[发明专利]一种缓倾斜薄煤层不留煤柱的无人化采煤方法及成套设备

说明书

本发明公开了一种缓倾斜薄煤层不留煤柱的无人化采煤方法及成套设备，包括如下步骤：(1)使用采煤机，采集单个钻孔；(2)将自移动气垛支架移动至钻孔处并支护顶板；(3)循环步骤(1)和步骤(2)，直到整个工作面开采完毕。本发明通过自移动气垛支架支撑顶板，自移动气垛支架跟随采煤机的开采不断向前移动，解决了薄煤层顶板支护问题，实现了薄煤层工作面110工法无人开采，为煤矿企业安全高效可持续发展奠定了基础。

技术领域

本发明涉及采煤技术领域，具体为一种缓倾斜薄煤层不留煤柱的无人化采煤方法及成套设备。

背景技术

我国薄煤层资源分布广泛，储量丰富。目前，全国已探明的薄煤层可采储量约占煤炭总可采储量的19％左右。但由于受“劳动强度大、机械化程度低、安全系数低、工作效率低”一大四低的影响，每年从薄煤层中采出的煤量仅占全国总储量的10.4％，而且还有继续下降的趋势。产量与储量比例的严重失调，已造成国家资源的浪费，矿井服务年限缩短，成为制约煤炭工业健康持续发展的瓶颈。

实现少人、无人的自动化采矿是当前国际采矿界研究的热点。美国和澳大利亚的煤炭企业在这方面走在前面,20世纪80年代以来,他们在工作面采用了计算机(技术)、大功率电牵引采煤机、电液控制的液压支架和具有软启动功能刮板输送机,实现了工作面三机的自动化及井下环境安全信息实时监测。90年代开始,加拿大、芬兰、瑞典分别制定了矿山自动化方案,20世纪90年代初,加拿大国际镍公司(Inco)开始研究遥控采矿技术；1992年,芬兰采矿工业宣布智能采矿技术方案；瑞典制定向矿山自动化进军的“GrounteckNIk 2000战略计划”。由于地质条件的复杂以及多种因素的影响,中国无人自动化采矿发展相对落后,国内科研单位也相继开展了采矿机器人(MR)、矿山地理信息系(MGIS)、三维地学模拟(3DGM)、矿山虚拟现实(MVR)、矿山GPS定位等方面的技术开发与应用研究,在中厚煤层煤矿中的应用取得了一定的成效，但在薄煤层矿井尚未取得实质性进展。

现有技术中，薄煤层的采煤方法主要以预留煤柱的方式进行，现有中国发明专利，申请号为201710055731.X，名称为一种极薄煤层钻采卸压增透方法，公开了留设煤柱的采煤方法，但这种方法会造成煤炭资源的浪费，并且需要回采临时宽煤柱，采煤效率较低。

发明内容

本发明的目的在于提供一种缓倾斜薄煤层不留煤柱的无人化采煤方法及成套设备，以解决预留煤柱采煤方法中存在的煤炭资源浪费、采煤效率低的问题。

为实现上述目的，一方面，本发明提供了一种缓倾斜薄煤层不留煤柱的无人化采煤方法，包括如下步骤：

(1)使用采煤机，采集单个钻孔；

(2)将自移动气垛支架移动至钻孔处并支护顶板；

(3)循环步骤(1)和步骤(2)，直到整个工作面开采完毕。

进一步地，在步骤(1)之前，还包括根据地质情况布置采煤区巷道，具体为：

(a)将井工煤矿煤田划分为若干采区，开拓采区回风巷、胶带运输巷、轨道运输巷，构成通风系统和运输系统；

(b)沿煤层走向掘进上巷道、下巷道和切眼，构成回风系统，在所述下巷道内安装胶带输送机和刮板转载机，并通过工作面溜煤眼和所述胶带输送机形成运煤系统，在所述切眼内安装所述自移动气垛支架。

进一步地，在每次执行完步骤(2)之后，均采用“110工法”，把开采巷道保留下来作为下一个工作面的回风巷。其中，“110工法”为现有技术。

另一方面，本发明提供了一种缓倾斜薄煤层不留煤柱的无人化采煤成套设备，包括采煤机和上述自移动气垛支架，所述自移动气垛支架设置在所述采煤机后端，所述自移动气垛支架通过设置在巷道内的气垛支架操纵台控制，所述采煤机包括截割部、推进臂和推进臂推进装置，采煤机的其他组成部分以及截割部、推进臂和推进臂推进装置之间的连接关系是现有技术，在此不再详述。