一種塊煤開采方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種塊煤開采方法，包括以下步驟：一、煤層超前預(yù)裂：沿煤層工作面推進(jìn)方向，由近至遠(yuǎn)對需開采煤層進(jìn)行工作面超前預(yù)裂；二、預(yù)裂煤層開采：由近至遠(yuǎn)對經(jīng)超前預(yù)裂后的煤層進(jìn)行開采，開采過程中同步對液壓支架的支護(hù)力進(jìn)行調(diào)節(jié)；過程如下：201、煤層開采：采用采煤機(jī)對當(dāng)前采煤工作面進(jìn)行開采，開采時采用的割煤方式為單向割煤方式；202、液壓支架支護(hù)及工作阻力調(diào)節(jié)；203、按照步驟201至202中所述的方法，進(jìn)行下一循環(huán)的煤層開采；204、多次重復(fù)步驟203，直至完成需開采煤層的全部開采過程。本發(fā)明方法步驟簡單、設(shè)計合理且簡單易行、使用效果好，能有效提高綜采工作面的塊煤率和回收率。
【專利說明】一種塊煤開采方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于煤層開采【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其是涉及一種塊煤開采方法。
【背景技術(shù)】
[0002]由于塊煤生產(chǎn)受煤層自身強(qiáng)度、地質(zhì)條件、采煤工藝、轉(zhuǎn)載過程等諸多因素影響，產(chǎn)量只占原煤總產(chǎn)量的10%~30%左右。在煤炭運(yùn)輸過程中，由于轉(zhuǎn)載點落差和落煤方式的不同，造成塊煤跌落時相互碰撞沖擊，使塊煤損失嚴(yán)重，塊煤率在運(yùn)輸過程中下降20%~30%以上。因此，現(xiàn)有綜采工作面開采工藝條件下造成煤體過度粉碎，全礦的生產(chǎn)塊煤率低下。據(jù)統(tǒng)計，現(xiàn)有煤礦全礦的塊煤生產(chǎn)率不到15%，粉煤生產(chǎn)率為85%左右。粉煤價格最低，主要銷往電廠，塊煤價格是粉煤的2倍以上，市場銷售前景好，且不同規(guī)格的塊煤價格差價在100元/噸~150元/噸，詳見表1:
[0003]表1原煤銷售價格表
[0004]
【權(quán)利要求】
1.一種塊煤開采方法，其特征在于該方法包括以下步驟: 步驟一、煤層超前預(yù)裂:沿煤層工作面推進(jìn)方向，由近至遠(yuǎn)對需開采煤層進(jìn)行工作面超前預(yù)裂； 步驟二、預(yù)裂煤層開采:步驟一中對需開采煤層進(jìn)行工作面超前預(yù)裂過程中，由近至遠(yuǎn)對經(jīng)超前預(yù)裂后的煤層進(jìn)行開采，且開采過程中同步對液壓支架的支護(hù)力進(jìn)行調(diào)節(jié)；實際進(jìn)行開采時，過程如下: 步驟201、煤層開采:采用采煤機(jī)對當(dāng)前采煤工作面進(jìn)行開采，開采時采用的割煤方式為單向割煤方式； 步驟202、液壓支架支護(hù)及工作阻力調(diào)節(jié):步驟201中當(dāng)前采煤工作面的開采工作完成后，采用液壓支架及時對采煤工作面端面進(jìn)行支護(hù)；支護(hù)完成后，通過減小所述液壓支架的工作阻力，使當(dāng)前采煤工作面前方的煤層在所述采煤工作面頂板壓力作用下進(jìn)一步被壓裂破碎； 步驟203、按照步驟201至步驟202中所述的方法，進(jìn)行下一循環(huán)的煤層開采； 步驟204、多次重復(fù)步驟203，直至完成需開采煤層的全部開采過程。
2.按照權(quán)利要求1所述的一種塊煤開采方法，其特征在于:步驟一中對需開采煤層進(jìn)行超前預(yù)裂時，采用深孔預(yù)裂爆破方法或水壓致裂方法進(jìn)行超前預(yù)裂，其中深孔預(yù)裂爆破方法為二氧化碳預(yù)裂或炸藥爆破。
3.按照權(quán)利要求1或2所述的一種塊煤開采方法，其特征在于:步驟201中所述采煤機(jī)上安裝有用于在煤壁上切割微型切槽的切槽件，所述微型切槽為平直矩形槽且其沿煤壁的長度方向布設(shè)； 所述切槽件為安裝在所述采煤機(jī)的滾筒上的螺旋切割裝置(12)或高壓水射流切割裝置； 步驟201中煤層開采過程中，采用所述切槽件在煤壁上切割一道或兩道所述微型切槽，兩道所述微型切槽呈平行布設(shè)。
4.按照權(quán)利要求1所述的一種塊煤開采方法，其特征在于:步驟一中對需開采煤層進(jìn)行超前預(yù)裂時，采用二氧化碳預(yù)裂與水壓致裂相結(jié)合的方法進(jìn)行超前預(yù)裂，且由近至遠(yuǎn)分多個節(jié)段進(jìn)行超前預(yù)裂，多個所述節(jié)段的超前預(yù)裂方法均相同；其中，對任一個節(jié)段進(jìn)行超前預(yù)裂時，過程如下: 步驟101、鉆孔:在步驟201中當(dāng)前采煤工作面前方50m~150m位置處鉆取預(yù)裂鉆孔，所述預(yù)裂鉆孔的數(shù)量為一個或多個；所述預(yù)裂鉆孔的鉆進(jìn)方向與當(dāng)前采煤工作面呈平行和/或垂直布設(shè)；所述預(yù)裂鉆孔的長度為50m~150m ； 其中，鉆取與當(dāng)前采煤工作面呈垂直布設(shè)的所述預(yù)裂鉆孔時，先在鉆孔位置處掘進(jìn)施工一個硐室，再通過硐室鉆取所述預(yù)裂鉆孔； 步驟102、二氧化碳預(yù)裂:先在步驟101中所鉆的各預(yù)裂鉆孔內(nèi)均安裝二氧化碳預(yù)裂器并進(jìn)行封孔，封孔長度8m~IOm ;之后起爆，對所述需開采煤層進(jìn)行預(yù)裂； 步驟103、注水管安裝:步驟102中二氧化碳預(yù)裂完成后，在各預(yù)裂鉆孔內(nèi)均安裝高壓注水管，并進(jìn)行 封孔且封孔長度為8m~IOm ； 步驟104、水壓致裂:通過所述高壓注水管向各預(yù)裂鉆孔內(nèi)注水，進(jìn)行水壓致裂；此時，完成當(dāng)前節(jié)段的超前預(yù)裂過程；步驟105、按照步驟101至步驟104中所述的方法，對下一節(jié)段進(jìn)行預(yù)裂； 步驟106、多次重復(fù)步驟105，直至完成所述需開采煤層的全部超前預(yù)裂過程。
5.按照權(quán)利要求3所述的一種塊煤開采方法，其特征在于:當(dāng)所述采煤機(jī)為單滾筒采煤機(jī)時，步驟201中采用單向割煤方式進(jìn)行開采過程中，先進(jìn)刀進(jìn)行割煤，且回程過程中采用所述切槽件在煤壁上切割一道所述微型切槽；當(dāng)所述采煤機(jī)為雙滾筒采煤機(jī)時，所述采煤機(jī)的兩個所述滾筒分別為前滾筒(6)和后滾筒(9)，所述前滾筒(6)和/或后滾筒(9)上安裝有所述切槽件；步驟201中采用單向割煤方式開采過程中，先進(jìn)刀進(jìn)行割煤，且回程過程中采用所述切槽件在煤壁上切割一道或兩道所述微型切槽。
6.按照權(quán)利要求3所述的一種塊煤開采方法，其特征在于:所述螺旋切割裝置(12)為螺旋鉆頭，所述螺旋鉆頭的直徑為80mm~120mm且其長度為700mm~900臟，采用螺旋切割裝置(12)所切割微型切槽的槽寬和槽深分別為80mm~120mm和700mm~900mm ； 采用所述高壓水射流切割裝置所切割微型切槽的槽寬和槽深分別為20mm~50mm和20mm ~50mm。
7.按照權(quán)利要求1或2所述的一種塊煤開采方法，其特征在于:步驟201中所述采煤機(jī)的滾筒上所設(shè)置螺旋葉片(13)的數(shù)量
8.按照權(quán)利要求1或2所述的一種塊煤開采方法，其特征在于:步驟201中所述采煤機(jī)為雙滾筒采煤機(jī)；開采之前，先對開采工藝參數(shù)進(jìn)行設(shè)定，其參數(shù)設(shè)定過程如下: 步驟1、滾筒轉(zhuǎn)速設(shè)定:當(dāng)步驟一中所述需開采煤層為層厚為0.Sm~1.5m的薄煤層時，滾筒轉(zhuǎn)速為50r/min~70r/min ;當(dāng)所述需開采煤層為層厚為1.5m~3.5m的中厚煤層時，滾筒轉(zhuǎn)速為30r/min~50r/min ;當(dāng)所述需開采煤層為層厚為3.5m以上的厚煤層時,滾筒轉(zhuǎn)速為20r/min~30r/min ； 步驟I1、牽引速度設(shè)定:將所述雙滾筒采煤機(jī)的牽引速度設(shè)定為3m/min~6m/min ；步驟II1、切削厚度設(shè)定:將所述雙滾筒采煤機(jī)滾筒的切削厚度設(shè)定為40mm~80mm ；步驟IV、滾筒旋轉(zhuǎn)方向設(shè)定:所述雙滾筒采煤機(jī)前后兩個滾筒的旋轉(zhuǎn)方向相反，兩個所述滾筒分別為前滾筒(6)和后滾筒(9),其中前滾筒(6)的旋轉(zhuǎn)方向為順時針旋轉(zhuǎn),所述后滾筒(9)的旋轉(zhuǎn)方向為逆時針旋轉(zhuǎn)； 步驟V、截割深度設(shè)定:將所述雙滾筒采煤機(jī)滾筒的截割深度設(shè)定為50mm~IOOmm ； 步驟201中進(jìn)行預(yù)裂煤層開采時，按照步驟I至步驟V中所設(shè)定的開采參數(shù)進(jìn)行開米。
9.按照權(quán)利要求4所述的一種塊煤開采方法，其特征在于:步驟101中所述預(yù)裂鉆孔與水平方向之間的夾角不大于20°，所述預(yù)裂鉆孔的孔徑為Φ65πιπι~Φ105πιπι且其長度為80m~150m ;步驟102中在所述預(yù)裂鉆孔內(nèi)安裝所述二氧化碳預(yù)裂器時，各預(yù)裂鉆孔內(nèi)均沿中心軸線方向由前至后安裝多個所述二氧化碳預(yù)裂器，所述二氧化碳預(yù)裂器的長度為1.5m~2.5m且其直徑為Φ 50mm~Φ 55mm,所述二氧化碳預(yù)裂器內(nèi)所注入二氧化碳為0.5kg~1.2kg的液態(tài)二氧化碳；步驟104中進(jìn)行水壓致裂時，注水壓力控制在8MPa~ lOMpa，注水滲透半徑為9m~11m，各預(yù)裂鉆孔的注水時間為8天~10天，各預(yù)裂鉆孔的總注水量為556m3~600m3，且注水流量為0.3m3/h~2.0m3/h。
10.按照權(quán)利要求4所述的一種塊煤開采方法，其特征在于:步驟101中所鉆取預(yù)裂鉆孔均為與當(dāng)前采煤工作面呈平行布設(shè)的鉆孔；步驟一中采用二氧化碳預(yù)裂與水壓致裂相結(jié)合的方法進(jìn)行超前預(yù)裂時，每個預(yù)裂節(jié)段的長度為IOm~15m。
【文檔編號】E21C25/60GK103939101SQ201410178556
【公開日】2014年7月23日 申請日期:2014年4月29日 優(yōu)先權(quán)日:2014年4月29日
【發(fā)明者】鄧廣哲 申請人:西安科技大學(xué)