[发明专利]急倾斜煤层柔性掩护支架机械化开采系统及方法

说明书

本发明公开了一种急倾斜煤层柔性掩护支架机械化开采系统及方法，其中，所涉及的急倾斜煤层柔性掩护支架机械化开采系统包括工作面运输巷、工作面回风巷以及采煤工作面；采煤工作面中设有整体柔性掩护支架和采煤机构；工作面运输巷内设有用于拆卸柔性掩护支架单体的支架拆卸站，工作面回风巷内设有用于装配柔性掩护支架单体的支架装配站。本发明还涉及一种急倾斜煤层柔性掩护支架机械化开采方法，包括巷道系统布置、工作面支护、工作面落煤运煤和移架支护等依次循环进行的步骤。本发明设计合理、投资少且施工方便，可有效解决急倾斜煤层机械化开采难度大的问题，能实现机械化、自动化、无人智能化开采，适用于倾角大等复杂难开采的煤层。

技术领域

本发明属于煤矿开采技术领域，具体涉及一种急倾斜煤层柔性掩护支架机械化开采系统及方法。

背景技术

急倾斜煤层，是指赋存倾角大于45°的煤层，在我国煤炭探明储量中约占比10～20%，多为优质或稀缺资源。由于其倾角较大，不稳定性增加，导致开采难度较大。因此，如何对急倾斜煤层进行安全、高效的开采是众多矿区发展所需要解决的重要问题之一。

目前，为改善采煤工作面安全生产条件，保证采煤工作面底板和顶板系统的稳定性，急倾斜煤层中的采煤工作面一般俯伪斜布置，且相关技术中，多用柔性掩护支架采煤法开采急倾斜煤层。柔性掩护支架采煤法是上世纪50～60年代在我国淮南矿区首先实验使用的一种急倾斜煤层非机械化采煤方法。该方法采用钢丝绳将矿用工字钢进行连接，形成柔性支架，柔性支架沿采煤工作面全长铺设；采煤工作面落煤采用“人工+爆破”方式，即利用爆破的方式使煤层松动，再由工作人员进入柔性掩护支架中将煤炭开采，并通过搪瓷（铁皮）溜槽自溜至工作面运输巷。

上述方法采煤工作面支护系统稳定、易操作、投资小，但是需要进行人工开采，作业环境恶劣，安全隐患大，且开采效率较低，该方法已无法满足如今对煤炭开采综合产效的要求。

另一方面，利用柔性掩护支架采煤法进行煤矿开采时，随采煤工作面的不断推进，柔性掩护支架不仅会在采空区的压力作用下向煤壁方向移进，还会在自身重力作用下沿采煤工作面下移，导致采煤工作面的下端多出部分柔性掩护支架，而采煤工作面的上端则会相应减少部分柔性掩护支架。为保证柔性掩护支架的支护范围能够满足采煤工作面的需求，往往需要工人将下端的柔性掩护支架转移安装至采煤工作面的上端，移架支护过程复杂繁琐，极大程度上加大了工人的劳动程度，严重影响了对急倾斜煤层的开采效率。

发明内容

为解决现有技术中存在的以上不足，本发明旨在提供一种急倾斜煤层柔性掩护支架机械化开采系统及方法，以达到保证矿井安全生产、改善工人作业环境并提升煤炭开采综合产效的目的。

为实现上述目的，本发明所采用的技术方案如下：一种急倾斜煤层柔性掩护支架机械化开采系统，包括沿煤层走向平行设置的工作面运输巷和工作面回风巷，以及俯伪斜布置于煤层中的采煤工作面；其中，采煤工作面中铺设有整体柔性掩护支架，所述整体柔性掩护支架形成区域内设置有采煤机构，所述采煤机构包括与整体柔性掩护支架相配合的行走部，以及旋转方向垂直于煤壁的截割部；所述工作面运输巷与采煤工作面相连接的端部设有用于拆卸柔性掩护支架单体的支架拆卸站，所述工作面回风巷与采煤工作面相连接的端部设有用于装配柔性掩护支架单体的支架装配站。

作为本发明的限定，还包括用于将柔性掩护支架单体自工作面运输巷转运至工作面回风巷的上山巷道；所述上山巷道设于采煤工作面的前方。

作为本发明的另一种限定，柔性掩护支架单体包括依次铰接于一体的顶梁、掩护梁和底梁；其中，顶梁和底梁之间设置有活性伸缩支柱。

作为本发明的进一步限定，柔性掩护支架单体的底梁上设有装配式柔性齿轨；所述采煤机构中行走部与柔性掩护支架单体底梁相接触的一侧设有与装配式柔性齿轨相适配的齿轮卡轨装置，行走部与柔性掩护支架单体顶梁相接触的一侧设有履带装置。