[发明专利]薄及中厚急倾斜煤层综合机械化采煤工艺

说明书

技术领域

本发明属于煤碳开采领域，具体涉及一种薄及中厚急倾斜煤层综合机械化采煤工艺与装备。

背景技术

现有的长壁工作面综合机械化采煤工艺和装备初始研发思想是针对近水平煤层，各个工艺环节对近水平煤层较为适合，随着煤层倾角的增加，现有的长壁式综合机械化采煤工艺受到不利影响也逐渐增加，经过技术改进后，现行的综合机械化采煤工艺可应用到倾角达到60°的煤层，此时采煤难度已相当大，开采效率、可靠性、安全性均大幅降低，采煤工艺中的破煤、装煤、运煤、支护、设备移设等主要工艺环节受限严重，同时出现工作面行人困难、检修作业不便、设备防滑难以解决等系列问题，当煤层倾角处在60°～90°范围时，现行的综合机械化采煤工艺已完全不再适用，目前亦无其他高效的综合机械化工艺可用。

我国急倾斜煤层开采技术的改革，表现在对多种采煤方法的应用和改进上。如倒台阶采煤法、斜台阶采煤法、水平分层及斜切分层采煤法、俯伪斜走向长壁分段水平密集支柱采煤法、机械化走向长壁采煤法、水平分段放顶煤采煤法、螺旋钻机采煤法、伪斜柔性掩护支架采煤法等。为提高机械化程度，国内对急倾斜煤层开采曾进行了多项的研究工作，北京、鸡西等矿区试验了滚筒式采煤机，四川攀枝花矿区试验了冲击式刨煤机，开滦、淮南矿区试验了用于掩护支架下机械化落煤的地沟机，一些矿区还进行过急倾斜煤层综合机械化采煤的试验。总体来说，机械化试验生产效率仍是不高，安全性、可靠性不足，推广受限。

多年来，实现急倾斜煤层的综合机械化开采，是煤炭行业有待破解的重要课题，业内人士始终处于探索和尝试中。2012年1月，华亭煤业集团公司东峡煤矿倾角达52°，国内罕见、国际领先的急倾斜综采综放37220-1工作面成功投产，这是该矿在大倾角采煤技术上的又一成功应用，标志着矿井综合机械化开采技术革新的进步。

为解决我国急倾斜薄煤层的安全高效开采问题，在对国内外急倾斜煤层采煤方法广泛调研的基础上，天地科技股份有限公司与攀枝花煤业公司创新性地提出急倾斜薄煤层走向长壁综合机械化采煤法，开采设计事业部研制并实验了急倾斜薄煤层刨运综采机组。研制的JBB-I型急倾斜薄煤层刨运综采机组，开创了急倾斜薄煤层进行机械化开采的又一尝试先例。JBB-I型急倾斜薄煤层刨运综采机组可适用于走向长壁工作面开采，在落煤期间工作面可实现无人操作，利于生产安全。该综采机组由液压支架、刨运机、液压与电气控制系统及辅助系统构成，利用急倾斜煤层特点采用刨运机梁即做刨头的承载体，又做移架横梁，省略了输送机。同时，在刨运机落煤期间采用电液控制，实现了落煤期间工作面内无操作人员的愿望。2010年该机组在攀煤集团公司太平煤矿成功进行了井下工作面试验，取得了一定效果，目前该机组已制造出样机。但该机组及工艺仅适合短壁工作面开采；当煤层倾角过大，处于60°～90°范围时已不再适用。

为消除现有综合机械化采煤工艺对急倾斜煤层的缺陷，本发明的研发思想直接针对难以实现机械化开采的60°～90°的薄及中厚急倾斜煤层，打破传统设计思路，确立科学、可行、安全、高效的急倾斜煤层开采工艺体系，实现真正意义的急倾斜煤层综合机械化工艺采煤。

发明内容

本发明的目的是为了解决目前薄及中厚急倾斜煤层无法利用综合机械化工艺采煤的问题，提供了一种急倾斜煤层综合机械化采煤工艺与装备，其技术方案如下：

一种薄及中厚急倾斜煤层综合机械化采煤工艺，它包含在煤层内沿煤层走向布置长壁式采煤工作面，开采煤壁面垂直于煤层倾斜方向，在采煤工作面上设置自降式支护装置，自降式支护装置可以在自身重力作用下下降，在采煤工作面中使用冲击式采煤机沿煤层走向往复行走破煤，被破碎的煤体两侧失去对自降式支护装置的支撑力，自降式支护装置随破煤深度下降，使用刮板输送机下回链上的刮板将冲击式采煤机冲落的浮煤运出，采煤工作面沿煤层倾斜方向向下推进，冲击破煤、降支护架、运煤工序循环配合，实现紧密协调的急倾斜煤层综合机械化采煤。

一种用于上述薄及中厚急倾斜煤层综合机械化采煤工艺的装备，它包含自降式支护装置、冲击式采煤机和刮板输送机；冲击式采煤机和刮板输送机均设置在自降式支护装置内并与自降式支护装置连接，冲击式采煤机和刮板输送机随自降式支护装置下降；

自降式支护装置由多部弧顶铰接液压支架依次首尾连接构成，每部弧顶铰接液压支架包含弧形顶梁、侧护梁、平衡千斤顶、楔形架脚和架脚千斤顶；弧形顶梁的左右两侧由侧护梁支撑，两个侧护梁均与弧形顶梁铰接，在每个侧护梁与弧形顶梁之间还通过两个斜拉的平衡千斤顶连接，在每个侧护梁的下侧均设置有楔形架脚；