一种智能开采条件下的煤矿生产系统的制作方法

本实用新型涉及矿井开采领域，具体为一种智能开采条件下的煤矿生产系统。

背景技术：

1954年英国人创建了长壁工作面综合机械化采煤工艺，掀起了世界煤炭生产的第一次技术革命。20世纪80年代，采煤技术与高新技术相结合，研制和使用了大功率、高强度、高可靠性机电一体化综采设备及监控技术，被称为煤炭工业的第二次技术革命。进入21世纪，国外煤矿智能开采追求“安全、高效、简单、实用、可靠、经济”的原则，美国、德国和澳大利亚的煤炭企业在综采工作面智能化的研究取得了一定的成功，通过采用互联网技术、采煤机记忆截割技术、电液控制技术和变频软启动技术等，在地质条件较为理想的中厚煤层实现了工作面3~5人的自动化割煤，并探索实现工作面无人的智能化开采。

我国在2009年前后也提出了煤矿生产实现智能化及无人开采的发展方向，但智能化开采技术与国外发达国家相比还有一定的差距。

经过10余年的努力，目前我国已建成了几十个无人开采的智能化采煤工作面，但生产系统依然沿用壁式体系的采煤方法，即工作面两端至少各有一条回采巷道，生产系统无任何改变。目前，煤矿采煤工作面的主要通风方式为u型通风、y型通风、w型通风、z型通风及h型通风。一个矿井至少要布置一条回风大巷用于回风，采煤工作面要布置回风巷，并单独设置有回风井，都是矿井的通风系统的主要参与者。

在已有的矿井生产模式中，给采煤工作面供风是必不可少的。通风主要是为了解决工作人员的呼吸，并排出部分有害气体和粉尘，使工作面环境变得更加有利。但是，由其引入的氧气给工作面带来了扬起煤尘、瓦斯爆炸、煤自燃发火、煤尘爆炸等灾害。传统的通风方式及回风大巷的布置，也使得人力物力造成了极大的占用。

但是随着无人开采的智能化采煤工作面出现，使得工作面的推进可以变为无人操作，这意味着无需再给工作面供风，极大地减小了由氧气引发的一系列灾害发生的可能性，并可节省开采风巷造成资源的浪费和相关工作的程序。矿井智能化开采的进程，是一个循序渐进的过程，现有的技术远达不到实现矿井的全智能开采所需的技术。所以要寻求一种新的智能开采条件下的矿井生产系统，来做矿井全智能化的先行者，给全智能化开采进行铺垫及发展。

技术实现要素：

本实用新型目的是提供一种智能开采条件下的煤矿生产系统，可以统筹现有技术并进行发展，并提出一种新型的工作面生产方式，改变原有依赖回风巷回风的方式，使矿井的生产系统在智能开采条件下变得更加合理。

本实用新型是采用如下技术方案实现的：

一种智能开采条件下的煤矿生产系统，包括主井、副井和平行设置的轨道大巷、运输大巷，所述主井和副井底端建设井底车场，所述井底车场通过设有风门将主井和副井内的气流隔开，所述轨道大巷通过主轨道石门与井底车场连接；所述运输大巷通过主运输石门与井底车场连接；所述轨道大巷通过采区轨道石门与轨道上山连接；所述运输大巷通过采区运输石门与运输上山连接；所述运输大巷的采区端部设有采区煤仓，所述采区轨道石门和采区运输石门位于采区下部车场，所述采区下部车场通过设立风门将运输上山和轨道上山内的气流隔开；所述运输上山和轨道上山经过掘进工作面后穿过待采区和开采区到达采区绞车房，所述开采区两侧为采煤工作面，所述待采区两侧为开切眼；两侧的采煤工作面分别通过运输顺槽ⅰ与采区中部车场ⅰ及运输上山、轨道上山连接；所述两侧的开切眼分别通过运输顺槽ⅱ与采区中部车场ⅱ及运输上山、轨道上山连接；运输顺槽ⅰ、运输顺槽ⅱ分别通过多个风门与运输上山、轨道上山内的风流隔开；所述掘进工作面与运输上山和轨道上山的交汇处设有采区中部车场，位于采区中部车场ⅲ前方的运输上山和轨道上山之间设有采区变电所。

本实用新型所述的智能开采条件下的煤矿生产系统，其矿井主要布置有：两个井筒，副井负责进风及人员、材料矸石、设备的提升，主井负责回风及煤的提升；两条大巷，轨道大巷负责进风及矸石材料和设备的运输，运输大巷负责回风及煤的运输。风流主要流经轨道上山和运输上山，在运输顺槽内布置多道风门对采煤工作面进行封闭，防止风流进入采煤工作面。采煤工作面不布置回风顺槽，运输顺槽为机轨合一运输，用于产煤、材料、矸石及设备的运输。

工作时，从采煤工作面采下的煤，经运输顺槽、运输上山到采区煤仓，装煤后经运输大巷、主运输石门运到井底车场，由主井提升至地面。新鲜风流从地面由副井进入井下，经主轨道石门、轨道大巷、采区轨道石门、轨道上山进入采区绞车房。后经运输上山、采区运输石门、运输大巷、主运输石门，由主井排至地面。不另设单独的回风大巷及回风井。采煤工作面和开切眼所需的材料、设备，用矿车从副井下放到井底车场，经主轨道石门、轨道大巷、采区轨道石门，由轨道上山提升至采区中部车场，然后进入运输顺槽，再运到采煤工作面和开切眼。采煤工作面回收的材料、设备和掘进工作面运出的矸石用矿车经由与运料系统相反的方向运至地面。采煤工作面不通风，工作人员通常情况下不进入工作面，负责远程的控制检修等。采煤工作面采用“l”型布置，不进行供风，故不设置回风巷，不留设保护煤柱。智能化采煤设备通过运输顺槽抵达开切眼的位置，进行割煤采煤工作。在采煤工作完成后，由预留的回撤通道撤离，经下个工作面的运输顺槽运送至开切眼的位置，进行下一阶段的采煤工作，下一工作面无需利用上一工作面的运输顺槽回风，故不留设保护煤柱。

相比现有技术，本实用新型所述的智能开采条件下的煤矿生产系统，具有如下优点：

1、取消了回风大巷、工作面回风巷及回风井的布置，以更为简洁的巷道系统，极大的减少了掘进量及维护工作。

2、不对采煤工作面供风，使得工作面的环境氧气含量低，以致满足不了瓦斯、粉尘的爆炸及煤自燃发火的条件，减小了一系列灾害的威胁，减少了工作面防灭火防爆炸的工作。

3、采煤工作面采用“l”型的布置形式，可以减少巷道的掘进量，并可开采更多的煤炭资源。

4、采煤工作面安全性得到了提高，实现无人操作，工作人员在井下负责远程操控及其他日常管理工作。

5、促进了目前传统矿井开采方式向全智能化开采迈进的进程。

本实用新型设计合理，具有很好的实际应用价值。

附图说明

图1表示煤矿生产系统整体布置示意图。

图2表示煤矿生产系统局部布置示意图。

图中：1-主井，2-副井，3-井底车场，4-主轨道石门，5-主运输石门，6-轨道大巷，7-运输大巷，8-采区轨道石门，9-采区运输石门，10-采区下部车场，11-采区煤仓，12-运输上山，13-轨道上山，14a-运输顺槽ⅰ，14b-运输顺槽ⅱ，15-采煤工作面，16-采空区，17-开切眼，18a-采区中部车场ⅰ，18b-采区中部车场ⅱ，18c-采区中部车场ⅲ，19-采区绞车房，20-掘进工作面，21-采区变电所，22-联络巷，24-风门，25-隔离门，26-回撤通道。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的具体实施例进行详细说明。

一种智能开采条件下的煤矿生产系统，如图1所示，包括主井1、副井2和平行设置的轨道大巷6、运输大巷7，主井1和副井2底端建设井底车场3，井底车场3通过设有风门24将主井1和副井2内的气流隔开。轨道大巷6通过主轨道石门4与井底车场3连接，运输大巷7通过主运输石门5与井底车场3连接。轨道大巷6通过采区轨道石门8与轨道上山13连接；运输大巷7通过采区运输石门9与运输上山12连接；运输大巷7的采区端部设有采区煤仓11，采区轨道石门8和采区运输石门9位于采区下部车场10，采区下部车场10通过设立风门24将运输上山12和轨道上山13内的气流隔开。运输上山12和轨道上山13经过掘进工作面20后穿过待采区和开采区到达采区绞车房19。开采区两侧为采煤工作面15，待采区两侧为开切眼17；两侧的采煤工作面15分别通过运输顺槽ⅰ14a与采区中部车场ⅰ18a及运输上山12、轨道上山13连接；两侧的开切眼17分别通过运输顺槽ⅱ14b与采区中部车场ⅱ18b及运输上山12、轨道上山13连接。运输顺槽ⅰ14a、运输顺槽ⅱ14b分别通过多个风门24与运输上山12、轨道上山13内的风流隔开。掘进工作面20与运输上山12和轨道上山13的交汇处设有采区中部车场ⅲ18c；位于采区中部车场ⅲ18c前方的运输上山12和轨道上山13之间设有采区变电所21。轨道大巷6、运输大巷7之间设有联络巷22；运输上山12和轨道上山13之间设有联络巷22；联络巷22设有风门24，用于隔开气流。

如图2所示，轨道上山13与运输顺槽ⅰ14a、运输顺槽ⅱ14b之间均设有隔离门25。待采区和开采区内均设有回撤通道26与各自的运输顺槽ⅰ14a、运输顺槽ⅱ14b连接。

上述智能开采条件下的煤矿生产系统，其矿井主要布置有：两个井筒，副井2负责进风及人员、材料矸石、设备的提升，主井1负责回风及煤的提升；两条大巷，轨道大巷6负责进风及矸石材料和设备的运输，运输大巷7负责回风及煤的运输。风流主要流经轨道上山13和运输上山12，在运输顺槽内布置多道风门对采煤工作面15进行封闭，防止风流进入采煤工作面。采煤工作面不布置回风顺槽，运输顺槽为机轨合一运输，用于产煤、材料、矸石及设备的运输。采煤工作面不通风，工作人员通常情况下不进入工作面，负责远程的控制检修等。采煤巷道少风量供风供氧，只维持生产人员的操作、检修设备等，专业人员佩戴氧气瓶等设备负责采煤工作面智能设备的检修等工作。工作面采用“l”型布置，在一个采煤工作面结束后，下一工作面无需利用上一工作面的运输顺槽回风，故不留设保护煤柱。而且“l”型无煤柱无通风工作面回采巷道布置系统，减少了巷道掘进量，提高了资源利用率。

具体应用时，矿井的生产系统布置如下：

（1）运煤系统：从采煤工作面15采下的煤，经运输顺槽14a、运输上山12到采区煤仓11，装煤后经运输大巷7、主运输石门5运到井底车场3，由主井1提升至地面。

（2）通风系统：新鲜风流从地面由副井2进入井下，经主轨道石门4、轨道大巷6、采区轨道石门8、轨道上山13进入采区绞车房19。后经运输上山12、采区运输石门9、运输大巷7、主运输石门5，由主井1排至地面。不另设单独的回风大巷及回风井。

（3）管运料排矸系统：采煤工作面15和开切眼17所需的材料、设备，用矿车从副井2下放到井底车场3，经主轨道石门4、轨道大巷6、采区轨道石门8，由轨道上山13提升至采区中部车场ⅰ18a和采区中部车场ⅱ18b，然后进入运输顺槽ⅰ14a和运输顺槽ⅱ14b，再运到采煤工作面15和开切眼17。

采煤工作面15回收的材料、设备和掘进工作面运出的矸石用矿车经由与运料系统相反的方向运至地面。

（4）排水系统：采煤工作面15的水经运输顺槽14a、运输上山12、采区运输石门9、运输大巷7、主运输石门5等巷道一侧的水沟自流到井底车场3的水仓，再由水泵房的水泵通过副井2中的排水管道排至地面。

（5）行人系统：工作人员由副井2进入井底车场3，在主运输石门5、运输大巷7、采区运输石门9、运输上山12至采区绞车房19的区间内到达所需的工作地点，待工作结束后原路返回至地表。

（6）供电系统：通过敷设在副井2中的高压电缆，矿井地面变电所向井下井底车场的中央变电所供所需等级的高压电；通过敷设在运输大巷和运输上山榜上的电缆，中央变电所向采区变电所供电，采区变电所向采煤工作面和掘进工作面等的各用电设备供电。

（7）采煤工作面的布置：采煤工作面采用“l”型布置，不进行供风，故不设置回风巷，不留设保护煤柱。智能化采煤设备通过运输顺槽抵达开切眼的位置，进行割煤采煤工作。在采煤工作完成后，由预留的回撤通道撤离，经下个工作面的运输顺槽运送至开切眼的位置，进行下一阶段的采煤工作。

（8）主井的布置：主井除负责煤的提升外，还负责整个矿井的回风。需在井口处设置主副通风机、防爆门、反风通道及其他安全保护装置。

应当指出，对于本技术领域的一般技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和应用，这些改进和应用也视为本实用新型的保护范围。