[发明专利]用于在地下环境内开采材料的方法和设备

说明书

技术领域

本发明广义上涉及用于在地下环境内开采材料的方法和设备。

背景技术

当前利用各种不同的方法在地下环境内开采材料，例如煤层中的煤。典型地，形成有隧道，隧道可包括通向待开采矿物的多条支路。然后，工人和机器穿过隧道以开采材料。因此，必需用锚杆或其它支撑元件稳固隧道，从而可使工人和机器安全通过。另外，隧道必需具有大到足以工人和机器可便利地通过的宽度和高度。

隧道的尺寸还受材料层厚度、通风要求、所用的采掘方法、地质条件及其它条件的影响。典型的隧道可具有5至6m量级的宽度和2至4m的高度。

用于在地下环境内采煤的方法示例包括“长壁开采法(Longwall)”、“房柱式开采法(Board and Pillar)”以及较少程度使用的“旺格维利开采法(Wongawilli)”。

在地下形成诸如“巷道”的隧道的最大成本之一是支撑隧道的成本。因此，对于大多数地下矿井经济成效的限制因素是被稳固隧道面积与可采掘材料之比。公知方法在此方面具有缺点，并且需要技术进步。

发明内容

在第一方面，本发明提供一种用于在地下环境内开采材料的方法，所述方法包括如下步骤：

在地下巷道内或邻近处定位结构，使得该结构在经由耦接到该结构的一系列构件将截割头抵压材料时提供反作用力，地下巷道适于人员通过以及输送机器和移除的材料；

定位截割头和一系列构件，使得该结构在经由一系列构件将截割头抵压材料时提供该反作用力；以及

利用截割头和一系列构件形成突伸至材料的多个支路隧道部分，包括在支路隧道部分的形成之间重新定位截割头和一系列构件。

定位结构的步骤典型地包括在地下巷道内定位结构。

所形成的支路隧道部分中的至少一个典型地具有超过50m的长度。

各构件典型地是刚性梁区段，例如刚性的“推梁(push beam)”区段，因此所述一系列构件典型地为一系列刚性梁区段。

所述方法还可包括形成地下巷道的步骤。

典型地通过形成支路隧道部分而无需人员通过所形成的支路隧道部分的至少大部分长度从而来开采材料。

在一个具体实施方式中，所述方法实施为无需人员深入支路隧道部分就形成支路隧道部分并开采材料。典型地，仅需要一系列构件、截割头、相关的机器以及消耗品深入支路隧道部分。

在本发明的一个具体实施方式中，无需定位任何支撑元件或锚杆就形成支路隧道部分中的至少一个，典型地为所有所形成的支路隧道部分。

在通篇说明书中，术语“锚杆”(及其变型)用于指被置于适当位置以为诸如地下环境内的巷道等隧道的表面提供适当支撑的钢制构件。

所形成的支路隧道部分中的至少大部分典型地具有超过100m、200m、300m乃至超过500m的长度。在本发明的一个具体实施方式中，所有所形成的支路隧道部分具有超过100m、200m、300m乃至超过500m的长度。

材料典型地为诸如煤层的材料层的一部分。

支路隧道部分典型地沿垂直于巷道的方向形成。

形成多个支路隧道部分的步骤可包括在形成至少一个支路隧道部分之后，在巷道内重新定位所述结构，以便可从另一位置形成支路隧道部分。另外，形成多个支路隧道部分的步骤典型地包括延伸、回撤以及重新定位一系列构件。另外，形成多个支路隧道部分的步骤典型地包括将移除的材料输送到遥远位置。

形成多个支路隧道部分的步骤还可包括在形成另一支路隧道部分的过程中，将一系列构件中的构件从一个先前形成的支路隧道部分典型地横过巷道而移入另一支路隧道部分的一区段。

另外，支路隧道部分从其突伸的巷道可为第一巷道，且所述方法可包括形成第二巷道。第二巷道可以如下方式联接到第一巷道的侧部：使得一系列构件可通过第二巷道的一部分朝向第一巷道移动并与第一巷道交叉。然后可以如下方式从第一巷道以便利的方式形成支路隧道部分：使得单独的构件横过第一巷道移动以便延伸正用于形成支路隧道部分的一系列构件。

例如，第二巷道可包括倾斜部分，并且可形成为使得材料位于第一巷道与第二巷道之间。在一个示例中，第二巷道包括大致平行于第一巷道的部分。

所述方法还可包括典型地通过形成第一支路隧道部分然后形成第二紧邻的平行的支路隧道部分，来移除第一巷道与第二巷道之间的材料。所述方法可包括将截割头和构件中的至少一些重新定位于大致平行于先前所形成的支路隧道的位置。另外，所述方法还可包括移除第一巷道的任一侧处的材料。

一系列构件可直接或经由诸如耦接元件等至少一个元件间接地附接到所述结构上。