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1、(10)申请公布号 CN 103362511 A (43)申请公布日 2013.10.23 CN 103362511 A *CN103362511A* (21)申请号 201310315851.0 (22)申请日 2013.07.25 E21C 41/28(2006.01) (71)申请人 山东科技大学 地址 271000 山东省泰安市岱宗大街 223 号 (72)发明人 代进 蒋金泉 曲帅帅 (74)专利代理机构 泰安市泰昌专利事务所 37207 代理人 高军宝 (54) 发明名称 急倾斜中厚煤层台阶式无煤柱采煤法 (57) 摘要 本发明公开了一种急倾斜中厚煤层台阶式无 煤柱采煤法， 预先掘。
2、进一条巷道并在巷道内布置 台阶工作面以及对应的托形支架， 通过柔性掩护 支架进行采掘一体化支护 ； 台阶工作面前上方巷 道做为回风巷道、 后方巷道做为运输巷道 ； 掘进 过程中， 台阶工作面前上方巷道的柔性掩护支架、 托形支架， 过渡到台阶工作面后方的运输巷道内 并兼做下一台阶工作面的巷道支护体系， 循环使 用 ； 此采煤方法解决了急倾斜中厚煤层倾角大按 传统采煤方法工作面布置困难及复杂的问题、 克 服了急倾斜中厚煤层实现机械化采煤的困难， 不 需要在每个工作面内都掘进区段巷道， 减少了巷 道的掘进量， 提高工作面布置速度和改善工作面 接替关系 ； 简化了通风及运输系统， 减少巷道支 护费用。。
3、 (51)Int.Cl. 权利要求书 1 页 说明书 4 页 附图 3 页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书1页 说明书4页 附图3页 (10)申请公布号 CN 103362511 A CN 103362511 A *CN103362511A* 1/1 页 2 1. 一种急倾斜中厚煤层台阶式无煤柱采煤法， 其特征在于 ： 包括以下步骤 ： A、 沿煤层走向方向， 在煤层的上部开采边界掘进回采巷道 ； B、 在整条回采巷道的上方架设柔性掩护支架， 在柔性掩护支架下方支护单体支柱 ； C、 在回采巷道的初采端柔性掩护支架下方开采部分形成台阶工作面， 并使掩护支。
4、架在 台阶工作面上对应下落， 然后在柔性掩护支架的下方设有托形支架， 托形支架将其对应部 分的柔性掩护支架承托成伪斜状 ； 沿开采方向， 台阶的前方为回风巷道， 后方为运输进风巷 道 ； 随着开采的进行， 托形支架平台两边空间作为通风通道， 台阶工作面以及托形支架向着 开采面的前方移动， 推进过程中， 其前上方的回风巷道内的柔性掩护支架通过托形支架过 渡到台阶工作面后方的运输巷道， 被支护并兼做下一台阶工作面巷道 ； D、 一直开采到回风巷道的另一端 ； E、 上一台阶工作面开采完之后， 将维护好的运输巷道转变成回风巷， 在初采端重新开 掘形成台阶工作面， 重复步骤 C 的开采 ； F、 重复。
5、 E 直至下部开采边界。 2. 根据权利要求 1 所述的急倾斜中厚煤层台阶式无煤柱采煤法， 其特征在于 ： 所述的托形支架包括对柔性掩护支架的托形的、 由前梁和倾斜梁组成的顶梁， 所述倾 斜梁的顶端铰接在固定在前梁的末端， 且沿开采方向由前向后逐渐向下倾斜， 倾斜梁的末 端固定有设于台阶上的工作台， 工作台的台面上设有用于支撑顶梁的前柱。 3. 根据权利要求 2 所述的急倾斜中厚煤层台阶式无煤柱采煤法， 其特征在于 ： 所述工作台伸出台阶面一部分， 工作台的伸出端下方设有支撑后柱， 后柱的下方设有 支撑板。 4. 根据权利要求 2 所述的急倾斜中厚煤层台阶式无煤柱采煤法， 其特征在于 ： 前梁。
6、与 倾斜梁之间、 倾斜梁与工作台之间为铰接连接。 5. 根据权利要求 1 或 2 所述的急倾斜中厚煤层台阶式无煤柱采煤法， 其特征在于 ： 还 包括有牵拉托形支架的动力装置。 6. 根据权利要求 5 所述的急倾斜中厚煤层台阶式无煤柱采煤法， 其特征在于 ： 托形支 架的前进速度与掘进速度相同。 权 利 要 求 书 CN 103362511 A 2 1/4 页 3 急倾斜中厚煤层台阶式无煤柱采煤法 技术领域 0001 本发明涉及一种采煤方法， 尤其是采用托形支架的急倾斜中厚煤层台阶无煤柱采 煤法。 背景技术 0002 当前全国急倾斜正规的采煤方法虽然不少， 但都有适用条件。经常采用的急倾斜 采煤。
7、法有伪倾斜柔性掩护支架采煤法、 水平分层放顶煤采煤法、 急倾斜薄煤层综合机械化 采煤一次采全高采煤法等。但对于煤层厚度在 5-10m， 倾角在 70以上的急倾斜煤层， 上述 采煤方法都不适应， 采煤工作面布置相当困难。 0003 对于厚度在 3m 以下， 倾角在 55以下的急倾斜煤层采用综合机械化一次采全高 采煤法， 并获得了很好的成效， 但对于厚度 5-10m 的倾角在 55以上的煤层此方法也是不 适应。主要是因为即使是工作面布置成伪斜， 但由于煤层厚度相对于一次采全高来说厚度 是比较大的， 需要使用的液压支架的吨位比较大， 所以就容易溜架。对于 3-5m 的急倾斜煤 层最常采用的采煤方法是。
8、伪倾斜柔性掩护支架采煤法。该方法将工作面倾角变缓， 工作面 较长， 从而具有了缓斜、 倾斜煤层走向长壁采煤法巷道布置和生产系统特点。利用掩护支 架这个整体刚性框架把工作面空间与采空区隔开， 防矸石窜人， 大大简化了复杂的顶板管 理工作， 为安全生产创造了条件。但该方法存在着不可避免的局限性， 回采工作面安装、 撤 出和辅助运输需要专门的巷道， 这些巷道的施工增加了不必要的工作量， 影响了回采进度， 而且工作面很难实现机械化采煤， 进而使得工作面单产较低。水平分层放顶煤采煤法虽然 实现了机械化采煤， 减小了工人的劳动强度， 提高了煤炭回采率， 提高采出率， 但适应的急 倾斜煤层的厚度在 10m 。
9、以上， 只有这样该方法才能布置完整稳定的采煤系统。对于厚度在 5-10m 的急倾斜中厚煤层， 由于厚度相对水平分层采煤法来说厚度较小， 工作面两侧布置完 运输巷道和回风巷道后， 工作面只有几米的大小， 就无法再按装采煤机等机械， 所以该方法 难以布置工作面。 发明内容 0004 本发明的目的就是要提供一种急倾斜中厚煤层台阶式无煤柱采煤法， 本采煤方法 解决了急倾斜中厚煤层倾角大按传统采煤方法工作面布置困难及复杂的问题， 解决了急倾 斜中厚煤层实现机械化采煤的困难， 同时不需要在每个工作面内都掘进区段巷道， 减少巷 道的掘进量， 提高工作面布置速度和改善工作面接替关系 ； 简化了通风及运输系统，。
10、 减少巷 道支护费用。 0005 为达到上述目的， 本发明采用以下技术方案 ： 一种急倾斜中厚煤层台阶式无煤柱采煤法， 其特征在于 ： 包括以下步骤 ： A、 沿煤层走向方向， 在煤层的上部开采边界掘进回采巷道 ； B、 在整条回采巷道的上方架设柔性掩护支架， 在柔性掩护支架下方支护单体支柱 ； C、 在回采巷道的初采端柔性掩护支架下方开采部分形成台阶工作面， 并使掩护支架在 说 明 书 CN 103362511 A 3 2/4 页 4 台阶工作面上对应下落， 然后在柔性掩护支架的下方设有托形支架， 托形支架将其对应部 分的柔性掩护支架承托成伪斜状 ； 沿开采方向， 台阶的前方为回风巷道， 后。
11、方为运输进风巷 道 ； 随着开采的进行， 托形支架平台两边空间作为通风通道， 台阶工作面以及托形支架向着 开采面的前方移动， 推进过程中， 其前上方的回风巷道内的柔性掩护支架通过托形支架过 渡到台阶工作面后方的运输巷道， 被支护并兼做下一台阶工作面巷道 ； D、 一直开采到回风巷道的另一端 ； E、 上一台阶工作面开采完之后， 将维护好的运输巷道转变成回风巷， 在初采端重新开 掘形成台阶工作面， 重复步骤 C 的开采 ； F、 重复 E 直至下部开采边界。 0006 进一步的， 所述的托形支架包括对柔性掩护支架的托形的、 由前梁和倾斜梁组成 的顶梁， 所述倾斜梁的顶端铰接在固定在前梁的末端， 。
12、且沿开采方向由前向后逐渐向下倾 斜， 倾斜梁的末端固定有设于台阶上的工作台， 工作台的台面上设有用于支撑顶梁的前柱。 0007 进一步的， 所述工作台伸出台阶面一部分， 工作台的伸出端下方设有支撑后柱， 后 柱的下方设有支撑板。 0008 进一步的， 前梁与倾斜梁之间、 倾斜梁与工作台之间为铰接连接。 0009 进一步的， 还包括有牵拉托形支架的动力装置。 0010 进一步的， 托形支架的前进速度与掘进速度相同。 0011 本发明的有益效果表现在 ： 本发明首先开采一个巷道， 通过柔性支架进行支护， 并在开采端初始端开采一个台阶 工作面， 在台阶工作面上设置托形支架， 通过托形支架将柔性掩护支。
13、架承托成伪斜状， 然后 再从一端到另一端进行开采， 开采过程中， 台阶工作面向后移动， 并使之托形支架同步移 动， 一层一层往复无间隔连续化开采。 0012 所述的托形支架由顶梁、 前柱、 工作台、 后柱组成， 托形支架的顶梁由前梁和倾斜 梁铰接组成， 负责在台阶工作面对掩护支架的托形， 避免掩护支架在高台阶附近下降过程 中形成褶皱、 套叠， 同时代替失去支撑力的掩护支架对采空区矸石的提供支撑。 托形支架前 柱以工作台为基础对顶梁的前梁进行支撑， 同时作为固定工作台的压柱， 托形支架的工作 台是连接台阶上下回采巷道的通道， 与倾斜梁双铰相连， 传递后柱对倾斜顶梁的支撑力。 托 形支架支撑在托形。
14、支架的后方， 通过工作台对顶梁的倾斜梁进行支撑。 0013 巷道内布置台阶采煤工作面， 台阶工作面前上方巷道做为工作面回风巷道， 工作 面后方巷道做为工作面运输巷道。 0014 巷道支护和工作面支护采用采掘一体化支护， 巷道采用柔性掩护支架加单体支 护， 将巷道维护到指定的断面保证通风和运输要求， 台阶工作面采用柔性掩护支架托形支 架进行支护。 0015 台阶工作面在推进过程中通过柔性掩护支架托形支架过渡到下一台阶工作面， 在 台阶工作面推进过程中， 其前上方的回风巷道内的柔性掩护支架通过柔性掩护支架托形支 架过渡到台阶工作面后方的运输巷道并兼做下一台阶工作面巷道。 0016 台阶工作面在巷道。
15、内布置， 减少巷道的掘进量 ； 采煤系统和通风系统、 运输系统在 同一巷道内完成， 系统简单。 0017 取消了区段之间的煤柱， 减少了采空区自然发火的隐患 ； 同时也取消了采空区内 说 明 书 CN 103362511 A 4 3/4 页 5 的煤柱， 减少了煤柱上方的支承压力， 减少冲击载荷， 有利于掌握顶板的运动规律， 顶板管 理更安全有效。 0018 综上 ： 采用急倾斜中厚煤层台阶无煤柱采煤法， 厚度 5-10m 的煤层更容易在巷道 内布置台阶， 每个台阶都是水平的， 在 55以上的煤层中不会出现支架溜架。 0019 采用急倾斜中厚煤层台阶无煤柱采煤法， 只需掘进一条两用的巷道， 减。
16、少了巷道 的掘进量， 柔性掩护支架只需要安装一次， 在台阶工作面推进的过程中柔性掩护支架通过 托形支架托形， 到下一台阶工作面， 循环使用， 不需要撤出。并且在台阶工作面内可以安装 综掘机， 实现了采煤机械化， 提高采煤的效率。 0020 采用急倾斜中厚煤层台阶无煤柱采煤法， 是在巷道内布置台阶工作面， 工作面两 侧没有巷道， 工作面长度就是煤层的厚度， 也是巷道的宽度， 在 5-10m 的范围内巷道是比较 容易安装综掘机等采煤机械的。 附图说明 0021 为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案， 下面将对实施例或现 有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍， 显而易见地， 下面描。
17、述中的附图仅仅是本 申请中记载的一些实施例， 对于本领域普通技术人员来讲， 在不付出创造性劳动的前提下， 还可以根据这些附图获得其他的附图 图 1 急倾斜中厚煤层巷道式高台阶无煤柱采煤法立体图 ； 图 2 急倾斜中厚煤层巷道式高台阶无煤柱采煤法主视图 ； 图 3 高台阶过渡支架。 具体实施方式 0022 下面未述及的相关技术内容均可采用或借鉴现有技术。 0023 为了使本技术领域的人员更好地理解本申请中的技术方案， 下面将结合本申请实 施例中的附图， 对本申请实施例中的技术方案进行清楚、 完整地描述， 显然， 所描述的实施 例仅仅是本申请一部分实施例， 而不是全部的实施例。 基于本申请中的实施。
18、例， 本领域普通 技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例， 都应当属于本申请保护 的范围。 0024 急倾斜中厚煤层台阶无煤柱采煤法预掘巷道的掘进 ： 首先是在煤层的上部边界沿走向预掘一条巷道， 且巷道的宽度与煤层厚度相当， 巷道 一侧为煤层的顶板另一侧为每层的底板， 本巷道与采区上山连通， 构成完整的通风系统。 0025 巷道在掘进过程中要采用柔性掩护支架加单体的支护体系对巷道进行全方位支 护 ： 柔性掩护支架可采用现有的柔性掩护支架 1， 柔性掩护支架 1 的下端面右单体支护体进 行支护， 支护体的下端由煤层 2 承载， 当然也可以对柔性掩护支架进行改进 ： 掩护支架用三。
19、 根钢丝绳 3 串联成一个整体。 0026 急倾斜中厚煤层台阶无煤柱采煤法台阶工作面的形成 ： 在预掘的巷道内切底向煤 层深部掘一个台阶， 然后将托形支架安装在台阶处形成采煤工作面， 台阶工作面前上方的 巷道做为工作面回风巷道， 工作面后方的巷道做为运输兼进风巷道 ； 并在台阶处搭建人梯 形成行人运料的通道。 说 明 书 CN 103362511 A 5 4/4 页 6 0027 所述的托形支架 4 包括水平的上架 41、 下架 42， 上、 下架沿巷道方向延伸， 沿掘进 方向的前方， 上下架的一端平齐、 长度相当， 上下架之间设有支护设备， 比如液压支架 43 ； 而在掘进方向的后方， 上下。
20、架长度不一， 具体为上架短于下架 ； 还包括有过渡架 44， 过渡架 44 位于上下架的后端， 过渡架 44 的上端铰接上架 41、 下端铰接下架 42， 两铰接轴垂直于掘 进方向。 0028 托形支架4安装如下 ： 托形支架4的下架带有支护的一部分位于台阶5上， 剩余部 分伸出台阶 5， 伸出部分的下端面下方设有支护设备 6 ； 所述的托形支架 4 位于柔性掩护支 架 1 的下方， 即托形支架 4 的上架 41 以及过渡架 44 支撑柔性掩护支架 1， 其可取代单体支 护设备支护位于托形支架上方的柔性掩护支架 ； 还包括有牵拉托形支架的动力装置， 托形支架由动力装置带动向着掘进方向前进， 托。
21、 形支架的前进速度与掘进速度相同。 0029 台阶工作面在推进过程中通过柔性掩护支架托形支架过渡到下一台阶工作面， 在 台阶工作面推进过程中， 其前上方的回风巷道内的柔性掩护支架通过柔性掩护支架托形支 架过渡到台阶工作面后方的运输巷道并兼做下一台阶工作面巷道。 0030 掘进到煤层一端时， 将在另一端重新掘一个台阶， 然后将托形支架安装在台阶处 形成采煤工作面， 重复开采直至采空。 0031 以上所述仅是本申请的优选实施方式， 使本领域技术人员能够理解或实现本申 请。对这些实施例的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的， 本文中所定义的 一般原理可以在不脱离本申请的精神或范围的情况下， 在其它实施例中实现。 因此， 本申请 将不会被限制于本文所示的这些实施例， 而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一 致的最宽的范围。 说 明 书 CN 103362511 A 6 1/3 页 7 图 1 说 明 书 附 图 CN 103362511 A 7 2/3 页 8 图 2 说 明 书 附 图 CN 103362511 A 8 3/3 页 9 图 3 说 明 书 附 图 CN 103362511 A 9 。