一種塊煤開采方法
【專利摘要】本發明公開了一種塊煤開采方法，包括以下步驟：一、煤層超前預裂：沿煤層工作面推進方向，由近至遠對需開采煤層進行工作面超前預裂；二、預裂煤層開采：由近至遠對經超前預裂后的煤層進行開采，開采過程中同步對液壓支架的支護力進行調節；過程如下：201、煤層開采：采用采煤機對當前采煤工作面進行開采，開采時采用的割煤方式為單向割煤方式；202、液壓支架支護及工作阻力調節；203、按照步驟201至202中所述的方法，進行下一循環的煤層開采；204、多次重復步驟203，直至完成需開采煤層的全部開采過程。本發明方法步驟簡單、設計合理且簡單易行、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
【技術領域】
[0001]本發明屬于煤層開采【技術領域】，尤其是涉及一種塊煤開采方法。
【背景技術】
[0002]由于塊煤生產受煤層自身強度、地質條件、采煤工藝、轉載過程等諸多因素影響，產量只占原煤總產量的10%~30%左右。在煤炭運輸過程中，由于轉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，使塊煤損失嚴重，塊煤率在運輸過程中下降20%~30%以上。因此，現有綜采工作面開采工藝條件下造成煤體過度粉碎，全礦的生產塊煤率低下。據統計，現有煤礦全礦的塊煤生產率不到15%，粉煤生產率為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、煤層超前預裂:沿煤層工作面推進方向，由近至遠對需開采煤層進行工作面超前預裂； 步驟二、預裂煤層開采:步驟一中對需開采煤層進行工作面超前預裂過程中，由近至遠對經超前預裂后的煤層進行開采，且開采過程中同步對液壓支架的支護力進行調節；實際進行開采時，過程如下: 步驟201、煤層開采:采用采煤機對當前采煤工作面進行開采，開采時采用的割煤方式為單向割煤方式； 步驟202、液壓支架支護及工作阻力調節:步驟201中當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行支護；支護完成后，通過減小所述液壓支架的工作阻力，使當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，進行下一循環的煤層開采； 步驟204、多次重復步驟203，直至完成需開采煤層的全部開采過程。
2.按照權利要求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行超前預裂時，采用深孔預裂爆破方法或水壓致裂方法進行超前預裂，其中深孔預裂爆破方法為二氧化碳預裂或炸藥爆破。
3.按照權利要求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； 所述切槽件為安裝在所述采煤機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。
4.按照權利要求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行超前預裂時，采用二氧化碳預裂與水壓致裂相結合的方法進行超前預裂，且由近至遠分多個節段進行超前預裂，多個所述節段的超前預裂方法均相同；其中，對任一個節段進行超前預裂時，過程如下: 步驟101、鉆孔:在步驟201中當前采煤工作面前方50m~150m位置處鉆取預裂鉆孔，所述預裂鉆孔的數量為一個或多個；所述預裂鉆孔的鉆進方向與當前采煤工作面呈平行和/或垂直布設；所述預裂鉆孔的長度為50m~150m ； 其中，鉆取與當前采煤工作面呈垂直布設的所述預裂鉆孔時，先在鉆孔位置處掘進施工一個硐室，再通過硐室鉆取所述預裂鉆孔； 步驟102、二氧化碳預裂:先在步驟101中所鉆的各預裂鉆孔內均安裝二氧化碳預裂器并進行封孔，封孔長度8m~IOm ;之后起爆，對所述需開采煤層進行預裂； 步驟103、注水管安裝:步驟102中二氧化碳預裂完成后，在各預裂鉆孔內均安裝高壓注水管，并進行 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裂鉆孔內注水，進行水壓致裂；此時，完成當前節段的超前預裂過程；步驟105、按照步驟101至步驟104中所述的方法，對下一節段進行預裂； 步驟106、多次重復步驟105，直至完成所述需開采煤層的全部超前預裂過程。
5.按照權利要求3所述的一種塊煤開采方法，其特征在于:當所述采煤機為單滾筒采煤機時，步驟201中采用單向割煤方式進行開采過程中，先進刀進行割煤，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；當所述采煤機為雙滾筒采煤機時，所述采煤機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，先進刀進行割煤，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中所述采煤機的滾筒上所設置螺旋葉片(13)的數量
8.按照權利要求1或2所述的一種塊煤開采方法，其特征在于:步驟201中所述采煤機為雙滾筒采煤機；開采之前，先對開采工藝參數進行設定，其參數設定過程如下: 步驟1、滾筒轉速設定:當步驟一中所述需開采煤層為層厚為0.Sm~1.5m的薄煤層時，滾筒轉速為50r/min~70r/min ;當所述需開采煤層為層厚為1.5m~3.5m的中厚煤層時，滾筒轉速為30r/min~50r/min ;當所述需開采煤層為層厚為3.5m以上的厚煤層時,滾筒轉速為20r/min~30r/min ； 步驟I1、牽引速度設定:將所述雙滾筒采煤機的牽引速度設定為3m/min~6m/min ；步驟II1、切削厚度設定:將所述雙滾筒采煤機滾筒的切削厚度設定為40mm~80mm ；步驟IV、滾筒旋轉方向設定:所述雙滾筒采煤機前后兩個滾筒的旋轉方向相反，兩個所述滾筒分別為前滾筒(6)和后滾筒(9),其中前滾筒(6)的旋轉方向為順時針旋轉,所述后滾筒(9)的旋轉方向為逆時針旋轉； 步驟V、截割深度設定:將所述雙滾筒采煤機滾筒的截割深度設定為50mm~IOOmm ； 步驟201中進行預裂煤層開采時，按照步驟I至步驟V中所設定的開采參數進行開米。
9.按照權利要求4所述的一種塊煤開采方法，其特征在于:步驟101中所述預裂鉆孔與水平方向之間的夾角不大于20°，所述預裂鉆孔的孔徑為Φ65πιπι~Φ105πιπι且其長度為80m~150m ;步驟102中在所述預裂鉆孔內安裝所述二氧化碳預裂器時，各預裂鉆孔內均沿中心軸線方向由前至后安裝多個所述二氧化碳預裂器，所述二氧化碳預裂器的長度為1.5m~2.5m且其直徑為Φ 50mm~Φ 55mm,所述二氧化碳預裂器內所注入二氧化碳為0.5kg~1.2kg的液態二氧化碳；步驟104中進行水壓致裂時，注水壓力控制在8MPa~ lOMpa，注水滲透半徑為9m~11m，各預裂鉆孔的注水時間為8天~10天，各預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中所鉆取預裂鉆孔均為與當前采煤工作面呈平行布設的鉆孔；步驟一中采用二氧化碳預裂與水壓致裂相結合的方法進行超前預裂時，每個預裂節段的長度為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 優先權日:2014年4月29日
【發明者】鄧廣哲 申請人:西安科技大學