一种急倾斜煤层的开采系统和开采方法与流程

本发明属于煤矿开采，涉及一种煤层的开采系统和开采方法，尤其涉及一种急倾斜煤层的开采系统和开采方法。

背景技术：

1、急倾斜煤层是指倾角大于45°的煤层，广泛分布于国内主要产煤区，大约占国内煤炭总储量的15%至20%，但是，由于急倾斜煤层的煤层倾角大且多为不稳定的复杂煤层，导致此类煤层的开采难度极大。因此，发明一种开采系统和开采方法，用于开采急倾斜煤层对于我国能源供应与生产具有重要意义。

2、传统的煤层综合机械化开采系统中是将回风平巷、运输平巷与煤层综采工作面夹角设置为90°直角，设置回风平巷、运输平巷与运输上山（巷道）的夹角为锐角，运输难度大，不适合在倾角较大的煤层中应用。

3、传统的急倾斜煤层综合机械化开采技术在实际应用中已经取得了良好的社会效益并取得了一系列成果，但是由于传统开采技术的开采效率低，在推进过程中，倾斜的采煤工作面会产生采煤工作面飞矸、刮板输送机和液压支架受重力作用向采煤工作面下端头滑动等问题，安全隐患大，严重危害煤矿工人生命安全和生产效益，已经无法满足更高的综合产效提升的需求。

4、因此，有必要提供一种开采系统与开采方法，以促进急倾斜煤层的综合开采产效提高。

技术实现思路

1、本发明目的在于提供一种急倾斜煤层的开采系统和开采方法,以解决现有技术的开采效率低、安全隐患大综合产效低的技术问题。

2、为实现上述目的，本发明的所采取的技术方案是：

3、一种急倾斜煤层的开采系统，包括设置在真倾角为α的煤层内的回风平巷、运输平巷、回风上山、运输上山及采煤工作面，所述回风平巷的一端与回风上山连通，另一端与采煤工作面的上端头连通，所述运输平巷的一端与运输上山连通，另一端与采煤工作面的下端头连通，所述回风平巷沿煤层走向方向水平设置，所述运输平巷沿煤层走向方向水平设置；

4、所述采煤工作面上设置有门式液压支架、水力采煤机构及搪瓷溜槽，所述门式液压支架设置在所述采煤工作面的顶板与底板之间；

5、所述水力采煤机构、搪瓷溜槽设置在门式液压支架支撑掩护范围内，水力采煤机构的工作端指向采煤工作面的煤壁，搪瓷溜槽沿煤壁根部铺设、位于所述水力采煤机构下方，搪瓷溜槽与门式液压支架的底梁之间通过液压支架相连接，所述搪瓷溜槽的出料端与采煤工作面下端头处的运输平巷连通。

6、所述采煤工作面的煤壁与所述回风平巷的夹角大于90°、与所述运输平巷的夹角小于90°。

7、所述门式液压支架包括多个门式单体液压支架组成，所述门式单体液压支架沿煤层的伪俯斜方向设置。

8、所述水力采煤机构包括高压水枪及行走部，所述行走部与门式液压支架始终保持相衔接的支护状态，所述高压水枪架设在所述行走部上，高压水枪的喷射口与煤壁垂直。

9、所述采煤工作面的上端头与回风平巷连接处设置有组装门式液压支架的装配站，所述采煤工作面下端头与运输平巷连接处设置有拆卸门式液压支架的拆卸站，所述采煤工作面的门式液压支架范围内设置有运输门式液压支架的运输轨道和设置在运输轨道上的轨道小车，所述轨道小车上安装滑动机构和锁止机构，便于门式液压支架上山运输。

10、所述采煤工作面的回采方向沿急倾斜煤层的走向推进，煤壁推进方向沿伪俯斜方向推进，所述采煤工作面回采方向与煤壁推进方向之间夹角为θ，所述0°≤ θ≤ α。

11、所述伪俯斜方向与水平面线之间的夹角为伪倾角 β，其中：

12、

13、一种急倾斜煤层的开采方法，所述开采方法包括，

14、a、在急倾斜煤层的待开采区域，沿煤层走向方向水平布置运输平巷和回风平巷，在运输平巷与回风平巷之间掘开切眼，形成与运输平巷夹角小于90°的采煤工作面；

15、b、在采煤工作面上铺设门式液压支架，在门式液压支架的支撑掩护范围内设置水力采煤机构及搪瓷溜槽，在采煤工作面上端头与回风平巷连接处设置装配站，在采煤工作面下端头与运输平巷连接处设置拆卸站，在采煤工作面门式液压支架范围内设置运输门式液压支架的轨道小车及运输轨道；

16、c、水力采煤机构的高压水枪在行走部的带动下，由采煤工作面的上端头至下端头垂直喷射煤壁，喷射出的高压水流冲击破碎煤壁，得到煤水混合物，开采出的煤水混合物落至搪瓷溜槽内，沿搪瓷溜槽自溜至与采煤工作面下端头相连接的运输平巷中，煤水混合物经过脱水筛等机械进行煤水分离，经过煤水分离后的煤炭经过运输平巷，进入运输上山，然后运出；

17、d、在门式液压支架随水力采煤工作的进行而移架的过程中，煤壁在水力采煤机构的作用下沿伪俯斜方向推进，对应的门式单体液压支架随煤壁的推进而向伪俯斜方向推进，当水力采煤完成一刀后（即从采煤工作面的上端头始至下端头止完整切割一次），设置在采煤工作面下端头的门式单体液压支架受重力影响滑至运输平巷，利用拆卸站将此门式单体液压支架拆卸；

18、e、拆下的门式单体液压支架放置在轨道小车上，轨道小车沿运输轨道将拆下的门式单体液压支架运输至采煤工作面上端头与回风平巷连接处的装配站，在装配站将运输至此的门式单体液压支架进行再次组装，使其对采煤工作面进行再次支护。

19、采用上述技术方案所产生的有益效果在于：

20、本发明提供的一种急倾斜煤层的开采系统和开采方法，通过将运输平巷及回风平巷沿煤层走向水平布置，与传统的急倾斜煤层中回风平巷和运输平巷与煤层综采工作面的夹角呈90°直角，与运输上山的夹角呈锐角相比，本发明中的方案更加适合在急倾斜煤层中使用，有效降低设备搬运、运输的难度，缩短设备的搬运、运输时间，提高开采系统在设置过程中的效率；

21、通过沿煤层走向方向水平设置回采方向，沿伪俯斜方向推进煤壁，能够与传统的倾斜煤层综采工作面最大程度保持一致，从而能够最大程度的降低资金投入；

22、另外，利用水力采煤机构对煤层进行开采，配合利用搪瓷溜槽运输开采出的煤水混合物，相比于传统的刮板输送机和滚筒采煤机等开采设备，本发明中的方案开采效率更高，并且在搪瓷溜槽运输煤水混合物过程中，煤水混合物受其自身重力的作用，能够进一步加快运输速度。

23、进一步的，本发明中采用多个门式单体液压支架，通过在采煤工作面上端头处的装配站和下端头处的拆卸站之间设置运输轨道及轨道小车，相比于传统的急倾斜煤层开采中液压支架的运输线路需要通过运输平巷、上山巷道和回风平巷，有效缩短了轨道小车的运输路程，从而缩短门式液压支架的时间，进一步从整体上提高了开采系统的装配速度，从而从整体上提高了开采效率。

24、本发明通过调整巷道布置方向、采煤工作面的推进方向、以及优化液压支架的类型及运输线路，降低了煤矿开采过程中的安全隐患，有效提高了急倾斜煤层的综合产效，对急倾斜煤矿的开采起到了显著的促进作用。

技术特征：

1.一种急倾斜煤层的开采系统，包括设置在真倾角为α的煤层内的回风平巷(2)、运输平巷(3)、回风上山(4)、运输上山(5)及采煤工作面，所述回风平巷(2)的一端与回风上山(4)连通，另一端与采煤工作面的上端头连通，所述运输平巷(3)的一端与运输上山(5)连通，另一端与采煤工作面的下端头连通，其特征在于：所述回风平巷(2)沿煤层走向方向水平设置，所述运输平巷(3)沿煤层走向方向水平设置；

2.根据权利要求1所述的一种急倾斜煤层的开采系统，其特征在于：所述采煤工作面的煤壁(6)与所述回风平巷(2)的夹角大于90°、与所述运输平巷(3)的夹角小于90°。

3.根据权利要求1所述的一种急倾斜煤层的开采系统，其特征在于：所述门式液压支架(8)包括多个门式单体液压支架组成，所述门式单体液压支架沿煤层的伪俯斜方向设置。

4.根据权利要求1所述的一种急倾斜煤层的开采系统，其特征在于：所述水力采煤机构包括高压水枪(11)及行走部(12)，所述行走部(12)与门式液压支架(8)始终保持相衔接的支护状态，所述高压水枪(11)架设在所述行走部(12)上，高压水枪(11)的喷射口与煤壁(6)垂直。

5.根据权利要求1所述的一种急倾斜煤层的开采系统，其特征在于：所述采煤工作面的上端头与回风平巷(2)连接处设置有组装门式液压支架(8)的装配站，所述采煤工作面下端头与运输平巷(3)连接处设置有拆卸门式液压支架(8)的拆卸站，所述采煤工作面的门式液压支架(8)范围内设置有运输门式液压支架(8)的运输轨道(13)和设置在运输轨道(13)上的轨道小车(14)，所述轨道小车上安装滑动机构和锁止机构，便于门式液压支架(8)上山运输。

6.根据权利要求1所述的一种急倾斜煤层的开采系统，其特征在于：所述采煤工作面的回采方向(15)沿急倾斜煤层的走向(17)推进，煤壁推进方向(16)沿伪俯斜方向推进，所述采煤工作面回采方向(15)与煤壁推进方向(16)之间夹角为θ，所述0°≤θ≤α。

7.根据权利要求6所述的一种急倾斜煤层的开采系统，其特征在于：所述伪俯斜方向与水平面线(18)之间的夹角为伪倾角β，其中：

8.一种急倾斜煤层的开采方法，其特征在于：

技术总结
本发明涉及一种急倾斜煤层的开采系统，包括设置在真倾角为α的煤层内的回风平巷、运输平巷、回风上山、运输上山及采煤工作面，回风平巷的一端与回风上山连通，另一端与采煤工作面的上端头连通，运输平巷的一端与运输上山连通，另一端与采煤工作面的下端头连通，回风平巷沿煤层走向方向水平设置，运输平巷沿煤层走向方向水平设置；采煤工作面上设置有门式液压支架、水力采煤机构及搪瓷溜槽，门式液压支架设置在所述采煤工作面的顶板与底板之间；水力采煤机构、搪瓷溜槽设置在门式液压支架支撑掩护范围内，水力采煤机构的工作端指向采煤工作面的煤壁，搪瓷溜槽位于所述水力采煤机构下方，搪瓷溜槽的出料端与采煤工作面下端头处的运输平巷连通。

技术研发人员：王晓明,李海,张步勤,王金涛,赵小龙,刘帅,高文龙
受保护的技术使用者：冀中能源峰峰集团有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15