走向短壁水力采煤方法.pdf

一种走向短壁水力采煤方法，属于煤炭开采技术领域。该采煤方法解决了现有传统水力采煤方法工作面通风困难、瓦斯危害严重，通风系统不完善，作业安全性差，以及不能在高瓦斯、自燃发火倾向严重的煤层使用，适用范围较窄，回采率低等问题。本发明以采场通风为重点，改善水力采煤巷道的布置以及工作面的支护方式，形成符合通风、瓦斯治理要求的采煤方法。其工艺设计合理，安全可靠，能够较好地满足井下水力采煤作业的要求，实现对水力采煤工作面暴露顶板的有效支护以及工作面的合理通风，显著提高采煤的效率和作业的安全性。

1.  一种走向短壁水力采煤方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤一：在倾斜煤层待开采区域，沿煤层走向方向布置水力采煤工作面的阶段回风顺槽 和回采顺槽，形成走向小阶段式的采煤方式，阶段内下行开采；在回采顺槽内布置液控水枪， 液控水枪喷出的高速射流在工作面内从上至下冲击并破碎煤体；布置在水力采煤工作面的数 架工作面液压支架顶梁上的伸缩梁随液控水枪高速射流落煤后的移动分别依次伸出，及时支 护落煤之后暴露的顶板；
步骤二：使工作面液压支架前移，同时收回工作面液压支架顶梁上的伸缩梁，实现工作 面液压支架随采煤推进的自移行走，为下一采煤循环的支护做准备；
步骤三：重复步骤一和步骤二中的液控水枪冲击并破碎煤体和工作面液压支架的支护、 移架的作业过程，对阶段内第一小阶段工作面进行开采，阶段回风顺槽、第一小阶段工作面 切眼及第一小阶段工作面回采顺槽构成工作面回风通道；在第一小阶段工作面开采推进的过 程中，沿第一小阶段工作面回采顺槽在采空区靠煤层顶板侧预先埋设通风管道，作为第二小 阶段工作面的回风通道；
步骤四：重复步骤一和步骤二中的液控水枪冲击并破碎煤体和工作面液压支架的支护、 移架的作业过程，对阶段内第二小阶段工作面进行开采；第二小阶段工作面开采时，风流经 第二小阶段工作面回采顺槽进入第二小阶段工作面切眼，再经沿第一小阶段工作面回采顺槽 在采空区靠煤层顶板侧预先埋设的通风管道、回风石门进入采区回风上山，形成新的工作面 回风通道；
步骤五：重复步骤一和步骤二中的液控水枪冲击并破碎煤体和工作面液压支架的支护、 移架，以及步骤三中的预先埋设通风管道的作业过程，对阶段内的其他小阶段工作面进行开 采；碎落的煤体与水混合成煤浆后回流入回采顺槽中的溜槽内，并外运。

2.  根据权利要求1所述的走向短壁水力采煤方法，其特征在于所述的通风管道采用预制 的分段连接式混凝土管道。

走向短壁水力采煤方法
技术领域
本发明属于煤炭开采技术领域，是涉及一种煤矿井下采煤方法，特别是涉及一种倾斜难 采煤层的走向短壁水力采煤方法，为水力采煤工作面通风安全提供有效的保障。
背景技术
现有采煤方法有机械采煤法、水力采煤法、爆破采煤法等。在一些倾角大或不稳定的煤 层条件下无法使用机械采煤法时，常采用爆破采煤法和水力采煤法。水力采煤法，是利用高 压水射流破碎煤体，并借助水力完成其运输、提升等工序的机械化采煤技术。
水力采煤的特点：用水射流进行落煤运煤，人员无需进入工作面，简化了工作面支护、 顶板管理和装运作业等工序，使采煤作业工序简化；同时，水力运、提可使矿井装、运、提 升作业实现集中化，简化矿井生产环节。
据专利文献报导，水力采煤法主要有：公告号为CN1189641C的中国专利“无人下井钻孔 水力采煤方法及其专用装置”，其利用高压水射流把煤切割下来，再利用气举反循环工艺，把 切割下来的煤和水混合后经返渣筒输送到地表，虽然此方法无需人员下井，但煤炭采出率低， 采煤过程可控性差，无法适应复杂煤层的开采；公布号为CN102777183A的中国专利“一种底 板巷水力采煤工艺”，其在煤层底板强度较高岩层掘进岩巷，沿顶板向上打进水孔和排水孔， 进水孔中安装高压水枪和大流量低压水枪，通过水力切割落煤，当顶板明显下沉或垮落时， 撤出进水孔中的高压水枪及大流量低压水枪，封闭进水孔，重复相同方式，用其他组钻孔回 采相应区域构造软煤，这种采煤工艺存在瓦斯突出危险，必须进行煤层瓦斯抽采，并且在回 采区域范围较大时，可能出现顶板垮落下沉等现象，存在安全隐患。而其他开采急倾斜煤层 的采煤方法，多采用较为落后的炮采工艺或风镐、手镐方式落煤，由于煤壁易于片帮，在煤 层回采时也难以采用现代化综采工艺，生产水平低，落煤运输等工艺中存在煤尘浓度严重超 标、引发瓦斯煤尘爆炸等危险。
传统水力采煤对地质条件复杂的煤层，多采用小阶段短壁无支护的采煤形式，回采面无 支护落煤空间与回风巷利用硬帮侧及尚未冒实的空隙保持全负压通风状态；但即使液控水枪 开枪作业时风量会有所增加，采空区冒落矸石空隙窜风量还是有限，回采面无支护落煤空间 无法正常通过风流，并且仅仅依靠局部扇风机压入的风量也很难稀释有害气体。由于水力采 煤通风系统本身的缺陷，因而经常造成瓦斯超限，对工作面的安全生产构成威胁。
针对高瓦斯、自燃发火倾向严重的煤层应用水力采煤方法存在的通风困难、易造成瓦斯 危害等问题，以采场通风为重点，改善水力采煤巷道的布置以及工作面的支护方式，逐步摸 索符合通风、治理瓦斯要求的采煤方法，对高瓦斯易燃煤层实施水力采煤具有重要意义。
发明内容
针对现有技术存在的问题，本发明提供一种走向短壁水力采煤方法。该采煤方法解决了 现有传统水力采煤方法工作面通风困难、瓦斯危害严重，通风系统不完善，作业安全性差， 以及不能在高瓦斯、自燃发火倾向严重的煤层使用，适用范围较窄，回采率低等问题。其工 艺设计合理，支护和移动稳定，安全可靠，完全符合现场的使用条件，可较好地满足井下水 力采煤作业的要求；实现了对水力采煤工作面暴露顶板的有效支护以及工作面的合理通风， 显著提高了采煤的效率和作业的安全性。
为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：一种走向短壁水力采煤方法，包括如下 步骤：
步骤一：在倾斜煤层待开采区域，沿煤层走向方向布置水力采煤工作面的阶段回风顺槽 和回采顺槽，形成走向小阶段式的采煤方式，阶段内下行开采；在回采顺槽内布置液控水枪， 液控水枪喷出的高速射流在工作面内从上至下冲击并破碎煤体；布置在水力采煤工作面的数 架工作面液压支架顶梁上的伸缩梁随液控水枪高速射流落煤后的移动分别依次伸出，及时支 护落煤之后暴露的顶板；
步骤二：使工作面液压支架前移，同时收回工作面液压支架顶梁上的伸缩梁，实现工作 面液压支架随采煤推进的自移行走，为下一采煤循环的支护做准备；
步骤三：重复步骤一和步骤二中的液控水枪冲击并破碎煤体和工作面液压支架的支护、 移架的作业过程，对阶段内第一小阶段工作面进行开采，阶段回风顺槽、第一小阶段工作面 切眼及第一小阶段工作面回采顺槽构成工作面回风通道；在第一小阶段工作面开采推进的过 程中，沿第一小阶段工作面回采顺槽在采空区靠煤层顶板侧预先埋设通风管道，作为第二小 阶段工作面的回风通道；
步骤四：重复步骤一和步骤二中的液控水枪冲击并破碎煤体和工作面液压支架的支护、 移架的作业过程，对阶段内第二小阶段工作面进行开采；第二小阶段工作面开采时，风流经 第二小阶段工作面回采顺槽进入第二小阶段工作面切眼，再经沿第一小阶段工作面回采顺槽 在采空区靠煤层顶板侧预先埋设的通风管道、回风石门进入采区回风上山，形成新的工作面 回风通道；
步骤五：重复步骤一和步骤二中的液控水枪冲击并破碎煤体和工作面液压支架的支护、 移架，以及步骤三中的预先埋设通风管道的作业过程，对阶段内的其他小阶段工作面进行开 采；碎落的煤体与水混合成煤浆后回流入回采顺槽中的溜槽内，并外运。
所述的通风管道采用预制的分段连接式混凝土管道。
本发明的有益效果：
由于本发明采用了布置在水力采煤工作面、可随采煤推进而自移行走的工作面液压支架， 以及在工作面开采推进的过程中，沿回采顺槽在采空区靠煤层顶板侧预先埋设的通风管道配 合水力采煤工作面的生产作业，所以本发明工艺设计合理，支护和移动稳定，在采煤工作面 形成合理的通风系统，机械化程度较高，生产连续性强，易于实现自动化，有利于提高产量， 生产安全可靠，对地质构造的适应能力较强，在大倾角或不规则煤层中开采的效果优于其他 采煤方法。
附图说明
图1是本发明的走向短壁水力采煤方法的一个实施例的小阶段采煤工作面示意图；
图中：1-第一小阶段工作面，2-阶段回风顺槽，3-工作面液压支架，4-水枪管道，5 -液控水枪，6-采空区，7-通风管道，8-第一小阶段工作面回采顺槽，9-第二小阶段工 作面回采顺槽，10-第二小阶段工作面。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步的详细说明。
如图1所示，一种走向短壁水力采煤方法，包括如下步骤：
步骤一：在倾斜煤层待开采区域，沿煤层走向方向，与煤层倾向呈10～20°左右角度的 伪斜布置水力采煤工作面的阶段回风顺槽2和回采顺槽，形成走向小阶段式的采煤方式，各煤 层联合布置开采，煤层单翼或双翼开采，阶段内下行开采，第一小阶段工作面1开采结束，再 开采第二小阶段工作面10；工作面尺寸根据煤层赋存情况，以及采区长度、阶段高度等参数 综合确定，通常工作面倾向长度15～20m；在回采顺槽内布置液控水枪5，液控水枪5与水枪管 道4相连接，靠人力或液控系统操纵，液控水枪5的枪筒可做垂直和水平旋转，液控水枪5喷出 的高速射流在工作面内从上至下冲击并破碎煤体(如果工作面倾向较长，可向上每隔15m左右 设开枪位置，工作面内从上至下开枪落煤，结束后回撤至回采顺槽，落下部15m煤层)；水力 采煤工作面沿切眼方向顺序布置数架工作面液压支架3，数架工作面液压支架3顶梁上的伸缩 梁随液控水枪5高速射流落煤后的移动分别依次伸出，及时支护落煤之后暴露的顶板；
步骤二：使工作面液压支架3前移，同时收回工作面液压支架3顶梁上的伸缩梁，实现工 作面液压支架3随采煤推进的自移行走，为下一采煤循环的支护做准备；
步骤三：重复步骤一和步骤二中的液控水枪5冲击并破碎煤体和工作面液压支架3的支护、 移架的作业过程，对阶段内第一小阶段工作面1进行开采，阶段回风顺槽2、第一小阶段工作 面1切眼及第一小阶段工作面回采顺槽8构成工作面回风通道；在第一小阶段工作面1开采推进 的过程中，沿第一小阶段工作面回采顺槽8在采空区6靠煤层顶板侧预先埋设通风管道7，作为 第二小阶段工作面10的回风通道，避免阶段回风顺槽2由于开采后顶板的跨落而堵塞，影响工 作面回风；
步骤四：重复步骤一和步骤二中的液控水枪5冲击并破碎煤体和工作面液压支架3的支护、 移架的作业过程，对阶段内第二小阶段工作面10进行开采；第二小阶段工作面10开采时，风 流经第二小阶段工作面回采顺槽9进入第二小阶段工作面10切眼，再经沿第一小阶段工作面回 采顺槽8在采空区6靠煤层顶板侧预先埋设的通风管道7、回风石门进入采区回风上山，形成新 的工作面回风通道；
步骤五：重复步骤一和步骤二中的液控水枪5冲击并破碎煤体和工作面液压支架3的支护、 移架，以及步骤三中的预先埋设通风管道7的作业过程，对阶段内的其他小阶段工作面进行开 采；碎落的煤体与水混合成煤浆后回流入回采顺槽中的溜槽内，并汇集于采区或矿井的煤水 仓，煤浆用煤水泵或其他方式输送到地面脱水车间或选煤厂，经处理后，煤外运，水澄清复 用。
所述的通风管道7采用预制的分段连接式混凝土管道。