一种机械化采煤方法与流程

本发明涉及到一种煤层开采技术，特别是一种机械化采煤方法。

背景技术：

我国的煤炭资源丰富，储存量大，且赋存多样化。根据我国煤层厚度划分，厚度0.8～1.3m属于薄煤层，小于0.8m属于极薄煤层，在我国煤炭储量中，薄煤层的可采储量约为60多亿吨，约占全国煤炭总储量的20％。但薄煤层的产量只占全国煤炭总产量的10.4％，而且这个比例还在呈逐步下降的趋势。其主要原因是，采运煤一体机械化程度低、工作面单产和效率低、掘进率高、开采成本高、工人劳动强度大。但是随着煤炭资源的减少，薄煤层和极薄煤层的开采显得越来越急迫，其最理想的开采方法就是采用无人开采技术，目前无人开采设备有刨煤机、滚筒式采运煤一体机、钻削式采煤，但此类设备能耗高、体积庞大、不适应极薄煤层。为此，经过本领域技术人员的努力，开发了一种刮板链式采运煤一体机，通过在部分刮板上设置截煤齿进行截煤，从而形成采运一体机结构。尽管该机可实现机械化采煤，但在煤层变厚时，其采净率低，在煤层变薄时，采煤阻力大，推进困难，能耗高，且矸石含量大，煤炭产品质量低。因此，需要对现有采运煤一体机进行进一步改进。

技术实现要素：

本发明的目的是针对现有技术的不足，提供一种机械化采煤方法，该方法通过具有升降和前后运动的复合运动轨迹的采运煤一体机，实现掏槽式采煤与耙煤式采煤相结合的采煤方式实现机械化采煤，可方便的适应煤层厚度变化要求，确保采净率和煤炭产品质量。

为实现前述目的，本发明采用如下技术方案。

一种机械化采煤方法，包括以下步骤：

第一步，工作面布置：包括在煤层的开切眼内布设采运煤一体机，并通过支护系统控顶，以形成初采工作面；其中，采运煤一体机由采运煤主机和悬臂结构支架构成，采运煤主机连接在支架自由端，支架自由端具有前后和摆动升降运动的复合运动轨迹，采运煤主机形成有掏槽采煤部和耙煤采煤部；

第二步，掏槽采煤：包括将采运煤主机调整至煤壁顶部，运行采运煤主机，并通过支架将采运煤主机向前推进进行掏槽式采煤，以在煤壁顶端形成煤槽，且煤槽深度不小于采运煤主机宽度；

第三步，耙煤式采煤：包括通过支架向下推压采运煤主机进行耙煤式采煤，直至煤槽下方煤炭开采完毕；

第四步，本煤层开采完成判断，是，则结束采煤，否，则执行下一步；

第五步，工作面推进：包括推进支护系统，重复执行第二步和第三步。

采用前述技术方案的本方法，通过采运煤一体机结构的采煤装置，实现机械化采煤，支护系统用于控顶和保持控顶高度，使采煤工作面具有足够的操作和运动空间，在完成一个步距或设定深度的采煤循环后，采运煤一体机随掩支护系统整体推移，进入下一个采煤循环，直至采煤结束。采煤过程是，首先在工作面煤壁上端掏出一个矩形煤槽；然后，向下推进采运煤主机形成耙煤式采煤，直至工作面煤壁被开采完成，然后推进至下一个工作面，继续进行掏槽和耙煤采煤循环，直至本煤层开采完毕。掏槽过程中，所有截煤齿依次参与截煤；耙煤开采过程中，主要由运行至下方的截煤齿采煤，前侧的截煤齿起辅助采煤作用。

优选的，在所述掏槽采煤的步骤中，在掏槽采煤前，还包括采运煤主机角度调整。以使主机在掏槽采煤时处于水平或倾斜状态，以满足煤层走向的角度和厚度变化要求。

优选的，在所述耙煤式采煤步骤中，还包括采运煤主机角度调整。以使主机在掏槽采煤时处于水平或倾斜状态，以满足煤层走向的角度和厚度变化要求。

为满足切槽深度大于采运煤主机宽度的情形，确保工作面内煤壁的煤炭被一次开采完成，因此，在耙煤式采煤步骤中，还包括水平推进采运煤主机。

本发明的有益效果是，采煤基于具有升降运动和前后移动的复合运动采运煤主机进行，其煤层回采率高，煤炭产品中矸石少，质量好。

附图说明

图1是实现本发明方法的流程框图。

图2是实现本发明方法采用的第一种结构形式采运煤一体机的结构示意图。

图3是实现本发明方法采用的第二种结构形式采运煤一体机的结构示意图。

图4是实现本发明方法采用的第三种结构形式采运煤一体机的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步的说明，但并不因此将本发明限制在所述的实施例范围之中。

参见图1，一种机械化采煤方法，包括以下步骤：

第一步，工作面布置：包括在煤层的开切眼内布设如图2或图3所示的采运煤一体机，并通过支护系统控顶，以形成初采工作面；其中，采运煤一体机由采运煤主机和悬臂结构支架构成，采运煤主机连接在支架自由端，支架自由端具有前后和摆动升降运动的复合运动轨迹，采运煤主机形成有掏槽采煤部和耙煤采煤部；

第二步，掏槽采煤：包括将采运煤主机调整至煤壁顶部，运行采运煤主机，并通过支架将采运煤主机向前推进进行掏槽式采煤，以在煤壁顶端形成煤槽，且煤槽深度不小于采运煤主机宽度；其中，采用图2所述采运煤一体机时，煤槽深度大致等于采运煤主机宽度；采用图3所述采运煤一体机时，煤槽深度大于或等于采运煤主机宽度；

第三步，耙煤式采煤：包括通过支架向下推进采运煤主机进行耙煤式采煤，直至煤槽下方煤炭开采完毕；

第四步，本煤层开采完成判断，是，则结束采煤，否，则执行下一步；

第五步，工作面推进：包括推进支护系统，重复执行第二步和第三步。

其中，在掏槽采煤前和耙煤式采煤过程中，还包括采运煤主机角度调整；以使采运煤主机在掏槽采煤和耙煤式采煤时的姿态，满足煤层走向的角度和厚度变化要求；另外，当采用图3所述采运煤一体机时，且在掏出的煤槽深度大于采运煤主机宽度时，还需水平推进采运煤主机。

参见图2，本方法所采用的第一种结构形式的采运煤一体机，由采运煤主机和支架构成，采运煤主机通过机架1、牵引链4、多个输送链板2，以及分布在输送链板2上的截煤齿3构成采运一体结构；所述支架呈可调节的悬臂结构，支架自由端具有前后和摆动升降运动的复合运动轨迹，支架自由端与所述机架1连接；所述输送链板2具有伸出所述机架1前墙板的悬伸段，该悬伸段沿机架1高度向机架1的隔挡1a方向延伸；部分所述输送链板2上设有至少一截煤齿3，连续数个设有截煤齿3的输送链板2构成一组，任意一组中的截煤齿3分布在输送链板2的两相邻边上，设有截煤齿3的相邻输送链板2上的截煤齿3在采煤工作面的横截面上相互错位。位于链板2前端的截煤齿3构成掏槽采煤部的主体部分，位于链板2主体上的截煤齿3构成掏槽采煤部的辅助部分；以通过水平推动采运煤主机在煤壁上形成矩形煤槽；链板2运行至机架1下部时，链板2主体上的截煤齿3构成耙煤式采煤部的主体部分，位于链板2前端的截煤齿3构成耙煤式采煤部的辅助部分；以通过下压采运煤主机形成耙煤式采煤。

其中，支架包括构成伸缩结构的主体段5和伸缩段6，主体段5和伸缩段6之间设有第一液压缸7，主体段5的自由端通过第一固定支座8铰接，主体段5中部铰接有第二液压缸9，第二液压缸9通过第二固定支座10铰接；伸缩段6与所述机架1通过枢轴11铰接，伸缩段6与所述机架1之间设有角度调整机构。该角度调整机构由蜗轮蜗杆副构成，以通过驱动蜗杆转动实现蜗轮转动，从而实现角度调整。蜗轮22固定在机架1上并与枢轴11同轴线，蜗杆23设置在伸缩段6上，并通过步进电机或伺服电机24形成电力驱动。机架1呈h形，机架1通过所述隔挡1a分隔成上下对称的矩形槽结构；所述输送链板2上设有滚柱12，滚柱12与所述隔挡1a形成滚动连接。机架1的两个内侧面上设有第一耐磨条13，两侧的第一耐磨条13用于对所述输送链板2形成横向窜动限制。输送链板2通过两端的第一耐磨条13限制其横向窜动，机架1前侧面上设有第二耐磨条14，第二耐磨条14用于对所述输送链板2的悬伸段形成横向支撑；其中，第一耐磨条13和第二耐磨条14均采用半圆形钢条，并焊接在机架1上，其通过圆弧面与输送链板2抵接。所述支架通过支护系统设置，支护系统具有自行走结构，并通过液压支柱15设有支护顶板16，液压支柱15固定连接在支护底座17上；支护系统包括侧挡板21，侧挡，21固定连接在所述机架1上。

本采运煤一体机中，第一耐磨条13和第二耐磨条14也可采用圆形钢条。

参见图3，本方法所采用的第二种结构形式的采运煤一体机，与第一种结构形式的采运煤一体机基本相同，所不同之处仅仅在于，侧挡板由相互错位的上挡板18和下挡板19构成伸缩结构，上挡板18固定连接在所述支护顶板16上，下挡板19固定连接在所述支护底座17上。

参见图4，本方法所采用的第三种结构形式的采运煤一体机，与第一种结构形式的采运煤一体机基本相同，所不同之处仅仅在于，角度调整机构通过角度调整液压缸25驱动形成角度调整，该角度调整液压缸25两端分别铰接在机架1和支架的伸缩段6上。

以上详细描述了本发明的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术人员无需创造性劳动就可以根据本发明的构思作出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本发明的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。