一种类土质煤工作面全封闭采煤装置及其采煤方法与流程

本发明属于煤矿开采技术领域，具体涉及一种类土质煤工作面全封闭采煤装置及其采煤方法。

背景技术：

根据有关资料显示，在我国的一次消费结构中，煤炭占70％，到2050年仍将占50％以上，煤炭在相当长一段时期内将一直是我国居支配地位的主要能源。

随着开采深度与开采强度的不断增加，矿井开采技术条件更加复杂，顶板软、底板软、煤层软的问题逐渐凸显，尤其是在破碎的、松散的似土非土的类土质煤岩体工作面中，采场围岩的安全控制问题尤为突出，片、漏、冒事故时有发生，给工作面生产和管理带来了很大的安全隐患，大大降低了生产率。

目前国内常规的采煤方法是采用化学注浆材料来防治片帮和冒顶，使用常规的支架支护顶板，这种方法不但成本高，化学物质会对人体和环境产生危害，而且对于类土质煤工作面防治片帮和冒顶的效果也不是很好，工作面采煤的安全性得不到保证。

技术实现要素：

为解决上述方法中存在的问题，本发明提供一种成本低，可实现，安全高效的类土质煤工作面全封闭采煤装置，本发明还提供了采用上述采煤装置的采煤方法。

本发明采用的技术方案是：

一种类土质煤工作面全封闭采煤装置，包括液压支架、碳纤维网和采煤机，所述液压支架为支撑掩护式液压支架，所述液压支架包括顶梁、护帮板、伸缩梁、掩护梁、前立柱和后立柱，所述液压支架的上方铺设有所述碳纤维网，所述掩护梁的后部也采用所述碳纤维网覆盖住，且位于所述掩护梁后部的所述碳纤维网沿矸石的侧壁铺设，所述碳纤维网的一端固定在所述矸石的底部，所述碳纤维网的另一端从所述护帮板的前端下垂，并采用所述伸缩梁和所述护帮板将所述碳纤维网的下垂的部分顶在煤壁的工作面上，所述顶梁上设有滑轮，所述前立柱上设有手动绞盘，所述钢丝绳的一端固定在所述手动绞盘上，另一端穿过所述滑轮固定在下垂的所述碳纤维网的一端。

本发明所述的类土质煤工作面全封闭采煤装置，其中，所述碳纤维网为菱形碳纤维网，所述碳纤维网的Φ＝0.75mm，菱形边长为2～10cm。

本发明所述的类土质煤工作面全封闭采煤装置，其中，所述碳纤维网的抗拉强度σ_t＝2000MPa，ρ＝1750kg/m³。

本发明所述的类土质煤工作面全封闭采煤装置的采煤方法，其特征在于：包括以下步骤：

(a)所述采煤机工作前，先在所述液压支架的上方铺设所述碳纤维网，然后将所述掩护梁的后部也用所述碳纤维网覆盖，且位于所述掩护梁后部的所述碳纤维网沿所述矸石的侧壁铺设，所述碳纤维网的一端固定在所述矸石的底部，所述伸缩梁全部抵至所述煤壁的工作面，所述护帮板处于收回状态，使铺设在所述煤壁工作面的所述碳纤维网的一端从所述伸缩梁的前端下垂；

(b)铺网结束后，工作人员撤至所述前立柱和所述后立柱之间安全地点后，将所述护帮板打出并将所述碳纤维网顶住所述煤壁的侧壁，工作人员处于所述液压支架和所述碳纤维网形成的完全封闭环境内；

(c)所述采煤机工作时，收回所述伸缩梁和所述护帮板，用所述手摇绞盘将所述碳纤维网的端部拉回，使采煤机位于碳纤维网的下方；

(d)用所述采煤机的滚筒进行割煤，割煤后及时移动所述液压支架，使碳纤维网和液压支架同步前移，严禁抵网移架，移架完成后打出所述伸缩梁和所述护帮板将所述碳纤维网顶在所述煤壁的侧壁上；

(e)继续开采，重复以上步骤，完成一个工作面的开采。

本发明有益效果：

本发明所述的类土质煤工作面全封闭采煤装置，采用碳纤维网，液压支架联合支护；在液压支架上设有碳纤维网，采用伸缩梁和护帮板将碳纤维网顶在煤壁上，使得工作人员处于一种支架、顶板和煤壁全封闭状态，与顶板、煤完全隔离，防止破碎顶板在支架降架的过程中掉下来以及煤壁片帮时对工人的健康造成伤害；护帮板与碳纤维网联合作用对煤壁施加的力，面积更广，煤壁被保护的范围更大；同时，支架后部的碳纤维网也防止了冒落矸石对支架的损害，碳纤维网具有强度高，柔韧性好，耐腐蚀的优点，相比普通金属网支护效果更好，还可以重复回收使用。

本发明所述的类土质煤工作面全封闭采煤装置，所述碳纤维网的直径Φ＝0.75mm，菱形边长为2cm～10cm，抗拉强度σ_t＝2000MPa，ρ＝1750kg/m³，其优点是质量轻、抗拉强度大，使用时操作简单，能实现煤壁、顶板大块冒落矸石与采场的隔离，同时在使用中杜绝了电火花的产生。

本发明所述的类土质煤工作面全封闭采煤装置的采煤方法，采用伸缩梁和护帮板将碳纤维网顶在煤壁上，使得工作人员处于一种支架、顶板和煤壁全封闭保护环境下，煤壁得到了及时支护，避免了煤壁片帮的发生，同时工人的工作安全性得到了显著提高，能避免片、冒、漏事故的发生，碳纤维网质量轻操作简单，工作效率得到了提高。

附图说明

图1为本发明所述的采煤装置在不割煤时的结构示意图；

图2为本发明所述的采煤装置在割煤时的结构示意图。

图中：1-液压支架，11-顶梁，12-护帮板，13-伸缩梁，14-掩护梁，15-前立柱，16-后立柱，2-碳纤维网，3-煤壁，4-采煤机，41-滚筒，5-钢丝绳，6--矸石，7-手摇绞盘。

下面结合具体实施例和附图对本发明作进一步说明。

具体实施方式

一种类土质煤工作面全封闭采煤装置，包括液压支架1、碳纤维网2和采煤机4，碳纤维网2为菱形碳纤维网，碳纤维网2的直径Φ＝0.75mm，菱形边长为2cm，碳纤维网2的抗拉强度σ_t＝2000MPa，ρ＝1750kg/m³；液压支架1为支撑掩护式液压支架，液压支架1包括顶梁11、护帮板12、伸缩梁13、掩护梁14、前立柱15和后立柱16，液压支架1的上方铺设有碳纤维网2，掩护梁14的后部也采用碳纤维网2覆盖住，且位于掩护梁14后部的碳纤维网2沿矸石6的侧壁铺设，碳纤维网2的一端固定在矸石6的底部，碳纤维网2的另一端从护帮板12的前端下垂，并采用伸缩梁13和护帮板12将碳纤维网2的下垂的部分顶在煤壁3的工作面上，顶梁11上设有滑轮(图中未示出)，前立柱15上设有手动绞盘7，钢丝绳5的一端固定在手动绞盘7上，另一端穿过所述滑轮固定在下垂的碳纤维网2的远离矸石6的一端。

本实施例所述的类土质煤工作面全封闭采煤装置的采煤方法，包括以下步骤：

(a)采煤机4工作前，先在类土质工作面的液压支架1的上方铺设碳纤维网2，然后将掩护梁14的后部也用碳纤维网2覆盖，且位于掩护梁14后部的碳纤维网2沿矸石6的侧壁铺设，碳纤维网2的一端固定在矸石6的底部，伸缩梁3全部抵至煤壁3的工作面，护帮板2处于收回状态，使铺设在煤壁3工作面的碳纤维网2的一端从伸缩梁3的前端下垂，方便联网；

(b)铺网结束后，工作人员撤至液压支架1的前立柱15和后立柱16之间安全地点后，将护帮板12打出并将碳纤维网2顶住煤壁3的侧壁，工作人员处于液压支架1和碳纤维网2形成的完全封闭环境内；

(c)采煤机4工作时，收回伸缩梁13和护帮板12，用手摇绞盘7将碳纤维网2的端部拉回，使采煤机4位于碳纤维网2的下方；

(d)用采煤机4的滚筒41进行割煤，割煤后及时移动液压支架1，使碳纤维网2和液压支架1同步前移，严禁抵网移架，移架完成后打出伸缩梁13和护帮板12将碳纤维网2顶在煤壁3的侧壁上；

(e)继续开采，重复以上步骤，完成一个工作面的开采。

以上所述的实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案作出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。