[發(fā)明專利]無(wú)人智能化連采連充保水采煤方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010057874.6
• 申請(qǐng)日: 2020-01-16
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN111396051B
• 公開(kāi)（公告）日: 2021-04-13
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 馬立強(qiáng);安東尼·約翰·斯賓塞·斯皮林;張衛(wèi)清;張吉雄;王爍康
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)礦業(yè)大學(xué)
• 主分類號(hào): E21C41/18
• 分類號(hào): E21C41/18;E21C35/24;E21F1/00;E21F15/00;E21F17/18;E21F17/00
• 代理公司: 南京經(jīng)緯專利商標(biāo)代理有限公司 32200
• 代理人: 陸志斌

本發(fā)明公開(kāi)了一種無(wú)人智能化連采連充保水采煤方法，該方法改進(jìn)了連采連充采掘面采煤工藝與充填工藝，優(yōu)化了全過(guò)程負(fù)壓通風(fēng)路線，可實(shí)現(xiàn)破煤、裝煤和運(yùn)煤的高效作業(yè)，以及采掘面的高效率、高質(zhì)量充填。與此同時(shí)，該方法能夠智能識(shí)別煤巖體，實(shí)現(xiàn)采掘面無(wú)人智能化采煤，充填體與煤柱協(xié)同支撐頂板可有效控制覆巖運(yùn)移，從而保護(hù)覆巖含(隔)水層結(jié)構(gòu)不發(fā)生破壞。本發(fā)明可進(jìn)一步提高采煤的綜合效益，是一種綠色、安全、高效的智能化保水采煤方法。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及煤炭開(kāi)采技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種無(wú)人智能化連采連充保水采煤方法。

背景技術(shù)

我國(guó)煤炭開(kāi)采與生態(tài)環(huán)境保護(hù)之間的矛盾日益突出，嚴(yán)重制約著礦區(qū)的可持續(xù)發(fā)展。在最大限度地提高煤炭資源采出率的同時(shí)，減少開(kāi)采造成水資源流失，是煤炭行業(yè)健康發(fā)展的必由之路。但限高開(kāi)采、短壁開(kāi)采和條帶開(kāi)采等保水采煤方法，多以犧牲煤炭采出率為代價(jià)。充填開(kāi)采是目前克服上述問(wèn)題的有效采煤方法，尤其針對(duì)極薄阻隔層條件下的水資源保護(hù)性采煤。

在極薄阻隔層下，充填開(kāi)采是一種有效的保水采煤方法，其主要分為長(zhǎng)壁式充填開(kāi)采和巷柱式充填開(kāi)采。長(zhǎng)壁式充填開(kāi)采具有回采巷道布置簡(jiǎn)單、采煤效率高以及煤炭資源回收率高的特征，但開(kāi)采過(guò)程中存在頂板裸露面積較大，充填材料約束空間不足以及采煤和充填協(xié)調(diào)作業(yè)困難等局限性。巷柱式充填開(kāi)采具有頂板裸露面積較小、巖層控制效果明顯的特征，但是存在煤炭資源回收率低、采煤工藝及采煤系統(tǒng)復(fù)雜等局限性。壁式連采連充保水采煤方法能夠解決傳統(tǒng)長(zhǎng)壁充填開(kāi)采存在的采煤與充填協(xié)調(diào)作業(yè)難、充填系統(tǒng)復(fù)雜、充填空間大且充填時(shí)間長(zhǎng)等問(wèn)題，具有廣闊的應(yīng)用前景。

但現(xiàn)有的壁式連采連充保水采煤方法難以保證工作面持續(xù)、穩(wěn)定、高效地出煤，采煤與充填并行作業(yè)時(shí)通風(fēng)困難，且采場(chǎng)巷道掘通后工作面局部可能存在的閉合通風(fēng)回路。

發(fā)明內(nèi)容

為了克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供一種無(wú)人智能化連采連充保水采煤方法，可使采煤效率與傳統(tǒng)長(zhǎng)壁采煤效率相匹配，并保證工作面持續(xù)、穩(wěn)定、高效地出煤，提高煤炭資源利用率，同時(shí)拓寬保水采煤方法的適用條件。

為達(dá)上述目的，本發(fā)明提供一種無(wú)人智能化連采連充保水采煤方法，包括以下步驟：

步驟一，沿工作面走向方向掘進(jìn)主運(yùn)輸巷和輔助運(yùn)輸巷，但不留設(shè)開(kāi)切眼，為滿足通風(fēng)需要，主運(yùn)輸巷和輔助運(yùn)輸巷分別配備回風(fēng)巷一和回風(fēng)巷二，工作面末端留設(shè)設(shè)備回撤巷道，形成無(wú)人智能化連采連充保水采煤工作面；

步驟二，將工作面沿垂直或傾斜于主運(yùn)輸巷的方向，劃分成若干條預(yù)掘采場(chǎng)巷道，按壁式連采連充開(kāi)采原則進(jìn)行采掘，并及時(shí)充填采掘完成的采場(chǎng)巷道；

步驟三，正在掘進(jìn)的采場(chǎng)巷道稱為采掘作業(yè)面，采用帶有煤巖體智能識(shí)別裝置的智能化遠(yuǎn)程遙控連續(xù)采煤機(jī)，并裝備配套的連續(xù)運(yùn)輸設(shè)備實(shí)現(xiàn)采掘作業(yè)面的無(wú)人智能化開(kāi)采。

進(jìn)一步的，步驟一中，主運(yùn)輸巷和回風(fēng)巷一之間以及輔助運(yùn)輸巷和回風(fēng)巷二之間均通過(guò)留設(shè)若干段隔離煤柱進(jìn)行隔離，隔離煤柱之間通過(guò)密閉墻連接；回風(fēng)巷一與隔離煤柱之間、回風(fēng)巷二與隔離煤柱之間、輔助運(yùn)輸巷與隔離煤柱之間，以及主運(yùn)輸巷與隔離煤柱之間，可通過(guò)添加密閉墻調(diào)整風(fēng)流方向。

進(jìn)一步的，步驟二中，所述壁式連采連充開(kāi)采原則為：充填結(jié)束的采場(chǎng)巷道兩側(cè)不立即布置采掘作業(yè)面，即在待開(kāi)采塊段內(nèi)任意取三條相鄰的采場(chǎng)巷道，分別標(biāo)記為R_i、R_j和R_k，其中R_j位于三條采場(chǎng)巷道的中間位置，這三條采場(chǎng)巷道的開(kāi)采順序i、j和k，應(yīng)滿足如下關(guān)系：

(1)當(dāng)j是三者的最大值時(shí)，應(yīng)滿足j-i≥2且j-k≥2，同時(shí)滿足j-i≥3或j-k≥3；

(2)當(dāng)j不是三者的最大值時(shí)，應(yīng)滿足j-i≥2且j-k≥2。

進(jìn)一步的，步驟三中，工作面采用負(fù)壓通風(fēng)系統(tǒng)回風(fēng)，通風(fēng)原則為單巷作業(yè)單巷回風(fēng)，雙巷作業(yè)雙巷回風(fēng)，具體如下：