专利名称：一种超长距工作面综采采煤工艺的制作方法
技术领域：
本发明属于煤矿井工采煤领域，涉及一种超长距工作面综采采煤方法，特别是在煤层比较稳定、顶板比较坚硬、煤层倾角22-26度的中厚煤层，可以实现矿井回采综采工作面长度达到3000米。
背景技术：
综采采煤工艺即综合机械化采煤工艺。综采工作面的生产工艺过程，主要包括割煤、运煤、支护和处理采空区等工序。割煤、运煤、支护工序分别由滚筒割煤机、工作面可弯曲刮板输送机、液压支架完成。顺槽运煤由桥式转载机转载到可伸缩式带式输送机上，在经采取带式输送机运到采取煤仓或直接运至井上。综采技术在我国的发展已经历了 10多年 的历史，经过不断的研究和开发，综采技术已趋于成熟尤其是低位300米以内工作面放顶煤技术已成为我国厚煤层开采高产高效的主要技术。综采技术中的一次采全厚放顶煤技术主要应用在煤层厚度12米-14米以内的工作面，实质就是在厚煤层沿底板布置一个采高2米-3米的长壁工作面，用常规方法进行回采，由前溜刮板机将煤运出工作面，再利用矿山压力的作用，辅以支架施压、松动爆破等措施使支架上方的顶煤破碎成松散煤块后由支架尾梁放煤口放出，再由后溜刮板机将顶煤运出工作面。
目前国内综采技术在实际应用中工作面的长度对大倾角煤层一般控制在300米以内，最长没有超过1000米。如对煤层倾角22度-26度的矿井大幅度加长工作面走向长度，其单产和效益可以大幅度提高，成本进一步下降、原煤回采率提高、综采设备搬家次数减少。但由于工作面长度的大幅度增加，工作面准备及回采阶段的运输、供电、排水、通风等系统复杂程度将加大，同时工作面掘进、回采期间所遇到的地质构造也可能增多，将会出现顶板、通风、煤尘、涌水、过断层等技术难题。
发明内容
为解决综采工作面长度不超过1500米，实现综采工作面长度达到1500米-3000米的问题，本发明涉及一种超长距工作面回采综采放顶采煤方法。本发明包括在工作面上下顺槽掘进走向长达可达3000米综采机组推进调向和沿倾向移动的精确控制沿空留巷设置蓄水沉砂池在上下顺槽4、5掘进到1500米左右时，通过布置联络巷6使上下顺槽4、5形成贯通，并设置2道风门10、11。采用支撑掩护式液压支架13的前探梁和护帮板结构特点，工作面强制推进过程中，采用走向和顺山沿倾向大板梁挑顶铺网控制漏顶技术安全通过构造断层。通过在车场安装移动变压器17、16向I部皮带机和无极绳绞车供电，在联络巷6上开口处安装一台移动变压器18对下顺槽5 二部皮带机、上顺槽4 二部无极绳绞车及工作面进行供电。解决超长距供电，并保证供电的可靠性和安全性。通过在联络巷6安设两道风门10、11，通过车场由上顺槽4轨道巷做进风巷，下顺槽5皮带巷做回风巷使工作面形成正规通风系统。本发明方法的技术优点
1、提高单面采出量，通过增加工作面走向长度，首先可以提高单个工作面的原煤采出量，避免因工作面布置距离短造成资源浪费，以及减少因为主要运输大巷距井田边界较远而再次开拓采区上下山增加巷道开拓费用，同时提高工作面服务年限，减少了工作面搬家次数，提高单个工作面设备的使用效率；
2、通过在工作面顺槽掘进期间改变方位角，可以最大程度的采出因井田边界不规则形成的三角煤；
3、为解决工作面排水问题，采用沿空留巷设置蓄水沉砂池，构筑沿空留巷的实际的效果是，尾巷可以维持长10米以上，宽约3. 0米，高约2. 5米的蓄水空间，涌水夹带的粗颗粒泥砂基本沉降至采空区一侧，水泵所抽的涌水经过分析，悬浮颗粒占90%以上。水泵很少被粗粒沉砂阻塞。另一方面，沿空留巷的空间，增大了工作面的蓄水能力，延长了工作面水灾事故应急时间。
在整个工作面回采期间，工作面设备处于干燥运行状态，采区没有发生淹机事故，矿井没有发生淹井事故，确保了矿井安全生产无事故奋斗目标的实现。
4、通过在工作面布置联络巷6贯通上下顺槽4、5，优化了运输、供电、排水等系统，各系统设备的投入，降底了生产成本。
图I :工作面布置图 图2 :工作面拐点示意图 图3 :工作面联络巷示意图 图4 :工作面供电示意图 图5 :工作面供风示意图
在图I-图5中1、副井2、主井3、风井4、上顺槽5、下顺槽6、联络巷7、拐点前工作面8、调整后工作面9、调斜扇形区域10、(1#)风门11、(2#)风门12、采煤机13、液压支架14、前后溜刮板输送机15、串车16、(1#)移动变压器(供一号无极绳绞车)17、(2#)移动变压器(供一号皮带机)18、(3#)移动变压器(供二部无极绳绞车、皮带机及工作面设备)
具体实施例方式分别掘进上下顺槽4、5至1500-3000米，当掘进到1500米左右时,在上下顺槽4、5开联络巷6。上顺槽4、5作为机械、材料、人员以及进风通道，下顺槽5按照伸缩式带式输送机，作为运输通道和回风巷。工作面在推进过程中遇到了工作面过拐点同时过联络巷6，工作面调架以及顶板压力大的困难，为解决以上困难采用扇形回采工艺，加大工作面伪斜角，降低工作面推进速度，在推进过程中，首先以下端头1-10架为第一组，先对此段工作面进行回采推进，完毕后，在将1-20架作为第二组向前推进，依次类推，分组推进，逐步扩大扇形9面积，顺利通过拐点，通过工作面伪斜角的调整，加大工作面与拐点处联络巷斜交角度，顺利解决了任意工作面调向和过联络巷6的难题。同时为确保调向时运输正常，预先拆除2部皮带，前置顺槽转载机搭接一部皮带机机尾，顺槽临时增设一台40型刮板输送机14解决原煤转载运输难题。当工作面下顺槽5处于下坡状态的区域时，在下顺槽5提前布置临时水仓，每隔50米在底板开掘尺寸为长X宽X高为2米X2米Xl米的水仓；顺槽下帮底板开掘断面为0. 3米X 0. 3米的水沟，在工作面转载机机尾用编织袋盛装浮煤和沉砂，砌筑临时水坝护住转载机尾，涌水经水沟导引至临时水仓，经过沉砂经过初次沉降后涌水抽出工作面，排至+965水平风井水沟内汇入+875中央水仓；
下顺槽5处于上坡和近水平状态的区域，下顺槽5尾巷的水将汇向采空区，水满后溢向转载机尾和后溜机头。随着工作面推进放顶，尾巷垮落后，采空区蓄水空间垮实，涌水水位迅速增高，严重时会从2号和3号液压支架尾梁处溢下，转载机机尾淹在涌水中，生产时出现拉水煤现象，将会给工作面安全生产带来严重的安全隐患。
因此，阻止下端头尾巷垮落是在这种地形条件下控制排水的技术关键。项目研究小组制订的方案是采用沿空留巷的方法来控制下端头尾巷的变形和垮落，维持断面基本形状。具体实施步骤是，在转载机尾留置空间，靠近下顺槽5上帮位置每隔十米打I. 5米X I. 5米的垛木支护接顶，在垛盘之间间隔5米打木点柱辅助支顶，垛木支护材料采用临时枕木。同时，利用编织袋装浮煤和碎矸，在尾巷上帮码墙，阻止采空区浮煤和碎矸滑向尾巷形成泥砂，每隔5-10米砌筑高I. 0米水坝阻止，涌水淹向转载机尾和后溜机头。
构筑沿空留巷的实际的效果是，尾巷可以维持长10米以上，宽约3. 0米，高约2. 5米的蓄水空间，涌水夹带的粗颗粒泥砂基本沉降至采空区一侧，水泵所抽的涌水经过分析，悬浮颗粒占90%以上。水泵很少被粗粒沉砂阻塞。另一方面，沿空留巷的空间，增大了工作面的蓄水能力，延长了工作面水灾事故应急时间。
为确保当工作面出现水灾等灾难时，工作面下顺槽5作业人员能及时撤离工作面，撤退到地势较高处，确保人员人身安全，解决工作面长距离掘进期间供风、运输、供电等难题，降底工作面设备材料投入成本，在工作面里程1700米处布置联络巷6 —个，通过联络巷6的布置，使工作面下顺槽5人员撤退距离由原先2900米减到1300米。同时上下顺槽4、5掘进期间，运输、供风、供电、排水等均从上顺槽4联络巷6开口处通过联络巷6分流至上下顺槽4、5，规范了各系统，节约电缆、排水管、风管等设备1700米。采用支撑掩护式液压支架13的前探梁和护帮板结构特点，工作面强制推进过程中，采用走向和顺山沿倾向大板梁挑顶铺网控制漏顶技术安全通过构造断层。工作面回采期间，在拐点前通过在车场安装移动变压器17、16向I部皮带机和无极绳绞车供电，在联络巷6上开口处安装I台移动变压器18对下顺槽4、5 二部皮带机、上顺槽2部无极绳绞车及工作面进行供电。工作面回采期间，通过在联络巷6安设两道风门10、11，通过车场由上顺槽4、5轨道巷做进风巷，下顺槽4、5皮带巷做回风巷使工作面形成正规通风系统，确保了工作面通风可靠。
权利要求
1.超长距工作面综采采煤方法，其特征是在煤层倾角22-26度，煤层厚度8米-12米，工作面开口距井田边界距离在3000米以上，可实现工作面上下顺槽4、5掘进走向长3000米。在超长综采工作面布置液压支架13、工作面前后溜刮板输送机14、大功率电牵引双滚筒割煤机12,在综米超长工作面运输巷布置顺槽转载输送机、破碎机、可伸缩带式输送机，综采工作面采用顺槽超长布置，即其回采长度可达3000米的布置； 在工作面掘进7米宽、2. 6米高的开切巷，在开切巷内安装液压支架13，支架前后顶梁下放安装刮板输送机14，所述的滚筒割煤机采用I台12，骑行在工作面前溜刮板输送机14挡煤侧齿条上，靠其行走齿与其咬合，通过电牵引采煤机12在前溜齿条上行走，割煤机滚筒对综采工作面煤壁进行截割，煤壁煤块经截割后落入前溜刮板输送机14上，运出工作面；工作面顶煤通过液压支架13注液撑起顶梁，对顶板施压，将顶煤破碎，支架13后梁降架，破碎的顶煤从架13后放煤口落入后溜刮板输送机14，由后溜刮板14将煤运至转载机，通过转载机、破碎机、皮带输送机将煤运出工作面。
2.根据权利要求I所述的超长工作面综采采煤方法，其特征在于，在联络巷6安设两道风门10、11，通过车场由上顺槽4轨道巷做进风巷，下顺槽5皮带巷做回风巷使工作面形成正规通风系统，走向长可达3000米。
3.根据权利要求I所述的超长工作面综采采煤方法，其特征在于，走向和沿倾向大板梁挑顶铺网控制漏顶的方法可以解决架前漏煤、架前煤壁片帮的现象，能顺利安全通过断层，沿空留巷布置蓄水沉砂。
全文摘要
本发明是一种超长距工作面综采采煤工艺，属煤炭开采技术领域。应用该工艺，综采工作面长度可达到1500-3000米。通过在开切巷内安装液压支架13，支架13前后顶梁下方安装刮板输送机14，滚筒割煤机12骑行在工作面前刮板输送机14挡煤侧齿条上，通过电牵引靠其行走齿驱动滚筒割煤机12在前溜齿条上行走，滚筒割煤机12对综采工作面煤壁进行切割，煤壁煤块经切割后落入前刮板输送机14，运出工作面；工作面顶煤通过液压支架13注液撑起顶梁，对顶板施压，将顶煤破碎，支架13后梁降架，破碎的顶煤从架13后放煤口落入后刮板输送机14，由后刮板14将煤运至转载机，通过转载机、破碎机、皮带输送机将煤运出工作面。
文档编号E21C41/16GK102704935SQ20121017574
公开日2012年10月3日 申请日期2012年5月31日 优先权日2012年5月31日
发明者刘少勇, 孟杰, 张少勇, 张磊, 朱徽, 李江, 贾光明, 黄辉龙 申请人:库尔勒金川矿业有限公司