專利名稱：一種采煤方法以及實(shí)施該方法的采煤設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種煤的開采方法及設(shè)備，尤其是一種利用楔形體進(jìn)行煤體采取的開
采方法及設(shè)備。
背景技術(shù)：
目前常用的采煤方法有機(jī)械采煤法，或者利用水及爆破采煤等，其中應(yīng)用廣泛的 是機(jī)械采煤法。上述采煤方法中，機(jī)械采煤效率相對(duì)較高，現(xiàn)有的機(jī)械采煤設(shè)備一般為滾筒 式采煤機(jī)和刨煤機(jī)，其中滾筒式采煤機(jī)生產(chǎn)率高，塊煤率低，粉塵大，刨煤機(jī)含塊率高，粉塵 少，但是生產(chǎn)效率低。 由于形成煤層的自然條件，一般煤層上部均覆蓋有一定厚度的巖土層，巖土層在 重力作用下，會(huì)對(duì)煤層形成較大擠壓力，使煤層密實(shí)在一起，煤層中相應(yīng)的產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力，因 此煤層具有較大的視在強(qiáng)度，不容易被外力破碎，當(dāng)物體插入或破碎煤體時(shí)必須首先克服 其內(nèi)應(yīng)力。而被采出后自然放置的原煤強(qiáng)度低，極易破碎，可見煤層所受壓力對(duì)其物理性質(zhì) 有很大影響。 常用的采煤方法中均有一采空面，此采空面的存在使煤層局部在某一方向的地壓 力解除，使待采煤層中的地壓應(yīng)力得到一定的釋放，但仍有較大的殘余地壓應(yīng)力，特別是煤 質(zhì)較硬時(shí)，靠強(qiáng)力開采煤層勢必消耗較多的能量，如果采煤設(shè)備對(duì)煤體破碎過大，還要損耗 更多的能量，同時(shí)也使煤塵加大。 申請(qǐng)?zhí)枮?00710013715.0的發(fā)明專利申請(qǐng)?zhí)岢隽艘环N采煤方法及設(shè)備，其原理
是在平行于采空面的煤層上開設(shè)一定深度的孔洞，然后將前端小、末端大的擠壓物推入孔
洞并向前推進(jìn)，擠壓物在推進(jìn)過程中對(duì)采空面部分的煤層不斷施加壓力，直至塊煤從煤層
上分離脫落，孔洞的不斷形成與擠壓物體的不斷推進(jìn)實(shí)現(xiàn)塊煤的連續(xù)采取。該方法提高了
塊煤率及生產(chǎn)效率，但是由于在煤層上預(yù)制孔洞，然后撬取，其設(shè)備頂、底板清理機(jī)構(gòu)未能
有效避開煤層地應(yīng)力未完全消除區(qū)，仍會(huì)有較大的能量消耗；另外，該方法先預(yù)制孔洞，然
后用楔形體撬取，制孔和撬取分開，使采煤工藝和采煤設(shè)備的結(jié)構(gòu)復(fù)雜，采煤設(shè)備的結(jié)構(gòu)尺
寸加大，必然使預(yù)制孔洞加大，預(yù)制孔洞時(shí)有地壓應(yīng)力存在，又會(huì)造成能量損耗加大；同時(shí)，
因其未考慮地壓應(yīng)力對(duì)采煤效率及效果的影響，推薦了 3個(gè)最佳鉆孔數(shù)，也增加了采煤的
能量消耗，預(yù)制孔洞獲取的全部是沫煤，降低了含塊率及原煤品質(zhì)。 綜上所述，現(xiàn)有的采煤方法及設(shè)備存在著效率低、功耗大、含塊率低等缺陷。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有的采煤方法及設(shè)備存在的上述缺陷，提出了一種新的 采煤方法及實(shí)施該方法的設(shè)備。 本發(fā)明是采用以下的技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的一種采煤方法，該方法包括以下步驟在 平行于采空面的煤層上將楔形體直接插入煤層中，楔形體連續(xù)不斷向前推進(jìn)，楔形體外朝 采空面方向的煤體不斷被漲裂崩落；前方煤體崩落后，不斷對(duì)頂板、底板及落煤進(jìn)行清理，同時(shí)崩落的煤體和清理的落煤連續(xù)不斷地被運(yùn)輸機(jī)輸出，從而完成連續(xù)的采煤過程。
所述的楔形體的數(shù)量為1 3個(gè)，其設(shè)置在一次采高的等分點(diǎn)上，楔形體之間相互 平行設(shè)置，且同時(shí)向煤層方向運(yùn)動(dòng)，即所述的楔形體同時(shí)插入煤層中。 所述的楔形體通過機(jī)械力和/或振動(dòng)連續(xù)插入煤體。楔形體可以用機(jī)械力連續(xù)插 入煤體，適用于大多數(shù)的煤質(zhì)，也可以采用機(jī)械力加振動(dòng)方式插入煤體，適用于較硬、夾矸 等特殊煤質(zhì)。 該方法最大限度地避免了地壓應(yīng)力對(duì)采煤效率及效果的影響，將一個(gè)體積、表面 積相對(duì)較小的楔形體插入存在地壓應(yīng)力的煤層相對(duì)較容易，能量消耗不大，待局部煤層的 煤體被漲裂崩落后，煤層剩余煤體地壓應(yīng)力基本消除，未脫落的部分煤體僅靠自然結(jié)合力 與頂板清理機(jī)構(gòu)和底板清理機(jī)構(gòu)或側(cè)面煤層粘結(jié)在一起，形同自然放置，此時(shí)再進(jìn)行清理 非常容易，頂、底板清理機(jī)構(gòu)將其清理的落煤連同崩落的煤體通過犁形板輸送至運(yùn)輸機(jī)，消 耗能量少，采煤效率高。同時(shí)，原煤性脆易碎，該方法中的待采煤體是被楔形體用較慢的速 度漲裂，因此成塊率非常高，沫煤含量很少，粉塵率低。 本發(fā)明還提出了一種實(shí)施上述采煤方法的采煤設(shè)備，包含采煤頭和輔助機(jī)構(gòu)，其 中，所述的采煤頭包括楔形體、支架和犁形板，楔形體和犁形板均安裝于支架上，犁形板前 端的頂板和底板上分別固定有頂板清理機(jī)構(gòu)和底板清理機(jī)構(gòu)，楔形體安裝在采煤頭的前 端。采煤頭同時(shí)實(shí)現(xiàn)了兩種作用由楔形體完成被采煤體崩落的工作；另外，犁形板完成煤 層頂、底板的清理及收集落煤并導(dǎo)入運(yùn)輸機(jī)械的工作。 本發(fā)明中，所述的楔形體的數(shù)量為1 3個(gè)，其設(shè)置在采煤頭高度方向的等分點(diǎn) 上，各楔形體之間呈相互平行設(shè)置。楔形體插入點(diǎn)距采空面的距離為截深，截深根據(jù)要采取 的塊度現(xiàn)場試驗(yàn)確定，一般截深為200 800毫米。當(dāng)布置一個(gè)楔形體時(shí)，其設(shè)置在采煤頭 高度方向的中部較合適，截深等于理論截深；如采用兩個(gè)楔形體，楔形體位于采煤頭高度方 向的三等分點(diǎn)處較合適，截深要小于理論截深；如采用三個(gè)楔形體，其位于采煤頭高度方向 的四等分點(diǎn)處較合適，其中，中間楔形體的截深等于理論截深，外側(cè)兩個(gè)楔形體的截深小于 理論截深。 所述的楔形體在平行于采空面方向且朝向煤體的一側(cè)設(shè)有楔角，楔角為1 30° 。實(shí)際生產(chǎn)中，采取大塊煤時(shí)，可以使用小楔角的楔塊；采取小塊煤時(shí)，可以使用大楔角 的楔塊。另外，選取的楔角大小與塊度的關(guān)系也與煤質(zhì)有關(guān)。在平行于采空面方向上，所述 的楔形體設(shè)有一平面，即楔形體上設(shè)置一平面與采空面方向平行。該平面為楔形體提供導(dǎo) 向作用，并提供漲裂煤體時(shí)的側(cè)向支撐力，不會(huì)將此力傳遞到采煤設(shè)備，因此不會(huì)對(duì)機(jī)體造 成不利影響。 楔形體的前端可以呈尖點(diǎn)狀、刀刃狀或半徑較小的球面形，尖點(diǎn)有利于插入煤層， 但磨損較快。所述的楔形體形狀可以為三棱錐形、錐鏟形或半圓臺(tái)形，即其表面具有一定的 傾斜度，該形狀的楔形體便于插入煤層，其形狀最好為錐鏟形。 所述的楔形體也可以由形狀不同的三部分組成，其頂部呈三棱錐狀，中部呈三棱 柱狀，尾部呈三棱臺(tái)狀，各棱處和頂點(diǎn)處都為圓角，楔形體的中部設(shè)有孔，孔內(nèi)通水，用于滅 煤塵。該形狀能夠最大限度地把振動(dòng)附加力傳遞到端部三棱錐的錐尖上，提高楔形體插入 煤體的效率。楔形體也可以為前端小、后端大的其他形狀。 所述的頂板清理機(jī)構(gòu)和底板清理機(jī)構(gòu)呈鋸齒狀，可以與犁形板呈一體式結(jié)構(gòu)。所述的楔形體可以與振動(dòng)器連接，振動(dòng)器安裝在支架上，即通過機(jī)械力和高頻振動(dòng)同時(shí)作用， 使楔形體更容易插入煤體，楔形體與振動(dòng)器可以呈一體式結(jié)構(gòu)，也可以為各自獨(dú)立的構(gòu)件。 另外，為了實(shí)現(xiàn)高頻振動(dòng)，頂、底板清理機(jī)構(gòu)也可以與振動(dòng)器連接。 該設(shè)備可以為類似滾筒采煤機(jī)的采煤設(shè)備，也可以為類似刨煤機(jī)的采煤設(shè)備。當(dāng) 為類似滾筒采煤機(jī)的采煤設(shè)備時(shí)，所述的輔助機(jī)構(gòu)包括調(diào)整機(jī)構(gòu)、機(jī)體、運(yùn)行導(dǎo)軌和動(dòng)力控 制系統(tǒng)，其中采煤頭的支架通過調(diào)整機(jī)構(gòu)安裝于機(jī)體上，調(diào)整機(jī)構(gòu)可使采煤頭旋轉(zhuǎn)及調(diào)整 其相對(duì)于機(jī)體的高度，機(jī)體上設(shè)動(dòng)力控制系統(tǒng)，機(jī)體和運(yùn)行導(dǎo)軌組成移動(dòng)副。動(dòng)力控制系統(tǒng) 為機(jī)體提供沿運(yùn)行導(dǎo)軌行走的動(dòng)力，為采煤頭提供掘進(jìn)力，同時(shí)為各系統(tǒng)協(xié)調(diào)動(dòng)作提供檢 測控制，此種方式適合大多數(shù)煤層的開采。 當(dāng)為類似刨煤機(jī)的采煤設(shè)備時(shí)，所述的輔助機(jī)構(gòu)包括機(jī)體、運(yùn)行導(dǎo)軌和牽引機(jī)構(gòu)， 其中采煤頭的支架直接安裝于機(jī)體上，機(jī)體通過鏈條與牽引機(jī)構(gòu)連接，機(jī)體和運(yùn)行導(dǎo)軌組 成移動(dòng)副。機(jī)體在牽引機(jī)構(gòu)的牽引下沿運(yùn)行導(dǎo)軌運(yùn)行，此種方式結(jié)構(gòu)簡單，但采煤頭高度及 傾角不便調(diào)整，適用于煤層較穩(wěn)定起伏不大的情況下的開采。 頂、底板清理機(jī)構(gòu)最好完全避開含有殘余地壓應(yīng)力的煤體，因此在前進(jìn)方向應(yīng)在 煤體崩裂塌落后在進(jìn)行清理，即在截深方向不一定與楔形體等深。由于頂、底板拐角處的剩 余煤體可能含有殘余地壓應(yīng)力，深度方向一次清理不到的地方可下次清理；遠(yuǎn)離待采煤體 的頂、底板殘留煤體基本沒有殘余地壓應(yīng)力，容易采取，為不損失原煤應(yīng)盡力保證將原煤清 理干凈。所述的楔形體的前端比頂板清理機(jī)構(gòu)、底板清理機(jī)構(gòu)的前端伸出300 800mm。
本發(fā)明的有益效果是與現(xiàn)有采煤方法及設(shè)備相比，本發(fā)明充分地考慮到地壓應(yīng) 力對(duì)采煤效率及效果的影響，大大提高了采煤效率，能量損耗少，減少了對(duì)設(shè)備的損壞，采 煤后的含塊率大大提高。


圖1是采掘橫斷面煤體地壓應(yīng)力示意圖；圖2是本發(fā)明中一個(gè)楔形體插入煤體位置示意圖；圖3是本發(fā)明中兩個(gè)楔形體插入煤體位置示意圖；圖4是本發(fā)明中三個(gè)楔形體插入煤體位置示意圖；圖5是當(dāng)前采取煤體縱斷面地壓應(yīng)力示意圖；圖6是本發(fā)明中楔形體與頂、底板清理機(jī)構(gòu)相對(duì)位置示意圖；圖7是本發(fā)明中楔形體前端呈刀刃狀時(shí)的第一種形狀示意圖；圖8是本發(fā)明中楔形體的第二種形狀示意圖；圖9是本發(fā)明中楔形體的第三種形狀示意圖；圖10是本發(fā)明中楔形體的第四種形狀示意圖；圖11是類似滾筒采煤機(jī)的采煤設(shè)備主視圖；圖12是附圖11的俯視圖；圖13是附圖11的左視圖；圖14是類似刨煤機(jī)的采煤設(shè)備主視圖；圖15是附圖14的左視圖。圖中Jl拙翰愣y炕遙簑2拙翰愕撞炕遙篋祠煽漲輿祠扇禾?；l拊擅禾澹薹枒鼻安煽斬?；[杼鼻安刪蚨危薹1祠刪蠣嬙平較潁薹2枒鼻安刪蚍較潁籥拊擅禾宓匱 共杏嚶a①妊骨擼鐘祠刪蠔岫廈婷禾宓匱褂a n擼鐘1柷遙的變壓部分；b2柷遙的 等壓部分；c枒鼻安扇禾^杏嗟匱褂a①妊骨擼簌枒鼻安扇禾宓匱褂a n擼簌1柷 遜的變壓部分；d2柷遜的等壓部分；1栃4翁澹？枒裝邇謇砘梗？招，'邇謇砘梗？菜t 埽？拗縲偉澹？枸穸鰨？枒髡梗？招U葡低常？秩澹？ 0梂誦械脊歟？ l拂剌酰？ 2梂誦 械脊臁
具體實(shí)施方式

實(shí)施例1 如圖1至圖6所示，曲線b是采掘橫斷面煤體地壓應(yīng)力曲線，離采空區(qū)較遠(yuǎn)的b2 部位受工作面影響較小，地壓應(yīng)力沿水平線方向幾乎不變。在接近采空區(qū)處的bl段地壓應(yīng) 力突然增大，然后逐漸縮小，到接近采空區(qū)處縮小至O。圖5是當(dāng)前采取煤體縱斷面地壓應(yīng) 力示意圖，d是當(dāng)前采取煤體地壓應(yīng)力曲線，在離采空區(qū)較遠(yuǎn)處d2部位受工作面影響較小， 地壓應(yīng)力沿水平線方向幾乎不變，接近采煤頭的dl部分地壓應(yīng)力逐漸縮小直到變成0。
曲線a是待采煤體地壓殘余應(yīng)力沿豎直方向等壓曲線，接近頂、底板處曲線離采 空區(qū)較近，中間部位離采空區(qū)較遠(yuǎn)。地壓應(yīng)力較大處煤體較密實(shí)，視在強(qiáng)度較高，要破壞此 處煤體需要的動(dòng)力也較大；接近采空區(qū)處地壓應(yīng)力較小，煤體視在強(qiáng)度較小，要破壞此處煤 體需要的動(dòng)力也較小，所以本發(fā)明采取煤體B時(shí)應(yīng)躲開地壓應(yīng)力較大處，以減小動(dòng)力消耗。
由于地質(zhì)條件的復(fù)雜變化，地壓應(yīng)力定量描述非常困難，只能假定為理想狀態(tài)簡 單定性描述，但仍能代表一般性規(guī)律，具有較大的參考價(jià)值。 根據(jù)上述特征，本發(fā)明采用的采煤方法為首先，在平行于采空面的煤層上將楔形 體直接插入煤層中，楔形體連續(xù)不斷向前推進(jìn)，楔形體外朝采空面方向的煤體不斷被漲裂 崩落；前方煤體崩落后，通過頂板清理機(jī)構(gòu)和底板清理機(jī)構(gòu)不斷對(duì)頂板、底板以及落煤進(jìn)行 清理，崩落的煤體和清理的落煤連續(xù)不斷地被運(yùn)輸機(jī)輸出，從而完成連續(xù)的采煤過程。在楔
形體不斷漲裂煤體的同時(shí)，清理煤體崩裂后的頂、底板，在清理頂、底板的同時(shí)將采取的原 煤和清理的落煤導(dǎo)向、裝入輸送機(jī)運(yùn)出采面，達(dá)到連續(xù)高效采取高含塊率原煤的目的。
楔形體插入點(diǎn)距采空面的距離為截深，根據(jù)要采取的塊度現(xiàn)場試驗(yàn)確定，截深與 所采取塊度相接近，一般為200 800毫米。本發(fā)明中，所采用的楔形體的數(shù)量為1 3 個(gè)，各楔形體之間相互平行，且朝向待開采的煤層方向。插入煤層的楔形體位置的確定原則 是，在保證所采取塊度的前提下盡量避開高應(yīng)力殘留區(qū)。如圖2所示，使用一個(gè)楔形體1插 入煤體時(shí)，其設(shè)置在一次采高的中間位置，截深等于理論截深，一般要避開地壓應(yīng)力較大部 位。如圖3所示，使用兩個(gè)楔形體1插入煤體時(shí)，其設(shè)置在三等分一次采高處，截深要小于 理論截深，一般要避開地壓應(yīng)力較大部位。如圖4所示，使用三個(gè)楔形體1插入煤體時(shí)，其 分別設(shè)置在四等分一次采高處，位于中間位置的楔形體的截深等于理論截深，位于兩側(cè)的 兩個(gè)楔形體的截深要小于理論截深， 一般要避開地壓應(yīng)力較大部位。 另外，本發(fā)明還涉及一種實(shí)施上述采煤方法的采煤設(shè)備。如圖11、12和13所示，該
設(shè)備為類似滾筒采煤機(jī)式的采煤設(shè)備，其包括采煤頭和輔助機(jī)構(gòu)，所述的采煤頭包括兩個(gè) 楔形體1、支架4、犁形板5和振動(dòng)器6，楔形體1、犁形板5和振動(dòng)器6均安裝于支架4上， 犁形板5前端的頂板和底板上分別固定有頂板清理機(jī)構(gòu)3和底板清理機(jī)構(gòu)2，頂板清理機(jī)構(gòu)3和底板清理機(jī)構(gòu)2均呈鋸齒形，并和楔形體1同時(shí)連接于振動(dòng)器6。振動(dòng)器6為楔形體1提供附加的沖擊力，目的是提供更為強(qiáng)大的機(jī)械力，以利于楔形體1插入煤體。楔形體1安裝在采煤頭的前端。兩楔形體1位于采煤頭高度方向的三等分點(diǎn)位置處，且相互平行，方向均朝向采煤方向。楔形體l的前端伸出頂、底板清理機(jī)構(gòu)的前端300 800mm。犁形板5便于將采取的原煤導(dǎo)向、裝入輸送機(jī)，并運(yùn)出采面。圖6為楔形體1與頂、底板清理機(jī)構(gòu)的相對(duì)位置示意圖。 輔助機(jī)構(gòu)包括調(diào)整機(jī)構(gòu)7、機(jī)體9、運(yùn)行導(dǎo)軌和動(dòng)力控制系統(tǒng)8，其中采煤頭的支架4安裝在調(diào)整機(jī)構(gòu)7上，并通過調(diào)整機(jī)構(gòu)7與機(jī)體9連接，機(jī)體9上設(shè)有動(dòng)力控制系統(tǒng)8，機(jī)體9和運(yùn)行導(dǎo)軌組成移動(dòng)副。動(dòng)力控制系統(tǒng)8為機(jī)體9提供前進(jìn)的動(dòng)力，機(jī)體9通過調(diào)整機(jī)構(gòu)7把動(dòng)力傳遞給采煤頭。調(diào)整機(jī)構(gòu)7可以用來調(diào)整采煤頭的高度、角度，還可以使采煤頭翻轉(zhuǎn)18(T 。機(jī)體9兩端各設(shè)一套采煤頭和調(diào)整機(jī)構(gòu)7，兩個(gè)采煤頭各采采高的一半，設(shè)備走過一趟就可以采取全高。 本發(fā)明中楔形體1可以采用多種形狀，如圖7至圖10所示，圖7中楔形體的前端呈刀刃狀；圖8中的楔形體呈三棱錐狀，其前端呈尖點(diǎn)狀，尖點(diǎn)有利于插入煤層，但磨損較快；圖9中的楔形體呈半圓臺(tái)狀，其前端為半徑較小的球面。另外，楔形體也可以為上述形狀的組合，如圖IO所示，楔形體1由形狀不同的三部分組成，其端部是三棱錐狀，中間部分為一段三棱柱狀，其后部呈三棱臺(tái)狀，各處的棱和頂點(diǎn)都倒圓角，中間有孔，孔內(nèi)可以通水，用于滅煤塵。該形狀能最大限度地把振動(dòng)附加力傳遞給端部三棱錐的錐尖上，使楔形體插入煤體的效率增高。楔形體的形狀并不限于上述形狀，前端小、后端大的楔形體均適用于上述方法和設(shè)備。同時(shí)楔形體在平行于采空面方向設(shè)置一平面，該平面可以起到導(dǎo)向作用，并且能夠提供漲裂煤體時(shí)的側(cè)向支撐力，不會(huì)使此力傳遞到采煤設(shè)備機(jī)體上，因而不會(huì)對(duì)機(jī)體造成不利影響。楔形體的楔角大小一般在1 30。之間選取，楔角小則采取大塊煤的概率高，楔角大則采取小塊煤的概率高；同時(shí)楔角大小與塊度的關(guān)系也與煤質(zhì)有關(guān)，因此楔角大小根據(jù)實(shí)際生產(chǎn)情況來確定。 本實(shí)施例的采煤過程如下所示，動(dòng)力控制系統(tǒng)8帶動(dòng)機(jī)體9沿運(yùn)行導(dǎo)軌行走，機(jī)體9通過調(diào)整結(jié)機(jī)構(gòu)7帶動(dòng)采煤頭運(yùn)行，楔形體1在截深200 800mm處插入煤體，其截深小于理論截深，理論截深一般選取所需煤體的塊度。楔形體1插入到一定深度后，煤體由于內(nèi)部局部應(yīng)力的增加而漲裂崩落，崩落后粘貼在頂、底板上的煤體地壓殘余應(yīng)力基本消除，此時(shí)安裝于采煤頭上的頂板清理機(jī)構(gòu)3和底板清理機(jī)構(gòu)2對(duì)殘留煤體進(jìn)行清理，被清理的原煤和崩落的原煤一起，被犁形板5導(dǎo)入沿采空面布置的運(yùn)輸機(jī)。調(diào)整機(jī)構(gòu)7可使采煤頭旋轉(zhuǎn)并調(diào)整其相對(duì)于機(jī)體的高度和角度。各機(jī)構(gòu)連續(xù)運(yùn)行完成從采煤面一端到另一端的采煤過程，然后采煤頭換向、導(dǎo)軌向待采煤體移動(dòng)一次截深的距離，完成下一次采煤過程。由于采下的煤塊較大，最大尺寸可能達(dá)到800毫米，所以采煤機(jī)上需設(shè)配套的破碎機(jī)構(gòu)，以便于運(yùn)輸。 本實(shí)施例中，選取的楔形體為兩個(gè)，實(shí)際生產(chǎn)中所設(shè)置的楔形體的個(gè)數(shù)可以為1 3個(gè)。當(dāng)設(shè)置一個(gè)楔形體時(shí)，其設(shè)置在二等分采煤頭高度的位置處；設(shè)置三個(gè)楔形體時(shí)，其設(shè)置在四等分采煤頭高度的位置處，各楔形體之間相互平行，且朝向待開采的煤層方向。
頂板清理機(jī)構(gòu)3和底板清理機(jī)構(gòu)2最好完全避開含有殘余地壓應(yīng)力的煤體。 一般在前進(jìn)方向煤體崩裂塌落后再進(jìn)行清理，因此在截深方向可以與楔形體l等深，也可以小一些，因?yàn)轫?、底板拐角處的剩余煤體可能含有殘余地壓應(yīng)力，深度方向一次清理不到的地方可下次清理；遠(yuǎn)離待采煤體的頂、底板殘留煤體基本沒有殘余地壓應(yīng)力，容易采取，為不損失原煤應(yīng)盡力保證將原煤清理干凈。 本實(shí)施例使用了振動(dòng)器6來使楔形體1連續(xù)插入煤體，適用于較硬、夾矸等特殊煤質(zhì)。也可以不使用振動(dòng)器6，完全由牽引機(jī)構(gòu)提供驅(qū)動(dòng)力，適用于較軟、沒有夾矸等較穩(wěn)定煤質(zhì)。另外，頂、底板清理機(jī)構(gòu)也可以直接與支架連接，即振動(dòng)器6不為頂、底板清理機(jī)構(gòu)提供高頻振動(dòng)。另外，頂板清理機(jī)構(gòu)3和底板清理機(jī)構(gòu)2與犁形板5為各自獨(dú)立的部件，也可以為一體式結(jié)構(gòu)。楔形體1與振動(dòng)器6也可以呈一體式結(jié)構(gòu)。 原煤性脆易碎，此種采煤方法是用楔形體將待采煤體以較慢的速度漲裂，成塊率非常高，沫煤含量少，粉塵率很低。該方法使用的設(shè)備適合于大多數(shù)煤層的開采。
實(shí)施例2 如圖14和15所示，該設(shè)備為類似刨煤機(jī)式的采煤設(shè)備，其包括采煤頭和輔助機(jī)構(gòu)，所述的采煤頭包括兩個(gè)楔形體1、支架4、犁形板5和振動(dòng)器6，楔形體1、犁形板5和振動(dòng)器6均安裝于支架4上，犁形板5前端的頂板和底板上分別固定有頂板清理機(jī)構(gòu)3和底板清理機(jī)構(gòu)2，頂板清理機(jī)構(gòu)3和底板清理機(jī)構(gòu)2均呈鋸齒形，犁形板5的前端也呈鋸齒形，并和楔形體1 一起連接于振動(dòng)器6。振動(dòng)器6為楔形體1提供附加的沖擊力，目的是提供更為強(qiáng)大的機(jī)械力，以利于楔形體1插入煤體。楔形體1安裝在采煤頭的前端，兩楔形體1位于采煤頭高度方向的三等分點(diǎn)位置處，其朝向待開采的煤層方向，且相互平行。楔形體1的前端伸出頂、底板清理機(jī)構(gòu)的前端300 800mm。 輔助機(jī)構(gòu)包括機(jī)體9、運(yùn)行導(dǎo)軌12和牽引機(jī)構(gòu)。機(jī)體9通過運(yùn)行導(dǎo)軌12安裝在輸送機(jī)上，牽引機(jī)構(gòu)通過鏈條11連接在機(jī)體9上，采煤頭通過支架4連在機(jī)體9上，設(shè)置在輸送機(jī)兩端的牽引機(jī)構(gòu)能通過鏈條11牽引機(jī)體9，從而帶動(dòng)采煤頭移動(dòng)。采煤頭在機(jī)體9上只能調(diào)頭，不能調(diào)整高度。該設(shè)備適用于煤層較穩(wěn)定起伏不大的情況下的開采。
本實(shí)施例中采煤過程如下所述，設(shè)置于采空區(qū)兩邊巷道中的牽引機(jī)構(gòu)，通過鏈條11牽引機(jī)體9沿平行于采空區(qū)布置的運(yùn)行導(dǎo)軌12運(yùn)行，機(jī)體9帶動(dòng)采煤頭運(yùn)行，楔形體1在截深200 800mm處插入煤體，當(dāng)楔形體1插入到一定的深度后，煤體由于內(nèi)部局部應(yīng)力的增加而漲裂崩落，崩落后粘貼在頂、底板上的煤體地壓殘余應(yīng)力基本消除，此時(shí)安裝于采煤頭上的頂板清理機(jī)構(gòu)3和底板清理機(jī)構(gòu)2對(duì)殘留煤體進(jìn)行清理，被清理的原煤和崩落的原煤一起，被犁形板5導(dǎo)入沿采空面布置的運(yùn)輸機(jī)，各機(jī)構(gòu)連續(xù)運(yùn)行完成從采煤面一端到另一端的采煤過程，然后采煤頭換向、運(yùn)行導(dǎo)軌12向待采煤體移動(dòng)一次截深的距離，完成下一次采煤過程。 本實(shí)施例中，選取的楔形體為兩個(gè)，實(shí)際生產(chǎn)中所設(shè)置的楔形體的個(gè)數(shù)可以為1 3個(gè)。 其他同實(shí)施例l。
權(quán)利要求
一種采煤方法，其特征在于該方法包括以下步驟首先，在平行于采空面的煤層上將楔形體直接插入煤層中，楔形體連續(xù)不斷向前推進(jìn)，楔形體外朝采空面方向的煤體不斷被漲裂崩落；前方煤體崩落后，不斷對(duì)頂板、底板及落煤進(jìn)行清理，崩落的煤體和清理的落煤連續(xù)不斷地被運(yùn)輸機(jī)輸出，從而完成連續(xù)的采煤過程。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的采煤方法，其特征在于所述的楔形體的數(shù)量為1 3個(gè)，其 設(shè)置在一次采高的等分點(diǎn)上，楔形體之間相互平行設(shè)置，且同時(shí)向煤層方向運(yùn)動(dòng)。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的采煤方法，其特征在于所述的楔形體通過機(jī)械力和/或 振動(dòng)連續(xù)插入煤體。
4. 一種實(shí)施權(quán)利要求1所述采煤方法的采煤設(shè)備，包含采煤頭和輔助機(jī)構(gòu)，其特征在 于所述的采煤頭包括楔形體、支架和犁形板，楔形體和犁形板均安裝于支架上，犁形板前 端的頂板和底板上分別固定有頂板清理機(jī)構(gòu)和底板清理機(jī)構(gòu)，楔形體安裝在采煤頭的前丄山順。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的采煤設(shè)備，其特征在于所述的楔形體的數(shù)量為1 3個(gè)，其設(shè)置在采煤頭高度方向的等分點(diǎn)上，各楔形體之間呈相互平行設(shè)置。
6. 根據(jù)權(quán)利要求4或5所述的采煤設(shè)備，其特征在于所述的楔形體朝向煤體方向設(shè) 有楔角，其楔角為1 30° 。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的采煤設(shè)備，其特征在于在平行于采空面方向上，所述的楔形 體設(shè)有一平面，即楔形體上設(shè)置一平面與采空面方向平行。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的采煤設(shè)備，其特征在于所述的楔形體為三棱錐形、錐鏟形或半圓臺(tái)形，楔形體的前端呈尖點(diǎn)狀、刀刃狀或球面形；或者所述楔形體由形狀不同的三部分 組成，其頂部呈三棱錐狀，中部呈三棱柱狀，尾部呈三棱臺(tái)狀，各棱處和頂點(diǎn)處都為圓角，楔 形體的中部設(shè)有孔。
9. 根根據(jù)權(quán)利要求4所述的采煤設(shè)備，其特征在于所述的頂板清理機(jī)構(gòu)和底板清理 機(jī)構(gòu)呈鋸齒狀，且與犁形板呈一體式結(jié)構(gòu)。
10. 根據(jù)權(quán)利要求4、5或9所述的采煤設(shè)備，其特征在于所述的楔形體和/或頂、底 板清理結(jié)構(gòu)與振動(dòng)器連接，振動(dòng)器安裝于支架上。
11. 根據(jù)權(quán)利要求10所述的采煤設(shè)備，其特征在于所述的振動(dòng)器與楔形體呈一體式 結(jié)構(gòu)。
12. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的采煤設(shè)備，其特征在于所述的輔助機(jī)構(gòu)包括調(diào)整機(jī)構(gòu)、機(jī) 體、運(yùn)行導(dǎo)軌和動(dòng)力控制系統(tǒng)，其中采煤頭的支架通過調(diào)整機(jī)構(gòu)安裝于機(jī)體上，機(jī)體上設(shè)有 動(dòng)力控制系統(tǒng)，機(jī)體和運(yùn)行導(dǎo)軌組成移動(dòng)副。
13. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的采煤設(shè)備，其特征在于所述的輔助機(jī)構(gòu)包括機(jī)體、運(yùn)行導(dǎo) 軌和牽引機(jī)構(gòu)，其中采煤頭的支架安裝于機(jī)體上，機(jī)體通過鏈條與牽引機(jī)構(gòu)連接，機(jī)體和運(yùn) 行導(dǎo)軌組成移動(dòng)副。
14. 根據(jù)權(quán)利要求4或9所述的采煤設(shè)備，其特征在于所述的楔形體的前端比頂板清 理機(jī)構(gòu)、底板清理機(jī)構(gòu)的前端伸出300 800mm。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種采煤方法及采煤設(shè)備，該采煤方法為在平行于采空面的煤層上將楔形體直接插入煤層中，楔形體連續(xù)不斷向前推進(jìn)，楔形體外朝采空面方向的煤體不斷被漲裂崩落，前方煤體崩落后，不斷對(duì)頂、底板及落煤進(jìn)行清理，崩落的煤體和清理的落煤連續(xù)不斷地被運(yùn)輸機(jī)輸出，從而完成連續(xù)的采煤過程。實(shí)施上述采煤方法的設(shè)備包括采煤頭和輔助機(jī)構(gòu)，采煤頭包括楔形體、支架和犁形板，楔形體和犁形板均安裝于支架上，犁形板前端的頂板和底板上分別固定有頂板清理機(jī)構(gòu)和底板清理機(jī)構(gòu)，楔形體安裝在采煤頭的前端。與已有技術(shù)相比，本發(fā)明的生產(chǎn)效率高、能量損耗少、含塊率高。
文檔編號(hào)E21C37/00GK101725347SQ20091030990
公開日2010年6月9日 申請(qǐng)日期2009年11月18日 優(yōu)先權(quán)日2009年11月18日
發(fā)明者孟凡英, 杜昌峰 申請(qǐng)人:山東華智科技有限公司