1.本發(fā)明涉及煤礦開采技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種井下煤礦開采方法。

背景技術(shù)：

2.現(xiàn)有綜采工藝中采用滾筒采煤機(jī)或刨煤機(jī)進(jìn)行開采。在截割過程中，截割阻力大，切割過程中工作面會(huì)產(chǎn)生大量的粉塵，傳統(tǒng)采煤機(jī)切割時(shí)截齒與煤壁碰撞產(chǎn)生煤層內(nèi)應(yīng)力，影響并改變了煤層的力學(xué)性能。同時(shí)在切割破碎過程中摩擦可能產(chǎn)生火花，存在一定的安全隱患，需要安裝額外的噴霧設(shè)備防止煤塵擴(kuò)散和火花產(chǎn)生。

3.現(xiàn)有水采工藝中采用高壓水射流進(jìn)行開采，是利用高壓水射流沖擊煤層表面破碎煤體，并借助水力介質(zhì)來完成運(yùn)輸、分級(jí)、提升等工序的水力機(jī)械化開采工藝。同時(shí)借助水力進(jìn)行運(yùn)輸，大量煤塊與水混合形成煤泥水，塊煤產(chǎn)率及回采率較低。水采工藝中主要采用無支護(hù)水力采煤方法。

4.在實(shí)現(xiàn)本發(fā)明過程中，發(fā)明人發(fā)現(xiàn)現(xiàn)有技術(shù)中至少存在以下問題：滾筒采煤機(jī)或刨煤機(jī)割下的煤塊尺寸大小不一，塊煤產(chǎn)率不高，影響煤質(zhì)。割煤過程中，滾筒截齒經(jīng)常出現(xiàn)磨損情況，需更換，影響工作效率，增加了生產(chǎn)成本，帶來了安全風(fēng)險(xiǎn)。而水采工藝中，對(duì)煤層頂?shù)装逄貏e是頂板條件的要求，成為目前限制水力采煤推廣應(yīng)用的主要因素之一。對(duì)于頂扳穩(wěn)定性差的煤層，發(fā)生中途冒落等事故比較頻繁，影響回采率和勞動(dòng)生產(chǎn)率；而在頂板堅(jiān)硬的條件下應(yīng)用水采，則沖擊地壓?jiǎn)栴}又較為突出。水采工作面內(nèi)巷道密集。煤體被嚴(yán)重切割，整體性削弱，支撐剛度降低，且經(jīng)常受采動(dòng)影響。巷道極易受壓破壞，造成回采、掘進(jìn)困難。礦壓?jiǎn)栴}在厚煤層尤為突出。水采工藝的支護(hù)問題影響到安全生產(chǎn)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

5.本發(fā)明旨在至少在一定程度上解決相關(guān)技術(shù)中的技術(shù)問題之一。

6.為此，本發(fā)明的目的在于提出一種能夠提高塊煤產(chǎn)率的井下煤礦開采方法。

7.為達(dá)到上述目的，本發(fā)明提出的一種井下煤礦開采方法，所述方法包括：

8.利用水射流對(duì)煤壁進(jìn)行切割，形成若干塊煤塊；

9.利用落煤設(shè)備對(duì)所述煤塊進(jìn)行撞擊使其落入運(yùn)輸設(shè)備中。

10.本發(fā)明方法將傳統(tǒng)的滾筒采煤機(jī)截割破碎煤壁更換為水射流切割煤壁，由于煤壁已經(jīng)被切割分塊，采煤過程中僅需要撞落煤塊和引導(dǎo)落煤，可大大降低采煤機(jī)負(fù)載功率和截割齒的磨損；同時(shí)在煤壁上不會(huì)產(chǎn)生擠壓應(yīng)力，有效防止煤壁垮落。

11.根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，所述方法包括：

12.將水切割裝置安裝在綜采工作面上的設(shè)備上；

13.水切割裝置產(chǎn)生水射流。

14.根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，所述煤塊的一端懸空，另一端連接在原生煤壁上。

15.根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，所述煤塊的深度為0.1m至2m，所述煤塊的正面長度為1cm 至500cm，相鄰的所述煤塊的切縫寬度為0.5mm至100mm。

16.根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，所述綜采工作面上的設(shè)備為液壓支架、刮板輸送機(jī)和采煤機(jī)的一種或多種。

17.根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，所述方法包括：

18.使用采煤機(jī)的滾筒對(duì)所述煤塊進(jìn)行撞擊使其落入運(yùn)輸機(jī)槽中。

19.根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，所述方法包括：

20.判斷所述水切割裝置與采煤機(jī)運(yùn)行前端的距離是否小于閾值，在判斷結(jié)果為是的情況下，所述水切割裝置停止切割煤壁，液壓支架護(hù)幫板收起，同時(shí)所述水切割裝置隨護(hù)幫板按順序收起，采煤機(jī)朝一個(gè)方向?qū)λ雒簤K割煤；

21.采煤機(jī)運(yùn)行后方的液壓支架向前推移支護(hù)新暴露的頂板，判斷所述水切割裝置與采煤機(jī)運(yùn)行后端的距離是否大于閾值，在判斷結(jié)果為是的情況下，所述水切割裝置伸出并開始切割煤壁。

22.根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，所述水切割裝置設(shè)置在液壓支架的頂梁的下方，所述水切割裝置包括：

23.平臺(tái)，平臺(tái)與頂梁之間通過伸縮缸相連；

24.水切割噴頭，可轉(zhuǎn)動(dòng)地安裝在平臺(tái)上；

25.控制單元，與水切割噴頭通過高壓管路相連，用于控制水切割噴頭的指向和切割動(dòng)作。

26.本發(fā)明附加的方面和優(yōu)點(diǎn)將在下面的描述中部分給出，部分將從下面的描述中變得明顯，或通過本發(fā)明的實(shí)踐了解到。

附圖說明

27.本發(fā)明上述的和/或附加的方面和優(yōu)點(diǎn)從下面結(jié)合附圖對(duì)實(shí)施例的描述中將變得明顯和容易理解，其中：

28.圖1是本發(fā)明一實(shí)施例提出的一種井下煤礦開采方法的流程示意圖。

29.圖2是本發(fā)明一實(shí)施例提出的利用水射流進(jìn)行井下煤礦開采的第一工作示意圖。

30.圖3是本發(fā)明一實(shí)施例提出水射流采煤的第二工作示意圖。

[0031][0032]

待采煤層1、水切割噴頭2、水切割裝置3、頂梁4、控制單元5、注水管路6、平臺(tái)7、煤塊8、滾筒9。

具體實(shí)施方式

[0033]

下面詳細(xì)描述本發(fā)明的實(shí)施例，所述實(shí)施例的示例在附圖中示出，其中自始至終相同或類似的標(biāo)號(hào)表示相同或類似的元件或具有相同或類似功能的元件。下面通過參考附圖描述的實(shí)施例是示例性的，僅用于解釋本發(fā)明，而不能理解為對(duì)本發(fā)明的限制。相反，本發(fā)明的實(shí)施例包括落入所附加權(quán)利要求書的精神和內(nèi)涵范圍內(nèi)的所有變化、修改和等同物。

[0034]

下面結(jié)合附圖及具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的描述。

[0035]

實(shí)施例一

[0036]

圖1是本發(fā)明一實(shí)施例提出的一種井下煤礦開采方法的流程示意圖。

[0037]

參見圖1-圖3，本實(shí)施例提出的一種井下煤礦開采方法，包括以下步驟：

[0038]

步驟s104.利用水射流對(duì)煤壁進(jìn)行切割，形成若干塊煤塊8。

[0039]

本步驟中，煤壁是采煤工作的對(duì)象，是指采煤工作面上待開采的煤體。煤壁位于待采煤層1的壁面。

[0040]

這里，利用水射流將煤壁切割為一端連接在原有煤壁上，一端懸空的長條形煤塊。

[0041]

步驟s106.利用落煤設(shè)備對(duì)煤塊8進(jìn)行撞擊使其落入運(yùn)輸設(shè)備中。

[0042]

由于煤塊在撞擊前已經(jīng)懸空，因此對(duì)煤塊的撞擊力度小于先前采煤機(jī)直接采煤的力度。落煤設(shè)備可以使用常見的井下設(shè)備，例如采煤機(jī)、刨煤機(jī)等。

[0043]

通過上述步驟，基于水射流切割的特性，切割過程中不會(huì)產(chǎn)生火花和粉塵，煤塊在切割過程中被濕潤便于后續(xù)運(yùn)輸。同時(shí)，煤壁上不會(huì)產(chǎn)生擠壓應(yīng)力，可以有效防止煤壁垮落。

[0044]

形成水射流的裝置的種類和安裝位置可以根據(jù)實(shí)際的需要來確定。無論使用哪種形成水射流的裝置，只要水射流是用來將煤壁切割成若干煤塊的，都可以不再使用現(xiàn)有技術(shù)中的采煤機(jī)滾筒切割煤壁，都可以解決現(xiàn)有技術(shù)中的問題，并取得相應(yīng)的效果。

[0045]

在步驟s104之前，該方法還可以包括：

[0046]

步驟s101.將水切割裝置3安裝在綜采工作面上的設(shè)備上。

[0047]

這里，綜采工作面上的設(shè)備為液壓支架、刮板輸送機(jī)和采煤機(jī)的一種或多種。

[0048]

步驟s103.水切割裝置3產(chǎn)生水射流。

[0049]

作為一種可能實(shí)現(xiàn)的方式，煤塊8的一端懸空，另一端連接在原生煤壁上。煤塊8的深度b為0.1m至2m，煤塊8的正面長度a為1cm至500cm，相鄰的煤塊8的切縫寬度c為0.5mm 至100mm。

[0050]

煤塊正面的形狀和排布可以根據(jù)實(shí)際需求來確定。通過控制水切割裝置3的水刀可以形成不同形狀和排布的煤塊。

[0051]

本發(fā)明實(shí)施例改進(jìn)了煤礦開采工藝，將水采工藝與綜采工藝相結(jié)合，將水射流技術(shù)應(yīng)用在綜采工作面的煤礦開采上。將傳統(tǒng)的滾筒采煤機(jī)截割破碎煤壁更換為水射流切割煤壁，使用水射流技術(shù)切割的煤壁切口端面平整、光潔、垂直，切割出的塊煤更加平整，可以提高塊煤產(chǎn)率以及原煤的使用價(jià)值及經(jīng)濟(jì)價(jià)值。水射流切割是一種非熱源的高能量射流束開采工藝，水的冷卻作用可以減少煤壁切割時(shí)的溫升，切割的同時(shí)水浸入煤壁，濕潤了煤壁內(nèi)的原生煤塵，使其失去飛揚(yáng)能力，無需安裝降塵噴霧裝置，有效減少了切割產(chǎn)生的浮游粉塵，避免了切割過程中火花產(chǎn)生的危險(xiǎn)，不會(huì)產(chǎn)生熱應(yīng)力改變煤層的力學(xué)及化學(xué)性能，可在高瓦斯危險(xiǎn)作業(yè)區(qū)內(nèi)安全切割加工，提高了開采安全性。

[0052]

實(shí)施例二

[0053]

其中與實(shí)施例一相同或相應(yīng)的零部件采用與實(shí)施例一相應(yīng)的附圖標(biāo)記。為簡(jiǎn)便起見，僅描述實(shí)施例二與實(shí)施例一的區(qū)別點(diǎn)。

[0054]

本實(shí)施例提出的一種井下煤礦開采方法，包括以下步驟：

[0055]

可以使用采煤機(jī)的滾筒9對(duì)煤塊8進(jìn)行撞擊使其落入運(yùn)輸機(jī)槽中。

[0056]

由于煤壁已經(jīng)被切割分塊，采煤機(jī)在采煤過程中僅起撞落煤塊和引導(dǎo)落煤作用，可大大降低采煤機(jī)負(fù)載功率和截割齒的磨損。

[0057]

具體地，本實(shí)施例提供的井下煤礦開采方法還包括：

[0058]

判斷水切割裝置3與采煤機(jī)運(yùn)行前端的距離是否小于閾值，在判斷結(jié)果為是的情況下，水切割裝置3停止切割煤壁，液壓支架護(hù)幫板收起，同時(shí)水切割裝置3隨護(hù)幫板按順序收起，采煤機(jī)朝一個(gè)方向?qū)γ簤K8割煤；

[0059]

采煤機(jī)運(yùn)行后方的液壓支架向前推移支護(hù)新暴露的頂板，判斷水切割裝置與采煤機(jī)運(yùn)行后端的距離是否大于閾值，在判斷結(jié)果為是的情況下，水切割裝置伸出并開始切割煤壁。

[0060]

當(dāng)采煤機(jī)從工作面一端運(yùn)行到另一端,完成相應(yīng)的各工序后,就實(shí)現(xiàn)了一個(gè)完整的采煤循環(huán)。如此循環(huán)往復(fù)，形成了新的采煤循環(huán)過程。

[0061]

可選地，參照?qǐng)D2，上述方法中的水切割裝置3可以設(shè)置在液壓支架的頂梁4的下方，水切割裝置3包括：

[0062]

平臺(tái)，平臺(tái)與頂梁4之間通過伸縮缸相連；

[0063]

水切割噴頭2，可轉(zhuǎn)動(dòng)地安裝在平臺(tái)上；

[0064]

控制單元5，與水切割噴頭2通過注水管路6相連，用于控制水切割噴頭2的指向和切割動(dòng)作。

[0065]

伸縮缸的伸縮可以調(diào)節(jié)水切割噴頭的高度和俯仰角，水切割噴頭2可以以設(shè)定的角度進(jìn)行轉(zhuǎn)動(dòng)，因此可以使用多種方式去切割煤壁?？梢岳斫獾氖牵⑺苈?可以放置于液壓支架內(nèi)部，減少管路占用的工作空間，避免水切割設(shè)備的管路隨設(shè)備移動(dòng)時(shí)的不便以及帶來的安全風(fēng)險(xiǎn)。

[0066]

上述實(shí)施例一、二中提供的基于水射流的井下煤礦開采方法，將水切割設(shè)備與綜采工作面上的設(shè)備進(jìn)行結(jié)合，通過注水管將高壓水泵與水刀切割設(shè)備連接，工作時(shí)高壓水泵加壓，高壓水流通過管路到達(dá)水刀切割設(shè)備噴頭處并射出，對(duì)煤層進(jìn)行破碎切割，在保證煤礦支護(hù)的同時(shí)，有效防止煤壁垮落，改進(jìn)了煤礦開采工藝。

[0067]

在本發(fā)明的描述中，需要理解的是，術(shù)語“中心”、“縱向”、“橫向”、“長度”、“寬度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“豎直”、“水平”、“頂”、“底”“內(nèi)”、“外”、“軸向”、“徑向”、“周向”等指示的方位或位置關(guān)系為基于附圖所示的方位或位置關(guān)系，僅是為了便于描述本發(fā)明和簡(jiǎn)化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構(gòu)造和操作，因此不能理解為對(duì)本發(fā)明的限制。

[0068]

此外，術(shù)語“第一”、“第二”僅用于描述目的，而不能理解為指示或暗示相對(duì)重要性或者隱含指明所指示的技術(shù)特征的數(shù)量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隱含地包括一個(gè)或者更多個(gè)該特征。在本發(fā)明的描述中，“多個(gè)”的含義是兩個(gè)或兩個(gè)以上，除非另有明確具體的限定。

[0069]

在本發(fā)明中，除非另有明確的規(guī)定和限定，術(shù)語“安裝”、“相連”、“連接”、“固定”等術(shù)語應(yīng)做廣義理解，例如，可以是固定連接，也可以是可拆卸連接，或成一體；可以是機(jī)械連接，也可以是電連接；可以是直接相連，也可以通過中間媒介間接相連，可以是兩個(gè)元件內(nèi)部的連通或兩個(gè)元件的相互作用關(guān)系。對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言，可以根據(jù)具體情況理解上述術(shù)語在本發(fā)明中的具體含義。

[0070]

在本發(fā)明中，除非另有明確的規(guī)定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接觸，或第一和第二特征通過中間媒介間接接觸。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或僅僅表示

第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”流程圖中或在此以其他方式描述的任何過程或方法描述可以被理解為，表示包括一個(gè)或更多個(gè)用于實(shí)現(xiàn)特定邏輯功能或過程的步驟的可執(zhí)行指令的代碼的模塊、片段或部分，并且本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式的范圍包括另外的實(shí)現(xiàn)，其中可以不按所示出或討論的順序，包括根據(jù)所涉及的功能按基本同時(shí)的方式或按相反的順序，來執(zhí)行功能，這應(yīng)被本發(fā)明的實(shí)施例所屬技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員所理解。

[0071]

在本說明書的描述中，參考術(shù)語“一個(gè)實(shí)施例”、“一些實(shí)施例”、“示例”、“具體示例”、或“一些示例”等的描述意指結(jié)合該實(shí)施例或示例描述的具體特征、結(jié)構(gòu)、材料或者特點(diǎn)包含于本發(fā)明的至少一個(gè)實(shí)施例或示例中。在本說明書中，對(duì)上述術(shù)語的示意性表述不一定指的是相同的實(shí)施例或示例。而且，描述的具體特征、結(jié)構(gòu)、材料或者特點(diǎn)可以在任何的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例或示例中以合適的方式結(jié)合。

[0072]

盡管上面已經(jīng)示出和描述了本發(fā)明的實(shí)施例，可以理解的是，上述實(shí)施例是示例性的，不能理解為對(duì)本發(fā)明的限制，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員在本發(fā)明的范圍內(nèi)可以對(duì)上述實(shí)施例進(jìn)行變化、修改、替換和變型。技術(shù)特征：

1.一種井下煤礦開采方法，其特征在于，所述方法包括：利用水射流對(duì)煤壁進(jìn)行切割，形成若干塊煤塊(8)；利用落煤設(shè)備對(duì)所述煤塊(8)進(jìn)行撞擊使其落入運(yùn)輸設(shè)備中。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種井下煤礦開采方法，其特征在于，所述方法包括：將水切割裝置(3)安裝在綜采工作面上的設(shè)備上；水切割裝置(3)產(chǎn)生水射流。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種井下煤礦開采方法，其特征在于，所述煤塊(8)的一端懸空，另一端連接在原生煤壁上。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種井下煤礦開采方法，其特征在于，所述煤塊(8)的深度為0.1m至2m，所述煤塊(8)的正面長度為1cm至500cm，相鄰的所述煤塊(8)的切縫寬度為0.5mm至100mm。5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種井下煤礦開采方法，其特征在于，所述綜采工作面上的設(shè)備為液壓支架、刮板輸送機(jī)和采煤機(jī)的一種或多種。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種井下煤礦開采方法，其特征在于，所述方法包括：使用采煤機(jī)的滾筒(9)對(duì)所述煤塊(8)進(jìn)行撞擊使其落入運(yùn)輸機(jī)槽中。7.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種井下煤礦開采方法，其特征在于，所述方法包括：判斷所述水切割裝置(3)與采煤機(jī)運(yùn)行前端的距離是否小于閾值，在判斷結(jié)果為是的情況下，所述水切割裝置(3)停止切割煤壁，液壓支架護(hù)幫板收起，同時(shí)所述水切割裝置(3)隨護(hù)幫板按順序收起，采煤機(jī)朝一個(gè)方向?qū)λ雒簤K(8)割煤；采煤機(jī)運(yùn)行后方的液壓支架向前推移支護(hù)新暴露的頂板，判斷所述水切割裝置(3)與采煤機(jī)運(yùn)行后端的距離是否大于閾值，在判斷結(jié)果為是的情況下，所述水切割裝置(3)伸出并開始切割煤壁。8.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種井下煤礦開采方法，其特征在于，所述水切割裝置(3)設(shè)置在液壓支架的頂梁(4)的下方，所述水切割裝置(3)包括：平臺(tái)，平臺(tái)與頂梁(4)之間通過伸縮缸相連；水切割噴頭(2)，可轉(zhuǎn)動(dòng)地安裝在平臺(tái)上；控制單元(5)，與水切割噴頭(2)通過注水管路(6)相連，用于控制水切割噴頭(2)的指向和切割動(dòng)作。

技術(shù)總結(jié)

本發(fā)明提出一種井下煤礦開采方法，該方法包括以下步驟：利用水射流對(duì)煤壁進(jìn)行切割，形成若干塊煤塊；利用落煤設(shè)備對(duì)所述煤塊進(jìn)行撞擊使其落入運(yùn)輸設(shè)備中。本發(fā)明方法將傳統(tǒng)的滾筒采煤機(jī)截割破碎煤壁更換為水射流切割煤壁，由于煤壁已經(jīng)被切割分塊，采煤過程中僅需要撞落煤塊和引導(dǎo)落煤，可大大降低采煤機(jī)負(fù)載功率和截割齒的磨損；同時(shí)在煤壁上不會(huì)產(chǎn)生擠壓應(yīng)力，有效防止煤壁垮落。有效防止煤壁垮落。有效防止煤壁垮落。

技術(shù)研發(fā)人員：韋文術(shù) 盧德來 王偉 黃園月 盧海承 王統(tǒng)誠

受保護(hù)的技術(shù)使用者：北京煤科天瑪自動(dòng)化科技有限公司

技術(shù)研發(fā)日：2021.12.06

技術(shù)公布日：2022/4/15