专利名称：厚煤层大采高工作面台阶煤壁采煤方法
技术领域：
本发明涉及一种厚煤层采煤方法，具体是一种厚煤层大采高工作面台阶煤 壁采煤方法。
背景技术：
在开采缓倾斜与倾斜厚煤层的现有技术中，主要采用分层开采、放顶煤开 采和大采高开采的采煤方法。在厚煤层大采高开采中，工作面煤壁的高度已由
原来的3.5m以下，增大到6m，由于煤壁高度的增加，所带来的最大问题是工 作面煤壁片帮和由片帮所引起的端面冒漏，而这一问题又极大地影响了在大采 高工作面的安全生产和采煤工序的正常进行，因此，限制了大采高开采技术的 推广应用。
以上所述现有技术中大采高工作面煤壁都是与煤层顶底板垂直的平直煤 壁。如果工作面的采煤机为单滚筒采煤机，采煤机上行或下行割顶煤，然后反 向割底煤，往返一次完成一个循环进度B，使工作面煤壁处于与煤层顶底板垂 直的平直状态。如果工作面的采煤机为双滚筒采煤机，则采煤机上滚筒割顶煤、 下滚筒割底煤，上行使工作面煤壁向前截割一个循环进度B，下行也使工作面 煤壁向前截割一个循环进度B，采煤机上、下行往返一回，完成工作面煤壁向 前截割两个循环进度2B，同样也使工作面煤壁处于与顶底板垂直的平直状态。 工作面的采高越大，平直煤壁的稳定性就越差。在现有技术中有四种防治工作 面煤壁片帮的方法
1) 使用液压支架的翻转式或伸縮式护帮板维护工作面煤壁和端面的稳定。
2) 通过在煤壁上安装可截割的护帮锚杆维护煤壁的稳定。
3) 通过在煤壁上钻孔，并向孔内压注浆(水泥浆或化学浆)固结煤壁。
4) 通过提高工作面支护系统的刚度和能力来提高煤壁的稳定。
然而，在目前厚煤层大采高工作面防治煤壁片帮的方法中，存在以下不足 和明显的缺陷
31) 液压支架护帮板的翻转或伸出不能与煤壁和端面顶板的暴露同步进行， 并且护帮板仅能对工作面煤壁的上部局部范围起到水平推力，作用不到大采高 工作面煤壁的中部和下部，因而，使用护帮板不能有效维护大采高工作面煤壁 和端面顶板的稳定。
2) 在煤壁上安装护帮锚杆和压注浆重新固结煤壁的方法，则存在的问题更 大。例如对于一个长200m，高5 7m的工作面煤壁来说，安装锚杆和注浆需 要很长时间，即在完成安装锚杆和注浆前，煤壁的剧烈变形和破坏已经基本结 束，这样就难以实现加固与煤壁和顶板的暴露同歩的要求，并且注浆加固的顶 板在工作面前方支承压力的剧烈作用下会重新破裂。更为严重的问题是，安装 锚杆和注浆施工人员要在5 7m高，且极易片帮、冒漏的煤壁和顶板下工作， 随时有生命危险，极为不安全。
3) 提高工作面支护系统的刚度和能力，将使支护系统的设备增大，成本也 会加大，虽然有利于煤壁的稳定，但其效果十分有限。
综上所述，现有技术对大采高工作面煤壁的作用存在着局部性、滞后性、 被动性、有限性和危险性，极大地限制了大采高开采技术的推广应用，也难以 发挥其高产高效作用。
发明内容
本发明的目的是克服了现有技术的不足和缺陷，是根据厚煤层大采高工作 面煤壁的结构与受力特点，提供了一种能够从根本上解决工作面煤壁片帮和端 面顶板冒漏，并可实现安全、高效生产的厚煤层大采高工作面台阶煤壁采煤方 法。
为实现上述目的本发明的技术方案是
一种厚煤层大采高工作面台阶煤壁采煤方法，在工作面内使用采煤机、液 压支架及刮板输送机进行机械化采煤，其特征是该工作面的煤壁是有一个台 阶的台阶煤壁，所述的台阶煤壁由台阶面、台阶面上煤壁与台阶面下煤壁构成; 所述的台阶煤壁在工作面推进过程中，台阶面上煤壁始终超前台阶面下煤壁。
所述的工作面的煤壁为一个台阶的台阶煤壁，所述台阶面上煤壁的高度小于或等于台阶面下煤壁的高度。
所述的厚煤层大采高工作面台阶煤壁釆煤方法，将所述的台阶煤壁改进为
本发明与现有技术比较，突出的实质性特点和显著的效果是
1、 煤壁片帮深度和片帮程度与煤壁的垂直高度呈非线性规律增加，降低了 大采高工作面煤壁的平直高度，使一个大高度平直煤壁改变成前后错开的两个 煤壁，台阶面上煤壁承受的顶板应力向下转移到了台阶面下煤壁的深处，作用 在煤壁上应力状态发生了变化，即由原来的煤壁浅表部的二向应力状态转变为 深部三向应力状态，同时释放了顶板传递给台阶面下煤壁的支承应力，使台阶 面下煤壁为无载荷煤壁，改善了大采高工作面煤壁的稳定性。
2、 当发生煤壁片帮和顶板端面冒漏，片帮或冒漏的煤和岩石会掉落在台阶 面上，或在台阶面上低位滑落，从而可以确保位于台阶面下煤壁前机道处的人 员和设备的安全，实现了安全、高效生产，有利于大采高开采技术的推广应用。
图1为本发明厚煤层大采高综采台阶煤壁采煤法示意图。
图2为图1的I一I剖视图。
图3为图i的n—n剖视图。
图中煤层顶板l、煤层底板2、台阶面3、台阶面下煤壁4、台阶面上煤 壁5、采煤机下滚筒6、采煤机上滚筒7、采煤机8、刮板输送机9、液压支架 10、垮落的矸石11、采煤机上滚筒加长轴12、采煤机下滚筒摇臂13、采煤机 上滚筒摇臂14、采煤机截深B、台阶面宽度b、台阶面下煤壁高度h,、台阶面 上煤壁高度h2、煤壁总高度H。
具体实施例方式
以下结合附图1、附图2和附图3对本发明作进一步的说明。
本发明厚煤层大采高工作面台阶煤壁采煤方法，包括如下
1)工作面煤壁设计为台阶形结构的煤壁，所述的台阶形结构的煤壁由台阶
面3、台阶面上煤壁5与台阶面下煤壁4构成；并根据工作面所开采煤层的赋存条件和开采技术条件，确定台阶面下煤壁高度h;，台阶面上煤壁高度h2，台 阶面的宽度b和工作面循环进度B,其中煤壁总高度t^ h工h2。
2) 使用采煤机8的上滚筒7沿煤层顶板1向煤壁前方沿工作面全长截割出 台阶面3上煤壁5高度h2、台阶面宽度b，这样就形成了台阶面上煤壁5、台阶 面下煤壁4和台阶面3，即形成所要求的台阶煤壁。
3) 形成所要求的台阶煤壁后，按照循环进度B，采煤机8上行或下行割煤。 上滚筒7沿煤层顶板1割煤高度h,，采煤机8的下滚筒6沿煤层底板2割煤高 度h:。
4) 在采煤机上行或下行割煤的过程中，滞后采煤机3 5m前移液压支架 10，移液压支架的距离为一个循环进度B。
5) 滞后采煤机5 10m向前推移刮板输送机9，刮板输送机9的推移距离 也为一个循环进度B。
6) 在割煤、移液压支架10和推移刮板输送机9的同时，刮板输送机也在 运煤，并在工作面按照正规循环作业方式进行采煤工作。
根据本发明厚煤层大采高工作面台阶煤壁稳定性原理，可以将所述的台阶
煤壁改进为向工作面前方倾斜的倾斜煤壁，倾斜煤壁的倾角a大于45。，小于 90° 。
本发明厚煤层大采高工作面台阶煤壁采煤方法，对采煤工作面设备的要求
是除了按照工作面的生产能力、煤层赋存的地质与顶板条件和开采技术条件， 选定工作面采煤机、液压支架和刮板输送机等设备外，在台阶煤壁工作面的采 煤机和液压支架，还必须满足台阶面上煤壁超前台阶面下煤壁所需要的割煤要 求，如果使用倾斜煤壁，还需要使采煤机的滚筒满足倾斜煤壁的要求，并使顶 板得到及时支护，同时循环作业方式与现有平直煤壁工作面相同，为了确保安 全采煤，工作面必须设有完善的煤矿安全生产所要求的瓦斯、粉尘、矿压等安 全监测监控系统。
权利要求
1、一种厚煤层大采高工作面台阶煤壁采煤方法，在工作面内使用采煤机、液压支架及刮板输送机进行机械化采煤，其特征是该工作面的煤壁是有一个台阶的台阶煤壁，所述的台阶煤壁由台阶面、台阶面上煤壁与台阶面下煤壁构成；所述的台阶煤壁在工作面推进过程中，台阶面上煤壁始终超前台阶面下煤壁。
2、 根据权利要求1所述的厚煤层大采高工作面台阶煤壁采煤方法，其特征 是所述的台阶煤壁的台阶面上煤壁的高度小于或等于台阶面下煤壁的高度。
3、 根据权利要求1所述的厚煤层大采高工作面台阶煤壁采煤方法，其特征 是将所述的台阶煤壁改进为向工作面前方倾斜的煤壁。
全文摘要
本发明涉及厚煤层大采高工作面台阶煤壁采煤方法，主要特点是工作面的煤壁是由台阶面、台阶面上煤壁与台阶面下煤壁组成台阶煤壁，所述的台阶煤壁在工作面推进过程中，台阶面上煤壁始终超前台阶面下煤壁；所述的台阶煤壁还可以改进为向工作面前方倾斜的倾斜煤壁。本发明改变了大采高工作面煤壁的承载高度，释放和向煤壁深处转移了顶板传递给煤壁的支承应力，使大采高工作面煤壁具有良好的力学稳定性，从而解决了大采高工作面煤壁片帮和由片帮导致的端面冒漏问题，实现了安全、高效生产，有利于大采高开采技术的推广和应用。
文档编号E21C41/00GK101498216SQ200910073898
公开日2009年8月5日 申请日期2009年3月6日 优先权日2009年3月6日
发明者康天合, 李义宝, 李建胜, 杨永康, 柴肇云, 东 王, 开 王 申请人:太原理工大学