装置，将双轮铣沿煤层边割煤边提升至上部轨道顺槽；S12、煤炭自落到超前支架保护下的刮板输送机上，再转运至顺槽可伸缩带式输送机，直至运出井口。2.根据权利要求1所述的一种采用双轮铣...

【专利技术属性】
技术研发人员：高红波，杨泽进，赵丽华，朱杨东，高鲁，吴迪，
申请(专利权)人：赵丽华，
类型：发明
国别省市：