一种块煤开采方法
【专利摘要】本发明公开了一种块煤开采方法，包括以下步骤：一、煤层超前预裂：沿煤层工作面推进方向，由近至远对需开采煤层进行工作面超前预裂；二、预裂煤层开采：由近至远对经超前预裂后的煤层进行开采，开采过程中同步对液压支架的支护力进行调节；过程如下：201、煤层开采：采用采煤机对当前采煤工作面进行开采，开采时采用的割煤方式为单向割煤方式；202、液压支架支护及工作阻力调节；203、按照步骤201至202中所述的方法，进行下一循环的煤层开采；204、多次重复步骤203，直至完成需开采煤层的全部开采过程。本发明方法步骤简单、设计合理且简单易行、使用效果好，能有效提高综采工作面的块煤率和回收率。
【专利说明】一种块煤开采方法
【技术领域】
[0001]本发明属于煤层开采【技术领域】，尤其是涉及一种块煤开采方法。
【背景技术】
[0002]由于块煤生产受煤层自身强度、地质条件、采煤工艺、转载过程等诸多因素影响，产量只占原煤总产量的10%~30%左右。在煤炭运输过程中，由于转载点落差和落煤方式的不同，造成块煤跌落时相互碰撞冲击，使块煤损失严重，块煤率在运输过程中下降20%~30%以上。因此，现有综采工作面开采工艺条件下造成煤体过度粉碎，全矿的生产块煤率低下。据统计，现有煤矿全矿的块煤生产率不到15%，粉煤生产率为85%左右。粉煤价格最低，主要销往电厂，块煤价格是粉煤的2倍以上，市场销售前景好，且不同规格的块煤价格差价在100元/吨~150元/吨，详见表1:
[0003]表1原煤销售价格表
[0004]
【权利要求】
1.一种块煤开采方法，其特征在于该方法包括以下步骤: 步骤一、煤层超前预裂:沿煤层工作面推进方向，由近至远对需开采煤层进行工作面超前预裂； 步骤二、预裂煤层开采:步骤一中对需开采煤层进行工作面超前预裂过程中，由近至远对经超前预裂后的煤层进行开采，且开采过程中同步对液压支架的支护力进行调节；实际进行开采时，过程如下: 步骤201、煤层开采:采用采煤机对当前采煤工作面进行开采，开采时采用的割煤方式为单向割煤方式； 步骤202、液压支架支护及工作阻力调节:步骤201中当前采煤工作面的开采工作完成后，采用液压支架及时对采煤工作面端面进行支护；支护完成后，通过减小所述液压支架的工作阻力，使当前采煤工作面前方的煤层在所述采煤工作面顶板压力作用下进一步被压裂破碎； 步骤203、按照步骤201至步骤202中所述的方法，进行下一循环的煤层开采； 步骤204、多次重复步骤203，直至完成需开采煤层的全部开采过程。
2.按照权利要求1所述的一种块煤开采方法，其特征在于:步骤一中对需开采煤层进行超前预裂时，采用深孔预裂爆破方法或水压致裂方法进行超前预裂，其中深孔预裂爆破方法为二氧化碳预裂或炸药爆破。
3.按照权利要求1或2所述的一种块煤开采方法，其特征在于:步骤201中所述采煤机上安装有用于在煤壁上切割微型切槽的切槽件，所述微型切槽为平直矩形槽且其沿煤壁的长度方向布设； 所述切槽件为安装在所述采煤机的滚筒上的螺旋切割装置(12)或高压水射流切割装置； 步骤201中煤层开采过程中，采用所述切槽件在煤壁上切割一道或两道所述微型切槽，两道所述微型切槽呈平行布设。
4.按照权利要求1所述的一种块煤开采方法，其特征在于:步骤一中对需开采煤层进行超前预裂时，采用二氧化碳预裂与水压致裂相结合的方法进行超前预裂，且由近至远分多个节段进行超前预裂，多个所述节段的超前预裂方法均相同；其中，对任一个节段进行超前预裂时，过程如下: 步骤101、钻孔:在步骤201中当前采煤工作面前方50m~150m位置处钻取预裂钻孔，所述预裂钻孔的数量为一个或多个；所述预裂钻孔的钻进方向与当前采煤工作面呈平行和/或垂直布设；所述预裂钻孔的长度为50m~150m ； 其中，钻取与当前采煤工作面呈垂直布设的所述预裂钻孔时，先在钻孔位置处掘进施工一个硐室，再通过硐室钻取所述预裂钻孔； 步骤102、二氧化碳预裂:先在步骤101中所钻的各预裂钻孔内均安装二氧化碳预裂器并进行封孔，封孔长度8m~IOm ;之后起爆，对所述需开采煤层进行预裂； 步骤103、注水管安装:步骤102中二氧化碳预裂完成后，在各预裂钻孔内均安装高压注水管，并进行 封孔且封孔长度为8m~IOm ； 步骤104、水压致裂:通过所述高压注水管向各预裂钻孔内注水，进行水压致裂；此时，完成当前节段的超前预裂过程；步骤105、按照步骤101至步骤104中所述的方法，对下一节段进行预裂； 步骤106、多次重复步骤105，直至完成所述需开采煤层的全部超前预裂过程。
5.按照权利要求3所述的一种块煤开采方法，其特征在于:当所述采煤机为单滚筒采煤机时，步骤201中采用单向割煤方式进行开采过程中，先进刀进行割煤，且回程过程中采用所述切槽件在煤壁上切割一道所述微型切槽；当所述采煤机为双滚筒采煤机时，所述采煤机的两个所述滚筒分别为前滚筒(6)和后滚筒(9)，所述前滚筒(6)和/或后滚筒(9)上安装有所述切槽件；步骤201中采用单向割煤方式开采过程中，先进刀进行割煤，且回程过程中采用所述切槽件在煤壁上切割一道或两道所述微型切槽。
6.按照权利要求3所述的一种块煤开采方法，其特征在于:所述螺旋切割装置(12)为螺旋钻头，所述螺旋钻头的直径为80mm~120mm且其长度为700mm~900臟，采用螺旋切割装置(12)所切割微型切槽的槽宽和槽深分别为80mm~120mm和700mm~900mm ； 采用所述高压水射流切割装置所切割微型切槽的槽宽和槽深分别为20mm~50mm和20mm ~50mm。
7.按照权利要求1或2所述的一种块煤开采方法，其特征在于:步骤201中所述采煤机的滚筒上所设置螺旋叶片(13)的数量
8.按照权利要求1或2所述的一种块煤开采方法，其特征在于:步骤201中所述采煤机为双滚筒采煤机；开采之前，先对开采工艺参数进行设定，其参数设定过程如下: 步骤1、滚筒转速设定:当步骤一中所述需开采煤层为层厚为0.Sm~1.5m的薄煤层时，滚筒转速为50r/min~70r/min ;当所述需开采煤层为层厚为1.5m~3.5m的中厚煤层时，滚筒转速为30r/min~50r/min ;当所述需开采煤层为层厚为3.5m以上的厚煤层时,滚筒转速为20r/min~30r/min ； 步骤I1、牵引速度设定:将所述双滚筒采煤机的牵引速度设定为3m/min~6m/min ；步骤II1、切削厚度设定:将所述双滚筒采煤机滚筒的切削厚度设定为40mm~80mm ；步骤IV、滚筒旋转方向设定:所述双滚筒采煤机前后两个滚筒的旋转方向相反，两个所述滚筒分别为前滚筒(6)和后滚筒(9),其中前滚筒(6)的旋转方向为顺时针旋转,所述后滚筒(9)的旋转方向为逆时针旋转； 步骤V、截割深度设定:将所述双滚筒采煤机滚筒的截割深度设定为50mm~IOOmm ； 步骤201中进行预裂煤层开采时，按照步骤I至步骤V中所设定的开采参数进行开米。
9.按照权利要求4所述的一种块煤开采方法，其特征在于:步骤101中所述预裂钻孔与水平方向之间的夹角不大于20°，所述预裂钻孔的孔径为Φ65πιπι~Φ105πιπι且其长度为80m~150m ;步骤102中在所述预裂钻孔内安装所述二氧化碳预裂器时，各预裂钻孔内均沿中心轴线方向由前至后安装多个所述二氧化碳预裂器，所述二氧化碳预裂器的长度为1.5m~2.5m且其直径为Φ 50mm~Φ 55mm,所述二氧化碳预裂器内所注入二氧化碳为0.5kg~1.2kg的液态二氧化碳；步骤104中进行水压致裂时，注水压力控制在8MPa~ lOMpa，注水渗透半径为9m~11m，各预裂钻孔的注水时间为8天~10天，各预裂钻孔的总注水量为556m3~600m3，且注水流量为0.3m3/h~2.0m3/h。
10.按照权利要求4所述的一种块煤开采方法，其特征在于:步骤101中所钻取预裂钻孔均为与当前采煤工作面呈平行布设的钻孔；步骤一中采用二氧化碳预裂与水压致裂相结合的方法进行超前预裂时，每个预裂节段的长度为IOm~15m。
【文档编号】E21C25/60GK103939101SQ201410178556
【公开日】2014年7月23日 申请日期:2014年4月29日 优先权日:2014年4月29日
【发明者】邓广哲 申请人:西安科技大学