本發(fā)明涉及到一種煤層開采技術(shù)，特別是一種機(jī)械化采煤方法。

背景技術(shù)：

我國的煤炭資源豐富，儲存量大，且賦存多樣化。根據(jù)我國煤層厚度劃分，厚度0.8～1.3m屬于薄煤層，小于0.8m屬于極薄煤層，在我國煤炭儲量中，薄煤層的可采儲量約為60多億噸，約占全國煤炭總儲量的20％。但薄煤層的產(chǎn)量只占全國煤炭總產(chǎn)量的10.4％，而且這個比例還在呈逐步下降的趨勢。其主要原因是，采運煤一體機(jī)械化程度低、工作面單產(chǎn)和效率低、掘進(jìn)率高、開采成本高、工人勞動強(qiáng)度大。但是隨著煤炭資源的減少，薄煤層和極薄煤層的開采顯得越來越急迫，其最理想的開采方法就是采用無人開采技術(shù)，目前無人開采設(shè)備有刨煤機(jī)、滾筒式采運煤一體機(jī)、鉆削式采煤，但此類設(shè)備能耗高、體積龐大、不適應(yīng)極薄煤層。為此，經(jīng)過本領(lǐng)域技術(shù)人員的努力，開發(fā)了一種刮板鏈?zhǔn)讲蛇\煤一體機(jī)，通過在部分刮板上設(shè)置截煤齒進(jìn)行截煤，從而形成采運一體機(jī)結(jié)構(gòu)。盡管該機(jī)可實現(xiàn)機(jī)械化采煤，但在煤層變厚時，其采凈率低，在煤層變薄時，采煤阻力大，推進(jìn)困難，能耗高，且矸石含量大，煤炭產(chǎn)品質(zhì)量低。因此，需要對現(xiàn)有采運煤一體機(jī)進(jìn)行進(jìn)一步改進(jìn)。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種機(jī)械化采煤方法，該方法通過具有升降和前后運動的復(fù)合運動軌跡的采運煤一體機(jī)，實現(xiàn)掏槽式采煤與耙煤式采煤相結(jié)合的采煤方式實現(xiàn)機(jī)械化采煤，可方便的適應(yīng)煤層厚度變化要求，確保采凈率和煤炭產(chǎn)品質(zhì)量。

為實現(xiàn)前述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案。

一種機(jī)械化采煤方法，包括以下步驟：

第一步，工作面布置：包括在煤層的開切眼內(nèi)布設(shè)采運煤一體機(jī)，并通過支護(hù)系統(tǒng)控頂，以形成初采工作面；其中，采運煤一體機(jī)由采運煤主機(jī)和懸臂結(jié)構(gòu)支架構(gòu)成，采運煤主機(jī)連接在支架自由端，支架自由端具有前后和擺動升降運動的復(fù)合運動軌跡，采運煤主機(jī)形成有掏槽采煤部和耙煤采煤部；

第二步，掏槽采煤：包括將采運煤主機(jī)調(diào)整至煤壁頂部，運行采運煤主機(jī)，并通過支架將采運煤主機(jī)向前推進(jìn)進(jìn)行掏槽式采煤，以在煤壁頂端形成煤槽，且煤槽深度不小于采運煤主機(jī)寬度；

第三步，耙煤式采煤：包括通過支架向下推壓采運煤主機(jī)進(jìn)行耙煤式采煤，直至煤槽下方煤炭開采完畢；

第四步，本煤層開采完成判斷，是，則結(jié)束采煤，否，則執(zhí)行下一步；

第五步，工作面推進(jìn)：包括推進(jìn)支護(hù)系統(tǒng)，重復(fù)執(zhí)行第二步和第三步。

采用前述技術(shù)方案的本方法，通過采運煤一體機(jī)結(jié)構(gòu)的采煤裝置，實現(xiàn)機(jī)械化采煤，支護(hù)系統(tǒng)用于控頂和保持控頂高度，使采煤工作面具有足夠的操作和運動空間，在完成一個步距或設(shè)定深度的采煤循環(huán)后，采運煤一體機(jī)隨掩支護(hù)系統(tǒng)整體推移，進(jìn)入下一個采煤循環(huán)，直至采煤結(jié)束。采煤過程是，首先在工作面煤壁上端掏出一個矩形煤槽；然后，向下推進(jìn)采運煤主機(jī)形成耙煤式采煤，直至工作面煤壁被開采完成，然后推進(jìn)至下一個工作面，繼續(xù)進(jìn)行掏槽和耙煤采煤循環(huán)，直至本煤層開采完畢。掏槽過程中，所有截煤齒依次參與截煤；耙煤開采過程中，主要由運行至下方的截煤齒采煤，前側(cè)的截煤齒起輔助采煤作用。

優(yōu)選的，在所述掏槽采煤的步驟中，在掏槽采煤前，還包括采運煤主機(jī)角度調(diào)整。以使主機(jī)在掏槽采煤時處于水平或傾斜狀態(tài)，以滿足煤層走向的角度和厚度變化要求。

優(yōu)選的，在所述耙煤式采煤步驟中，還包括采運煤主機(jī)角度調(diào)整。以使主機(jī)在掏槽采煤時處于水平或傾斜狀態(tài)，以滿足煤層走向的角度和厚度變化要求。

為滿足切槽深度大于采運煤主機(jī)寬度的情形，確保工作面內(nèi)煤壁的煤炭被一次開采完成，因此，在耙煤式采煤步驟中，還包括水平推進(jìn)采運煤主機(jī)。

本發(fā)明的有益效果是，采煤基于具有升降運動和前后移動的復(fù)合運動采運煤主機(jī)進(jìn)行，其煤層回采率高，煤炭產(chǎn)品中矸石少，質(zhì)量好。

附圖說明

圖1是實現(xiàn)本發(fā)明方法的流程框圖。

圖2是實現(xiàn)本發(fā)明方法采用的第一種結(jié)構(gòu)形式采運煤一體機(jī)的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖3是實現(xiàn)本發(fā)明方法采用的第二種結(jié)構(gòu)形式采運煤一體機(jī)的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖4是實現(xiàn)本發(fā)明方法采用的第三種結(jié)構(gòu)形式采運煤一體機(jī)的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步的說明，但并不因此將本發(fā)明限制在所述的實施例范圍之中。

參見圖1，一種機(jī)械化采煤方法，包括以下步驟：

第一步，工作面布置：包括在煤層的開切眼內(nèi)布設(shè)如圖2或圖3所示的采運煤一體機(jī)，并通過支護(hù)系統(tǒng)控頂，以形成初采工作面；其中，采運煤一體機(jī)由采運煤主機(jī)和懸臂結(jié)構(gòu)支架構(gòu)成，采運煤主機(jī)連接在支架自由端，支架自由端具有前后和擺動升降運動的復(fù)合運動軌跡，采運煤主機(jī)形成有掏槽采煤部和耙煤采煤部；

第二步，掏槽采煤：包括將采運煤主機(jī)調(diào)整至煤壁頂部，運行采運煤主機(jī)，并通過支架將采運煤主機(jī)向前推進(jìn)進(jìn)行掏槽式采煤，以在煤壁頂端形成煤槽，且煤槽深度不小于采運煤主機(jī)寬度；其中，采用圖2所述采運煤一體機(jī)時，煤槽深度大致等于采運煤主機(jī)寬度；采用圖3所述采運煤一體機(jī)時，煤槽深度大于或等于采運煤主機(jī)寬度；

第三步，耙煤式采煤：包括通過支架向下推進(jìn)采運煤主機(jī)進(jìn)行耙煤式采煤，直至煤槽下方煤炭開采完畢；

第四步，本煤層開采完成判斷，是，則結(jié)束采煤，否，則執(zhí)行下一步；

第五步，工作面推進(jìn)：包括推進(jìn)支護(hù)系統(tǒng)，重復(fù)執(zhí)行第二步和第三步。

其中，在掏槽采煤前和耙煤式采煤過程中，還包括采運煤主機(jī)角度調(diào)整；以使采運煤主機(jī)在掏槽采煤和耙煤式采煤時的姿態(tài)，滿足煤層走向的角度和厚度變化要求；另外，當(dāng)采用圖3所述采運煤一體機(jī)時，且在掏出的煤槽深度大于采運煤主機(jī)寬度時，還需水平推進(jìn)采運煤主機(jī)。

參見圖2，本方法所采用的第一種結(jié)構(gòu)形式的采運煤一體機(jī)，由采運煤主機(jī)和支架構(gòu)成，采運煤主機(jī)通過機(jī)架1、牽引鏈4、多個輸送鏈板2，以及分布在輸送鏈板2上的截煤齒3構(gòu)成采運一體結(jié)構(gòu)；所述支架呈可調(diào)節(jié)的懸臂結(jié)構(gòu)，支架自由端具有前后和擺動升降運動的復(fù)合運動軌跡，支架自由端與所述機(jī)架1連接；所述輸送鏈板2具有伸出所述機(jī)架1前墻板的懸伸段，該懸伸段沿機(jī)架1高度向機(jī)架1的隔擋1a方向延伸；部分所述輸送鏈板2上設(shè)有至少一截煤齒3，連續(xù)數(shù)個設(shè)有截煤齒3的輸送鏈板2構(gòu)成一組，任意一組中的截煤齒3分布在輸送鏈板2的兩相鄰邊上，設(shè)有截煤齒3的相鄰輸送鏈板2上的截煤齒3在采煤工作面的橫截面上相互錯位。位于鏈板2前端的截煤齒3構(gòu)成掏槽采煤部的主體部分，位于鏈板2主體上的截煤齒3構(gòu)成掏槽采煤部的輔助部分；以通過水平推動采運煤主機(jī)在煤壁上形成矩形煤槽；鏈板2運行至機(jī)架1下部時，鏈板2主體上的截煤齒3構(gòu)成耙煤式采煤部的主體部分，位于鏈板2前端的截煤齒3構(gòu)成耙煤式采煤部的輔助部分；以通過下壓采運煤主機(jī)形成耙煤式采煤。

其中，支架包括構(gòu)成伸縮結(jié)構(gòu)的主體段5和伸縮段6，主體段5和伸縮段6之間設(shè)有第一液壓缸7，主體段5的自由端通過第一固定支座8鉸接，主體段5中部鉸接有第二液壓缸9，第二液壓缸9通過第二固定支座10鉸接；伸縮段6與所述機(jī)架1通過樞軸11鉸接，伸縮段6與所述機(jī)架1之間設(shè)有角度調(diào)整機(jī)構(gòu)。該角度調(diào)整機(jī)構(gòu)由蝸輪蝸桿副構(gòu)成，以通過驅(qū)動蝸桿轉(zhuǎn)動實現(xiàn)蝸輪轉(zhuǎn)動，從而實現(xiàn)角度調(diào)整。蝸輪22固定在機(jī)架1上并與樞軸11同軸線，蝸桿23設(shè)置在伸縮段6上，并通過步進(jìn)電機(jī)或伺服電機(jī)24形成電力驅(qū)動。機(jī)架1呈h形，機(jī)架1通過所述隔擋1a分隔成上下對稱的矩形槽結(jié)構(gòu)；所述輸送鏈板2上設(shè)有滾柱12，滾柱12與所述隔擋1a形成滾動連接。機(jī)架1的兩個內(nèi)側(cè)面上設(shè)有第一耐磨條13，兩側(cè)的第一耐磨條13用于對所述輸送鏈板2形成橫向竄動限制。輸送鏈板2通過兩端的第一耐磨條13限制其橫向竄動，機(jī)架1前側(cè)面上設(shè)有第二耐磨條14，第二耐磨條14用于對所述輸送鏈板2的懸伸段形成橫向支撐；其中，第一耐磨條13和第二耐磨條14均采用半圓形鋼條，并焊接在機(jī)架1上，其通過圓弧面與輸送鏈板2抵接。所述支架通過支護(hù)系統(tǒng)設(shè)置，支護(hù)系統(tǒng)具有自行走結(jié)構(gòu)，并通過液壓支柱15設(shè)有支護(hù)頂板16，液壓支柱15固定連接在支護(hù)底座17上；支護(hù)系統(tǒng)包括側(cè)擋板21，側(cè)擋，21固定連接在所述機(jī)架1上。

本采運煤一體機(jī)中，第一耐磨條13和第二耐磨條14也可采用圓形鋼條。

參見圖3，本方法所采用的第二種結(jié)構(gòu)形式的采運煤一體機(jī)，與第一種結(jié)構(gòu)形式的采運煤一體機(jī)基本相同，所不同之處僅僅在于，側(cè)擋板由相互錯位的上擋板18和下?lián)醢?9構(gòu)成伸縮結(jié)構(gòu)，上擋板18固定連接在所述支護(hù)頂板16上，下?lián)醢?9固定連接在所述支護(hù)底座17上。

參見圖4，本方法所采用的第三種結(jié)構(gòu)形式的采運煤一體機(jī)，與第一種結(jié)構(gòu)形式的采運煤一體機(jī)基本相同，所不同之處僅僅在于，角度調(diào)整機(jī)構(gòu)通過角度調(diào)整液壓缸25驅(qū)動形成角度調(diào)整，該角度調(diào)整液壓缸25兩端分別鉸接在機(jī)架1和支架的伸縮段6上。

以上詳細(xì)描述了本發(fā)明的較佳具體實施例。應(yīng)當(dāng)理解，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員無需創(chuàng)造性勞動就可以根據(jù)本發(fā)明的構(gòu)思作出諸多修改和變化。因此，凡本技術(shù)領(lǐng)域中技術(shù)人員依本發(fā)明的構(gòu)思在現(xiàn)有技術(shù)的基礎(chǔ)上通過邏輯分析、推理或者有限的實驗可以得到的技術(shù)方案，皆應(yīng)在由權(quán)利要求書所確定的保護(hù)范圍內(nèi)。