[發(fā)明專利]用于在地下環(huán)境內(nèi)開采材料的方法和設(shè)備

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200980110895.1
• 申請(qǐng)日: 2009-01-30
• 公開（公告）號(hào): CN101981273A
• 公開（公告）日: 2011-02-23
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 馬修·盧姆
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 希拉里·利思·盧姆;利思·諾爾瑪·摩根;詹姆斯·愛德華·摩根
• 主分類號(hào): E21C41/16
• 分類號(hào): E21C41/16;E21D9/10
• 代理公司: 北京弘權(quán)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11363
• 代理人: 張文;劉繼富

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明廣義上涉及用于在地下環(huán)境內(nèi)開采材料的方法和設(shè)備。

背景技術(shù)

當(dāng)前利用各種不同的方法在地下環(huán)境內(nèi)開采材料，例如煤層中的煤。典型地，形成有隧道，隧道可包括通向待開采礦物的多條支路。然后，工人和機(jī)器穿過隧道以開采材料。因此，必需用錨桿或其它支撐元件穩(wěn)固隧道，從而可使工人和機(jī)器安全通過。另外，隧道必需具有大到足以工人和機(jī)器可便利地通過的寬度和高度。

隧道的尺寸還受材料層厚度、通風(fēng)要求、所用的采掘方法、地質(zhì)條件及其它條件的影響。典型的隧道可具有5至6m量級(jí)的寬度和2至4m的高度。

用于在地下環(huán)境內(nèi)采煤的方法示例包括“長(zhǎng)壁開采法(Longwall)”、“房柱式開采法(Board?and?Pillar)”以及較少程度使用的“旺格維利開采法(Wongawilli)”。

在地下形成諸如“巷道”的隧道的最大成本之一是支撐隧道的成本。因此，對(duì)于大多數(shù)地下礦井經(jīng)濟(jì)成效的限制因素是被穩(wěn)固隧道面積與可采掘材料之比。公知方法在此方面具有缺點(diǎn)，并且需要技術(shù)進(jìn)步。

發(fā)明內(nèi)容

在第一方面，本發(fā)明提供一種用于在地下環(huán)境內(nèi)開采材料的方法，所述方法包括如下步驟：

在地下巷道內(nèi)或鄰近處定位結(jié)構(gòu)，使得該結(jié)構(gòu)在經(jīng)由耦接到該結(jié)構(gòu)的一系列構(gòu)件將截割頭抵壓材料時(shí)提供反作用力，地下巷道適于人員通過以及輸送機(jī)器和移除的材料；

定位截割頭和一系列構(gòu)件，使得該結(jié)構(gòu)在經(jīng)由一系列構(gòu)件將截割頭抵壓材料時(shí)提供該反作用力；以及

利用截割頭和一系列構(gòu)件形成突伸至材料的多個(gè)支路隧道部分，包括在支路隧道部分的形成之間重新定位截割頭和一系列構(gòu)件。

定位結(jié)構(gòu)的步驟典型地包括在地下巷道內(nèi)定位結(jié)構(gòu)。

所形成的支路隧道部分中的至少一個(gè)典型地具有超過50m的長(zhǎng)度。

各構(gòu)件典型地是剛性梁區(qū)段，例如剛性的“推梁(push?beam)”區(qū)段，因此所述一系列構(gòu)件典型地為一系列剛性梁區(qū)段。

所述方法還可包括形成地下巷道的步驟。

典型地通過形成支路隧道部分而無需人員通過所形成的支路隧道部分的至少大部分長(zhǎng)度從而來開采材料。

在一個(gè)具體實(shí)施方式中，所述方法實(shí)施為無需人員深入支路隧道部分就形成支路隧道部分并開采材料。典型地，僅需要一系列構(gòu)件、截割頭、相關(guān)的機(jī)器以及消耗品深入支路隧道部分。

在本發(fā)明的一個(gè)具體實(shí)施方式中，無需定位任何支撐元件或錨桿就形成支路隧道部分中的至少一個(gè)，典型地為所有所形成的支路隧道部分。

在通篇說明書中，術(shù)語“錨桿”(及其變型)用于指被置于適當(dāng)位置以為諸如地下環(huán)境內(nèi)的巷道等隧道的表面提供適當(dāng)支撐的鋼制構(gòu)件。

所形成的支路隧道部分中的至少大部分典型地具有超過100m、200m、300m乃至超過500m的長(zhǎng)度。在本發(fā)明的一個(gè)具體實(shí)施方式中，所有所形成的支路隧道部分具有超過100m、200m、300m乃至超過500m的長(zhǎng)度。

材料典型地為諸如煤層的材料層的一部分。

支路隧道部分典型地沿垂直于巷道的方向形成。

形成多個(gè)支路隧道部分的步驟可包括在形成至少一個(gè)支路隧道部分之后，在巷道內(nèi)重新定位所述結(jié)構(gòu)，以便可從另一位置形成支路隧道部分。另外，形成多個(gè)支路隧道部分的步驟典型地包括延伸、回撤以及重新定位一系列構(gòu)件。另外，形成多個(gè)支路隧道部分的步驟典型地包括將移除的材料輸送到遙遠(yuǎn)位置。

形成多個(gè)支路隧道部分的步驟還可包括在形成另一支路隧道部分的過程中，將一系列構(gòu)件中的構(gòu)件從一個(gè)先前形成的支路隧道部分典型地橫過巷道而移入另一支路隧道部分的一區(qū)段。

另外，支路隧道部分從其突伸的巷道可為第一巷道，且所述方法可包括形成第二巷道。第二巷道可以如下方式聯(lián)接到第一巷道的側(cè)部：使得一系列構(gòu)件可通過第二巷道的一部分朝向第一巷道移動(dòng)并與第一巷道交叉。然后可以如下方式從第一巷道以便利的方式形成支路隧道部分：使得單獨(dú)的構(gòu)件橫過第一巷道移動(dòng)以便延伸正用于形成支路隧道部分的一系列構(gòu)件。

例如，第二巷道可包括傾斜部分，并且可形成為使得材料位于第一巷道與第二巷道之間。在一個(gè)示例中，第二巷道包括大致平行于第一巷道的部分。

所述方法還可包括典型地通過形成第一支路隧道部分然后形成第二緊鄰的平行的支路隧道部分，來移除第一巷道與第二巷道之間的材料。所述方法可包括將截割頭和構(gòu)件中的至少一些重新定位于大致平行于先前所形成的支路隧道的位置。另外，所述方法還可包括移除第一巷道的任一側(cè)處的材料。

一系列構(gòu)件可直接或經(jīng)由諸如耦接元件等至少一個(gè)元件間接地附接到所述結(jié)構(gòu)上。