一种起伏煤层综放开采动态步距放煤工艺制造技术

本发明专利技术公开了一种起伏煤层综放开采动态步距放煤工艺，涉及煤炭开采技术领域，包括以下步骤：S01：在工作面内搭建综放支架、采煤机、刮板输送机；S02：判断工作面推进方向煤层的仰俯状态；在工作面由仰斜开采过渡到俯斜开采状态下或工作面由俯斜开采过渡到仰斜开采状态下，在仰采段根据仰采角与支架的掩护梁倾角度之间的关系采用不同的放煤步距，在俯采段根据仰采角与支架的掩护梁倾角度之间的关系采用不同的放煤步距。通过本发明专利技术的设置，有效提高了顶煤回收率，减少了煤炭资源浪费，同时，通过动态调整放煤步距优化工艺相对于其他优化手段具有工艺简单、成本低廉、便于生产管理等优点。点。点。

【技术实现步骤摘要】
一种起伏煤层综放开采动态步距放煤工艺


[0001]本专利技术涉及煤炭开采
，尤其涉及一种起伏煤层综放开采动态步距放煤工艺。

技术介绍

[0002]综放开采作为我国厚煤层的主要开采方法之一，以高产高效、巷道掘进率低等优势在几十年内得到高速的发展与广泛的应用。放煤工艺的优化与改进是多年来的研究重点之一，也是实现煤矿高产高效综放开采的必经之路。近年来有研究表明：在顶煤自身重力沿煤层方向上分力的作用下，单一仰斜开采放顶煤时支架上方的顶煤倾向于提前落入采空区，单一俯斜开采放顶煤时采空区的矸石倾向于提前进入放煤口，两种情况都将降低顶煤采出率，造成煤炭资源浪费。本专利技术提出在起伏煤层放顶煤时，尤其在仰、俯斜过渡阶段通过根据每次放煤时的仰采角或俯采角动态地调整放煤步距，以减小以上两种负面情况的影响，从而提高顶煤采出率和煤矿经济效益。
[0003]目前没有起伏煤层动态步距工艺相关的技术方案，近似的实现方案有一种大倾角煤层变角度综放工作面顶煤放煤量分区域控制方法(201510303762.3)，该方法针对厚度3.5m以上的大倾角煤层，对综放工作面分区域放煤开采，包括如下步骤：步骤一，伪仰斜工作面确定:选择一个伪仰斜变角度走向长壁工作面作为所述的大倾角煤层的实际开采工作面，步骤二，顶煤放出量控制原则确定：根据各个分区特性确定大倾角煤层变角度工作面必须满足“上足中少下尽3:2:1”的顶煤放出量分区域控制原则；步骤三，顶煤放出工艺及参数确定：顶煤放出工艺及参数确定：将大倾角变角度综放工作面的不同区域采用不同放煤方式，上部区域采用两采一放的采煤工艺，放煤步距为两倍的采煤机截深，单轮单口顺序放煤方式；中部区域采用两采一放的采煤工艺，放煤步距为两倍的采煤机截深，双轮单口顺序放煤方式；下部区域采用一采一放的采煤工艺，放煤步距为采煤机截深，双轮多口间隔顺序放煤顺序。该方法能有效地解决大倾角煤层变角度综放工作面顶煤放出率低、顶板管理困难、“支架
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围岩”系统稳定性差等实际问题。
[0004]而现有技术(201510303762.3)是在工作面布置方向分区域调整放煤步距，但在推进方向仍然采用传统的固定步距；在伪仰采工作面通过分区域控制顶煤放出量来提高工作面顶煤放出率，并采用了“仰采角较大时一采一放(小放煤步距)，而仰采角较小时两采一放(大放煤步距)”的开采方法，其存在以下不足：一是，其工艺应用于伪仰采工作面，放煤步距的调整主要体现在工作面布置方向，而在推进方向基本采用传统的固定步距，为主要缺点；二是，仅对伪仰采工作面进行了工艺优化，未对开采条件更复杂的起伏煤层进行工艺的优化。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的是为了解决现有技术中存在的缺陷，而提出的一种起伏煤层综放开采动态步距放煤工艺。
[0006]为了实现上述目的，本专利技术采用了如下技术方案：一种起伏煤层综放开采动态步距放煤工艺，包括以下步骤：
[0007]S01：在工作面内搭建施工设备，所述施工设备包括支架、采煤机及刮板输送机；
[0008]S02：判断工作面推进方向煤层的仰俯状态；
[0009]S21：在工作面由仰斜开采过渡到俯斜开采状态下，在仰采段，若仰采角β≥β
′
，采用第一放煤步距，若仰采角β＜β
′
，采用第二放煤步距；在俯采段，若俯采角β＜β
′
，采用第二放煤步距，若俯采角β≥β
′
，采用第三放煤步距；
[0010]S22：工作面由俯斜开采过渡到仰斜开采状态下，在俯采段，若俯采角β≥β
′
，采用第三放煤步距，若俯采角β＜β
′
，采用第二放煤步距；在仰采段，若仰采角β＜β
′
，采用第二放煤步距，在仰采段，若仰采角β≥β
′
，采用第一放煤步距；
[0011]所述第一放煤步距＜第二放煤步距＜第三放煤步距；
[0012]其中，β为实际的仰、俯采角，β
′
的计算根据支架的掩护梁倾角α及公式确定。
[0013]进一步的，所述支架包括尾梁、掩护梁和顶梁，所述掩护梁与顶梁形成掩护梁倾角α，所述掩护梁下端与尾梁铰接，所述尾梁可绕铰接结点转动。
[0014]更进一步的，所述采煤机的推进方向平行于所述顶梁所在的平面。
[0015]更进一步的，所述支架的尾梁向内摆动所形成的空间形成放煤口，所述放煤口的开合由支架尾梁的摆动所控制，所述放煤口下方为刮板输送机，所述刮板输送机将被放出的煤输送出工作面。
[0016]进一步的，所述支架设置于煤层内，所述支架位于煤岩界面下方，所述煤岩界面位于煤层和矸石区域之间。
[0017]更进一步的，所述煤岩界面包括放煤后煤岩界面和放煤前煤岩界面，所述放煤前煤岩界面为上次放煤结束并移架后形成的煤岩界面，所述放煤后煤岩界面为本次放煤结束后形成的煤岩界面，所述放煤后煤岩界面和放煤前煤岩界面之间为本次放出煤所在的空间位置。
[0018]进一步的，所述第一放煤步距为一刀一放，即采煤机每向前割煤一刀后进行一次放煤工序；所述第二放煤步距为两刀一放，即采煤机每向前割煤两刀后进行一次放煤工序；所述第三放煤步距为三刀一放，即采煤机每向前割煤三刀后进行一次放煤工序。
[0019]相比于现有技术，本专利技术的有益效果在于：
[0020]通过本专利技术的设置，提出适用于起伏煤层的、在工作面推进方向上存在仰、俯采角变化的动态步距放煤工艺。
[0021]在大倾角开采放煤时，顶煤自身重力沿煤层向下方向的分力会对放顶煤产生如下影响：仰斜开采放煤时，支架上方的顶煤倾向于向采空区运动，导致采空区中的残煤量增大、顶煤采出率降低；俯斜开采放煤时，采空区中的矸石倾向于沿着底板向放煤口运动，导致矸石提前放出及放煤口关闭，减少了顶煤的放出时间，同样会降低顶煤采出率。
[0022]基于此，本专利技术提出采用动态调整放煤步距的方法优化放煤工艺，如在仰采角较大的开采阶段采用较小的放煤步距，减少提前落入采空区的顶煤量；在仰或俯采角较小的开采阶段采用中等的放煤步距；在俯采角较大的开采阶段采用较大的放煤步距，减少采空
区矸石的提前放出。提出了在仰、俯采阶段与动态放煤步距相对应的仰、俯角阈值的计算方程，通过仰、俯角阈值与实际开采倾角的大小比较判定倾角的较大或较小，并给出了根据实际开采倾角大小动态调整放煤步距的具体实施方案，有效提高了顶煤回收率，减少了煤炭资源浪费。
[0023]同时，通过动态调整放煤步距优化工艺相对于其他优化手段具有工艺简单、成本低廉、便于生产管理等优点。
附图说明
[0024]附图用来提供对本专利技术的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本专利技术的实施例一起用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的限制。
[0025]图1为综放开采在起伏煤层中应用的示意图；
[0026]图2为液压支架结构示意图；
[0027]图3为起伏煤层综放开采动态步距放煤过程图(仰
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俯采过渡阶段本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种起伏煤层综放开采动态步距放煤工艺，其特征在于，包括以下步骤：S01：在工作面内搭建施工设备，所述施工设备包括支架、采煤机及刮板输送机；S02：判断工作面推进方向煤层的仰俯状态；S21：在工作面由仰斜开采过渡到俯斜开采状态下，在仰采段，若仰采角β≥β'，采用第一放煤步距，若仰采角β＜β'，采用第二放煤步距；在俯采段，若俯采角β＜β'，采用第二放煤步距，若俯采角β≥β'，采用第三放煤步距；S22：工作面由俯斜开采过渡到仰斜开采状态下，在俯采段，若俯采角β≥β'，采用第三放煤步距，若俯采角β＜β'，采用第二放煤步距；在仰采段，若仰采角β＜β'，采用第二放煤步距，在仰采段，若仰采角β≥β'，采用第一放煤步距；所述第一放煤步距＜第二放煤步距＜第三放煤步距；其中，β为实际的仰、俯采角，β'的计算根据支架的掩护梁倾角α及公式确定。2.根据权利要求1所述的一种起伏煤层综放开采动态步距放煤工艺，其特征在于，所述支架包括尾梁、掩护梁和顶梁，所述掩护梁与顶梁形成掩护梁倾角α，所述掩护梁下端与尾梁铰接，所述尾梁可绕铰接结点转动。3.根据权利要求2所述的一种起伏煤层综放开采动态步距放煤工艺，其特征在于，所述采煤机的...

【专利技术属性】
技术研发人员：张锦旺，程东亮，王家臣，杨胜利，李良晖，刘凤琪，
申请(专利权)人：中国矿业大学北京，
类型：发明
国别省市：