一种露天煤矿全连续采煤分层开采系统及分层开采方法技术方案

本发明专利技术公开一种露天煤矿全连续采煤分层开采系统，包括全连续开采供电系统、设置在煤层边帮外侧的固定式皮带机，与固定式皮带机垂直相连的移置式皮带机，还包括上层煤采煤系统、下层煤采煤系统及协同控制系统，其中上层煤采煤系统、下层煤采煤系统可拆卸式移动设置在移置式皮带机上；协同控制系统用于控制上层煤采煤系统、下层煤采煤系统根据截割煤层工作目标要求，在移置式皮带机上单独完成沿煤层工作面开采方向采煤、破碎、转载或协同控制上、下煤层相向往复截割煤层工作面，完成全覆盖转载、连续运输煤料，同时协调移置式皮带机进行蠕动式分段滑动，调整移置式皮带机沿上层煤开采宽度滑动距离，形成不间断上、下煤层连续开采。采。采。

【技术实现步骤摘要】
一种露天煤矿全连续采煤分层开采系统及分层开采方法


[0001]本专利技术涉及大型露天煤矿开采领域，尤其涉及大型露天煤矿全连续采煤分层开采系统及其分层开采方法。

技术介绍

[0002]露天开采具有生产规模大、劳动生产率高、资源采出率高、生产安全和职业健康安全条件良好的特点，因此，露天开采成为资源开采的优先选择，截止2020年，露天开采占我国煤炭产量的17％左右，我国煤炭开采重心加速不断向新疆等西部地区转移。
[0003]但是，我国露天煤矿单斗
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卡车间断开采工艺的采剥总量占比达到了85％以上，连续和半连续开采工艺应用较少，因此上述技术装备及开采工艺，存在以下不足：
[0004]1)非连续化作业，综合效率低。现采用穿孔爆破、单斗铲挖掘、卡车运输、半固定破碎站，半连续开采工艺，整体效率低。
[0005]2)成本高、安全压力大。采用卡车运输，不仅成本高，而且安全压力大。一是运输成本占总开采成本的40％～60％；二是主采运输的220t矿用自卸卡车与上部土方剥离作业的50t小型非公路自卸卡车存在交叉通行的问题，存在一定的安全隐患；三是一辆卡车至少需要2名专职司机，个别时候还存在招工难的问题。
[0006]3)生产均衡性较差。极端气候影响卡车均衡运行，受降雨、降雪等天气影响，雨雪天气无法进行作业，且恢复生产需一定时间。
[0007]4)火工品管理受限。需采用传统的穿孔爆破方式进行煤岩的破碎，因火工品发放、使用管理严格，在春节、国庆等国家重大节日期间，受爆破管制，导致无法进行均衡生产。
[0008]5)环保压力大。穿孔、爆破、采装、运输中产生大量烟尘，卡车运输产生废气且燃料消耗量大，能耗高，对环境污染严重。
[0009]6)设备配套种类和数量多，采购成本高、资金压力大。电铲、辅助液压铲、矿用自卸卡车整套设备一次性投资数额较大。
[0010]7)矿山的自动化和信息化水平相对较低，智能化建设基础薄弱。
[0011]针对现有技术存在的缺陷或者不足，本专利技术综合长期多年从事相关产业的经验和成果，紧扣高效、绿色、安全、少人的露天开采关键技术，开发集连采、破碎、转载和运输作业等于一体的露天煤矿全连续采煤系统，破解露天煤矿全连续开采工艺、装备、控制与安全运行的难题，该系统的开发是对现有露天煤矿采煤工艺、技术和配套装备提升、创新、集成、突破，构建露天煤矿智能开采新体系，形成露天煤矿高效、绿色开采示范，对于保障和提升我国露天煤矿智能化建设具有重要的理论和现实意义。

技术实现思路

[0012]本专利技术的目的是针对目前露天煤矿开采技术与装备存在非连续化作业、开采成本高、安全压力大、生产均衡性较差、火工品管理受限、环保压力大、设备配套种类和数量多、自动化和信息化水平低的问题，提供了一种露天煤矿全连续开采系统及其分层开采方法。
[0013]为实现上述技术目的，本专利技术采用如下技术方案：
[0014]一种露天煤矿全连续采煤分层开采系统，包括全连续开采供电系统、设置在煤层边帮外侧的固定式皮带机，与固定式皮带机垂直相连的移置式皮带机，所述的移置式皮带机沿煤层工作面开采长度方向设置，还包括上层煤采煤系统、下层煤采煤系统及协同控制系统，其中上层煤采煤系统、下层煤采煤系统可拆卸式移动设置在移置式皮带机上；协同控制系统用于控制上层煤采煤系统、下层煤采煤系统根据截割煤层工作目标要求，在移置式皮带机上单独完成沿煤层工作面开采方向采煤、破碎、转载或协同控制上、下煤层相向往复“Z”字型截割煤层工作面，完成全覆盖转载、连续运输煤料，同时协调移置式皮带机进行蠕动式分段滑动，调整移置式皮带机沿上层煤开采宽度滑动距离，形成不间断上、下煤层连续开采。
[0015]所述的移置式皮带机设置在下煤层顶部，上层煤采煤系统、下层煤采煤系统分别跨骑式、可旋转设置于移置式皮带机两侧，其中上层煤采煤系统位于下层煤顶部，下层煤采煤系统分别设置在煤层底板和下层煤顶部；上层煤采煤系统、下层煤采煤系统以移置式皮带机为移动轨道，上层煤采煤系统沿上层煤底部，下层煤采煤系统沿煤层底板，相向往复截割采煤工作面，直至达到上层煤采煤系统、下层煤采煤系统的最大转载长度时，平行蠕动式分段滑动移置式皮带机，形成上、下煤层同时连续开采。
[0016]进一步地，上层煤采煤系统至少包括：第一露采机、第一双回转转载机和第一履带式卸料车，其中第一履带式卸料车跨骑在移置式皮带机上，第一露采机沿上层煤底部采煤，将开采的煤料通过第一双回转转载机运输、转载至第一履带式卸料车；下层煤采煤系统至少包括：第二露采机、第二双回转转载机、第一一字型转载机、第二一字型转载机和第二履带式卸料车，其中，第二履带式卸料车跨骑在移置式皮带机上，第二露采机、第二双回转转载机和第一一字型转载机对接布置于煤层底板位置，第二一字型转载机布置于下煤层顶部，与移置式皮带机处于同一平面，第二露采机沿煤层底板采煤，将开采的煤料依次通过第二双回转转载机、第一一字型转载机、第二一字型转载机对接运输、转载至第二履带式卸料车；从而实现将上、下煤层开采的煤料统一运输汇合至移置式皮带机上，然后通过固定皮带机运送至煤仓。
[0017]在固定式皮带机和移置式皮带机之间还设置有端帮大倾角带式输送机，当采煤工作面具有地势差时，实现煤料转运，全连续运输。
[0018]所述的第一露采机、第二露采机包括：履带车体、控制室、截割大臂、自循环水箱、主电控箱、液压泵站、装载扒爪、破碎滚筒及刮板运输装置，所述的履带车体位于露采机底部，主电控箱、电机泵站、自循环水箱分别并列排布设置在履带车体上方，其位于露采机中心底部，截割大臂安装于露采机正前方，控制室位于露采机正上方，刮板运输装置安装于露采机中部，装载扒爪安装于刮板运输装置前端，破碎滚筒设置于刮板运输装置内部。
[0019]所述的刮板运输装置后部设计有可旋转式溜槽，最大旋转角度45
°
，用于露采机在割煤过程中与双回转转载机匹配。
[0020]所述的第一双回转转载机、第二双回转转载机包括位于双回转转载机底端的双回转行走履带，在双回转行走履带上方设置有受料臂回转支撑装置，在回转支撑装置上方两侧分别设置有受料臂和排料臂，其中受料臂主要用于运输、转载刮板运输装置输送过来的煤料，排料臂运输、转载受料臂运输过来的煤料，并将煤料根据连接关系转载输送给第一履
带式卸料车或者第一一字型转载机和第二一字型转载机，最后输送给第二履带式卸料车。
[0021]所述的受料臂和排料臂之间形成一定夹角，夹角范围为0
°
—90
°
。
[0022]所述的一字型转载机包括设置在底部的一字型行走履带，一字型行走履带上方设置用于360
°
回转的回转支撑装置，回转支撑装置上设置有一字型皮带机。
[0023]所述的端帮大倾角带式输送机包括沿采煤工作面起伏的地势铺设的带式输送机，在带式输送机下方，沿地势起伏间隔设置有端帮行走履带。
[0024]所述的第一履带式卸料车、第二履带式卸本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种露天煤矿全连续采煤分层开采系统，包括全连续开采供电系统、设置在煤层边帮外侧的固定式皮带机(6)，与固定式皮带机(6)垂直相连的移置式皮带机(12)，所述的移置式皮带机(12)沿煤层工作面开采长度方向设置，其特征在于：还包括上层煤采煤系统、下层煤采煤系统及协同控制系统，其中上层煤采煤系统、下层煤采煤系统可拆卸式移动设置在移置式皮带机(12)上；协同控制系统用于控制上层煤采煤系统、下层煤采煤系统根据截割煤层工作目标要求，在移置式皮带机(12)上单独完成沿煤层工作面开采方向采煤、破碎、转载或协同控制上、下煤层相向往复“Z”字型截割煤层工作面，完成全覆盖转载、连续运输煤料，同时协调移置式皮带机(12)进行蠕动式分段滑动，调整移置式皮带机(12)沿上层煤开采宽度滑动距离，形成不间断上、下煤层连续开采。2.如权利要求1所述的露天煤矿全连续采煤分层开采系统，其特征在于：所述的移置式皮带机(12)设置在下煤层顶部，上层煤采煤系统、下层煤采煤系统分别跨骑式、可旋转设置于移置式皮带机(12)两侧，其中上层煤采煤系统位于下层煤顶部，下层煤采煤系统分别设置在煤层底板和下层煤顶部；上层煤采煤系统、下层煤采煤系统以移置式皮带机(12)为移动轨道，上层煤采煤系统沿上层煤底部，下层煤采煤系统沿煤层底板，相向往复截割采煤工作面，直至达到上层煤采煤系统、下层煤采煤系统的最大转载长度时，平行蠕动式分段滑动移置式皮带机，形成上、下煤层同时连续开采。3.如权利要求1或2所述的露天煤矿全连续采煤分层开采系统，其特征在于：所述的上层煤采煤系统至少包括：第一露采机(8)、第一双回转转载机(9)和第一履带式卸料车(10)，其中第一履带式卸料车(10)跨骑在移置式皮带机(12)上，第一露采机(8)沿上层煤底部采煤，将开采的煤料通过第一双回转转载机(9)运输、转载至第一履带式卸料车(10)；下层煤采煤系统至少包括：第二露采机(1)、第二双回转转载机(2)、第一一字型转载机(3)、第二一字型转载机(4)和第二履带式卸料车(11)，其中，第二履带式卸料车(11)跨骑在移置式皮带机(12)上，第二露采机(1)、第二双回转转载机(2)和第一一字型转载机(3)对接布置于煤层底板位置，第二一字型转载机(4)布置于下煤层顶部，与移置式皮带机(12)处于同一平面，第二露采机(1)沿煤层底板采煤，将开采的煤料依次通过第二双回转转载机(2)、第一一字型转载机(3)、第二一字型转载机(4)对接运输、转载至第二履带式卸料车(11)；从而实现将上、下煤层开采的煤料统一运输汇合至移置式皮带机(12)上，然后通过固定皮带机(6)运送至煤仓(5)。4.如权利要求3所述的露天煤矿全连续采煤分层开采系统，其特征在于：在固定式皮带机(6)和移置式皮带机(12)之间还设置有端帮大倾角带式输送机(7)，用于将煤料从坑底提升至地面，实现煤块转运，全连续运输。5.如权利要求3所述的露天煤矿全连续采煤分层开采系统，其特征在于：所述的第一露采机(8)、第二露采机(1)包括：履带车体(15)、控制室(12)、截割大臂(11)、自循环水箱(13)、主电控箱(14)、液压泵站(16)、装载扒爪(17)、破碎滚筒(18)及刮板运输装置(20)，所述的履带车体(15)位于露采机(8、1)底部，主电控箱(14)、电机泵站(16)、自循环水箱(13)分别并列排布设置在履带车体(15)上方，其位于露采机(8、1)中心底部，截割大臂(11)安装于露采机(8、1)正前方，控制室(12)位于露采机(8、1)正上方，刮板运输装置(20)安装于露采机(8、1)中部，装载扒爪(17)安装于刮板运输装置(20)前端，破碎滚筒(18)设置于刮板运输装置(20)内部。
6.如权利要求5所述的露天煤矿全连续采煤分层开采系统，其特征在于：所述的刮板运输装置(20)后部设计有可旋转式溜槽，最大旋转角度45
°
，用于露采机(8、1)在割煤过程中与双回转转载机(9、2)匹配。7.如权利要求5所述的露天煤矿全连续采煤分层开采系统，其特征在于：所述的第一双回转转载机(9)、第二双回转转载机(2)包括位于双回转转载机(9、2)底端的双回转行走履带(24)，在双回转行走履带(24)上方设置有受料臂(21)回转支撑装置(23)，在回转支撑装置(23)上方两侧分别设置有受料臂(21)和排料臂(22)，其中受料臂(21)主要用于运输、转载刮板运输装置(20)输送过来的煤料，排料臂(22)运输、转载受料臂(21)运输过来的煤料，并将煤料根据连接关系转载输送给第一履带式卸料车(10)或者第一一字型转载机(3)和第二一字型转载机(4)，最后输送给第二履带式卸料车(11)。8.如权利要求7所述的露天煤矿全连续采煤分层开采系统，其特征在于：所述的受料臂(21)和排料臂(22)之间形成一定夹角，夹角范围为0
°
—90
°
。9.如权利要求3所述的露天煤矿全连续采煤分层开采系统，其特征在于：所述的一字型转载机(3、4)包括设置在底部的一字型行走履带(32)，一字型行走履带(32)上方设置用于360
°
回转的回转支撑装置(33)，回转支撑装置(33)上设置有一字型皮带机(31)。10.如权利要求4所述的露天煤矿全连续采煤分层开采系统，其特征在于：所述的端帮大倾角带式输送机(7)包括沿采煤工作面起伏的地势铺设的带式输送机(71)，在带式输送机(71)下方，沿地势起伏间隔设置有端帮行走履带(72)。11.如权利要求3所述的露天煤矿全连续采煤分层开采系统，其特征在于：所述的第一履带式卸料车(10)、第二履带式卸料车(11)，包括跨骑于移置式皮带机(12)的卸料车行走履带(103)，在卸料车行走履带(103)上方设置有回转支撑结构(104)，在回转支撑结构(104)上方一侧设置有皮带运输机(101)，用于将对接的第一双回转转载机(9)或第二一字型转载机(4)运输过来的煤料转运至移置式皮带机(12)。12.如权利要求4所述的露天煤矿全连续采煤分层开采系统，其特征在于：所述移置式皮带机(12)包括依次相连的机头(121)、提升段(122)、运输段(123)及机尾(124)，其中提升段(122)用于与端帮大倾角带式输送机(7)搭接，运输段(123)分别与第一履带式卸料车(10)、第二履带式卸料车(11)对接，将履带式卸料车(10、11)卸载的煤料转载运输至端帮大倾角带式输送机(7)或固定式皮带机(6)。13.如权利要求11所述的露天煤矿全连续采煤分层开采系统，其特征在于：当所述的第一履带式卸料车(10)、第二履带式卸料车(11)沿移置式皮带机(12)相向移动相遇时，第一履带式卸料车(10)从与第一双回转转载机(9)对接转换成与第二一字型转载机(4)对接；与此同时，第二履带式卸料车(11)从与第二一字型转载机(4)对接转换成与第一双回转转载机(9)对接，从而实现上、下煤层全方位，大角度截割、转载煤料。14.如权利要求4所述的露天煤矿全连续采煤分层开采系统，其特征在于：所述的协同控制系统至少包括数据采集和存储模块、连续开采工艺实施控制模块和三维可视化展示模块，其中数据采集和存储模块还包括露采机系统、移置式皮带机系统、履带式卸料车系统、转载机系统、惯导系统、北斗GPS系统及端帮大倾角带式输送机系统；开采工艺实施控制模块包括切割上层煤准备工作面控制模块、蠕动式分段滑动移置式皮带机控制模块，布设上、下层煤分层开采工作面控制模块、上、下层煤连续同时开采模块；数据采集和存储模块通过
对露天煤矿连续开采的各项施工设备的信息进行定位和采集，结合连续开采工艺实施控制模块，对露天煤矿连续开采的各项施工设备进行动作执行及监测，最后通过三维可视化展示模块实时在线；所述的切割上层煤准备工作面控制模块具体包括：根据煤层边帮、煤层厚度确定上层煤工作面，确定上层煤侧开切眼位置；以开切眼位置为起点，沿煤层工作面开采长度断面边帮进行“Z”字型往复切割，直至上层煤工作面预留出上层煤采煤系统工作空间，能够形成上、下台阶式煤层开采工作面，且上层煤切割至落煤区煤量最小时，停止切割；将移置式皮带机布设在台阶式煤层开采工作面的下层煤顶部，...

【专利技术属性】
技术研发人员：王海军，刘志明，李旭涛，陶伟忠，王皓，张幼振，张世明，薛建勇，鄢忠方，
申请(专利权)人：中煤科工集团信息技术有限公司，
类型：发明
国别省市：