倾角工作面的及时支护矿料分采方法与流程

1.本发明涉及一种矿料分采工艺，尤其适用于中高品位矿料层厚度适中、工作面顶板条件一般或较差的地下铝土矿的开采。

背景技术：

2.地下铝土矿中有大量铝土岩等硬质物料需要开采，由于物料硬度高，需要的截割力大，截割头损耗也快，因此截割难度大，而且截割形成的硬岩块还容易对采矿机的行走系统造成阻碍甚至憋卡，对采矿机的牵引系统影响很大，因此采矿机的移动速度通常比煤矿采煤机要慢得多，相应地产量也要小很多，生产成本高。

技术实现要素：

3.本发明的目的是提供一种倾角工作面的及时支护矿料分采方法，提高开采效率，降低开采成本。
4.本发明的主要技术方案有：
5.一种倾角工作面的及时支护矿料分采方法，布设工作面时将中高品位矿料层留设于矿壁高度方向的上部，矿壁的中高品位矿料层的下方是底废料层，底废料层包括上下相邻的低品位矿料层和岩石层，同一工作面上同时设置两台采矿机c1和c2，两采矿机先由低处向高处并行开采中高品位矿料层，然后立即通过向矿壁侧拉移支架对裸露的顶板进行随机支护，再由高处向低处并行割除底废料层，中高品位矿料层截割后形成顶板，底废料层截割后形成底板。
6.两台采矿机均配套大功率摇臂、中等直径滚筒，滚筒的直径大小与中高品位矿料层的厚度相适应。
7.截割下来的中高品位矿料和废料通过同一输送机分时输送，所述废料为底废料，底废料为低品位矿料与岩石的混合物料或低品位矿料。
8.两台采矿机的规格和配置优选为相同。
9.所述倾角工作面的及时支护矿料分采方法可以包括如下步骤：
10.s1.工作面的两端分别记作a端和b端，整个工作面为倾角工作面，a端较高，b端较低，采矿机c1和采矿机c2分别停靠在工作面的中部和b端；
11.s2.推移装置将输送机向矿壁推移一个截深的距离，推移长度是自a端起到与采矿机c1相距一个斜切距离处，采矿机c2停止等待；
12.s3.采矿机c1向a端行走一个停机距离加一个斜切距离后停止，此时采矿机c1斜切进入矿壁；然后推移装置继续推移输送机，推移的终点与采矿机c2相距一个斜切距离；采矿机c2继续停止等待；
13.s4.采矿机c1继续停止等待；采矿机c2向a端行走一个停机距离加一个斜切距离后停止，此时采矿机c2斜切进入矿壁，然后推移装置继续推移输送机到b端；
14.s5.采矿机c1和采矿机c2分别向a端和b端行走，行走同时开采中高品位矿料层，采
矿机c2到达b端时停止；
15.s6.采矿机c1行走到a端停止，采矿机c2向a端行走直至割透中高品位矿料层时停止，两采矿机行走过程中均开采中高品位矿料层，然后将支架拉向矿壁对顶板进行随机支护；
16.s7.采矿机c1和c2均向b端行走，行走同时割除底废料层；
17.s8.采矿机c1和c2继续向b端行走，行走同时割除底废料层，推移装置则跟随在采矿机c1行走方向的后方将输送机向矿壁推移一个截深的距离，并使推移段输送机与采矿机c1保持一个斜切距离；
18.s9.采矿机c1和c2分别行走到各自的初始位置时停止，行走同时继续割除底废料层，至此完成一刀的循环，同时推移装置继续将输送机向矿壁推移一个截深的距离，并使推移段输送机与采矿机c1保持一个斜切距离，然后返回步骤s3开始下一刀。
19.步骤s1中，采矿机c1的停靠位置优选靠近工作面中点。
20.工作面的长度的上限值优选为不小于100m。
21.本发明的有益效果是：
22.采用两台采矿机在同一工作面进行联合开采，在支架与输送机不变的条件下大大提高了单面的产能，经济效益大大提高。
23.由于产能增加，工作面设备的利用率提高，工作面有条件大幅加长，例如由原来的100m加长到100m-1000m甚至更长，相当于不止一个原有工作面的长度，使得工作面之间巷道的数量明显减少，因此大大节省了巷道掘进量所带来的工程成本。
24.针对厚度适中的中高品位矿料层的“矿料硬度较低、底部岩石层硬度高”的分布特性，本发明采用大采矿机、适应中高品位矿料层厚度的中等直径滚筒割装矿料和废料，既充分发挥了装备的能力特点，又有利于保证装备的可靠性；同时也保证了所开采矿料的品位，大大提高了开采效率。
25.在总开采高度不变的情况下，本发明通过开采位于中高品位矿料层上方的硬度相对较低的低品位矿料层作为顶废料，可以减少采矿机对位于中高品位矿料层下方的硬度相对较高的岩石的截割量，因此可以减少采矿机的损耗，也提高采矿机的工作可靠性。
26.将硬度较高的岩石的截割主要安排在采矿机下行时进行，可以充分利用采矿机重力作用，减少牵引力消耗，明显减少采矿机牵引系统损耗。
附图说明
27.图1为本发明的矿料分采过程示意图；
28.图2为两采矿机并行开采中高品位矿料层时的工作面装备侧向示意图；
29.图3为两采矿机并行割除底废料层时的工作面装备侧向示意图；
30.图4为矿壁截割状态示意图(截割开始前两采矿机均处于初始位置)；
31.图5为矿壁截割状态示意图(两采矿机由低处向高处并行开采中高品位矿料层并支护)；
32.图6为矿壁截割状态示意图(两采矿机由高处向低处并行割除底废料层并回到初始位置)。
33.附图说明：
34.c1.采矿机；c2.采矿机；s.输送机；k.中高品位矿料；f.废料(指低品位矿料或低品位矿料与岩石的混合物料)；lt.停机距离；lx.斜切距离；t.推移装置；z.支架；d.工作面中点；
35.牵引至该位置；自该位置开始牵引；||：停止牵引；牵引(箭头方向指示牵引方向)。
具体实施方式
36.本发明公开了一种倾角工作面的及时支护矿料分采方法，是一种机械化开采方法，适用于中高品位矿料层厚度适中、顶板条件一般或较差的工作面。如图1-3所示，需要用到的主要工作面装备包括采矿机、输送机s、支架z和推移装置t。首先，布设工作面时应将中高品位矿料层留设于矿壁高度方向的上部，矿壁的中高品位矿料层的下方是底废料层，底废料层包括上下相邻的低品位矿料层和岩石层。中高品位矿料k是可用矿料，低品位矿料和岩石均属于废料f。同一工作面上同时设置两台采矿机c1和c2，两采矿机先由低处向高处并行开采中高品位矿料层，然后立即通过向矿壁侧拉移支架对裸露的顶板进行随机支护，再由高处向低处并行割除底废料层。中高品位矿料层截割后形成顶板，底废料层割除后形成底板。
37.本发明结合采矿机牵引速度相对支架拉移和输送机推移的速度要低得多的特点，提出了一面双台采矿机联合作业的高效开采方式，通过增加一台采矿机及相应配套件的小成本投入，即可实现接近原来两倍或更高的产能，明显提高了经济效益。
38.两台采矿机均配套大功率摇臂、中等(或中等偏小)直径滚筒，滚筒的直径大小应与中高品位矿料层的厚度相适应。所谓相适应是指滚筒直径小于但接近中高品位矿料层的厚度，直径过小影响开采效率，直径过大将混入低品位矿料。针对厚度适中的中高品位矿料层的“矿料硬度较低、底部岩石层硬度高”的分布特性，本发明采用大采矿机、适应中高品位矿料层厚度的中等直径滚筒割装矿料和废料，既充分发挥了装备的能力特点，又有利于保证装备的可靠性；同时也保证了所开采矿料的品位，大大提高了开采效率。
39.截割下来的中高品位矿料和废料通过同一输送机分时输送，可分别到达不同的输送终点——料仓，以便保证矿料的品位。所述废料为底废料，底废料为低品位矿料与岩石的混合物料或低品位矿料。如果位于中高品位矿料层下方的低品位矿料层足够厚，就不需要开采岩石层，这种情况下底废料只有低品位矿料。
40.两台采矿机的规格和配置均相同，以方便管理。
41.所述倾角工作面的及时支护矿料分采方法可以包括如下步骤：
42.s1.工作面的两端分别记作a端和b端(本实施例中可分别对应图示工作面的左端和右端)。整个工作面为倾角工作面，a端较高，b端较低。采矿机c1和采矿机c2分别停靠在工作面的中部和b端(这两处位置是两采矿机的初始位置)，准备开始新的一刀。此时矿壁上中高品位矿料层和废料层的分布如图4所示。采矿机停止状态下本身占据一段距离lt，称此距离为停机距离。
43.s2.推移装置将输送机向矿壁推移一个截深的距离，推移长度是自a端起到与采矿机c1相距一个斜切距离(是指采矿机斜切进刀时沿矿壁行走的距离，记作lx)处。推移后输送机会形成一个s形弯曲，该s形弯曲为采矿机c1斜切进入矿壁作轨道上的准备。采矿机c2
停止等待。该步骤中输送机持续运行铲出部分废料，对于第一刀开采，所铲出的废料主要是矿壁垮落的废料，对于后续各刀开采，所铲出的废料还包括前一刀开采过程中产生的废料。
44.s3.采矿机c1向a端行走一个停机距离加一个斜切距离后停止，此时采矿机c1斜切进入矿壁，在此过程中采矿机c1开采中高品位矿料层，该中高品位矿料k通过输送机送入中高品位矿料的料仓中。然后推移装置继续推移输送机(所谓继续推移输送机是指以此前推移的终点作为本次推移的起点，且保持与此前相同的从工作面一端向另一端的单向推移顺序将输送机向矿壁推移一个截深的距离)，推移的终点与采矿机c2相距一个斜切距离。输送机推移过程中继续铲装废料，且两采矿机都处于停止状态。
45.s4.采矿机c1继续停止等待；采矿机c2向a端行走一个停机距离加一个斜切距离后停止，此时采矿机c2斜切进入矿壁；然后推移装置继续推移输送机到b端，即将输送机推平、消除所述s形弯曲，同时随着输送机溜槽向矿壁侧推移，部分浮料被挤向矿壁，过高的浮料滑入输送槽，剩余浮料则堆满铲板前后的上方，为后续的高品位矿料进入输送槽提供底部铺垫和滑入输送槽的引导，该过程实现了废料的铲装。
46.s5.采矿机c1和采矿机c2分别向a端和b端行走，行走同时开采中高品位矿料层(参见图2)，采矿机c2到达b端时停止。
47.s6.采矿机c1行走到a端停止，采矿机c2向a端行走直至割透中高品位矿料层时停止，两采矿机行走过程中均开采中高品位矿料层，然后将支架拉向矿壁对顶板进行随机支护；经过该步骤，中高品位矿料层基本开采完毕，矿壁开采情况如图5所示。
48.在步骤s1-s6的过程中，采矿机c1和c2同时进行中高品位矿料层的开采，生产效率可成倍提高。由于顶板条件欠佳，在中高品位矿料分采后，及时进行顶板支护，以免影响工作面的安全。
49.s7.采矿机c1和c2均向b端行走(即下行)，行走同时割除底废料层(参见图3)。
50.s8.采矿机c1和c2继续向b端行走，行走同时割除底废料层，推移装置则跟随在采矿机c1行走方向的后方将输送机向矿壁推移一个截深的距离，再次形成s形弯曲，并使推移段输送机与采矿机c1保持一个斜切距离。
51.s9.采矿机c1和c2分别行走到各自的初始位置即分别到达工作面的中部和b端时停止，行走同时继续割除底废料层，至此完成一刀的循环，矿壁状态如图6所示，同时推移装置继续将输送机向矿壁推移一个截深的距离，并使推移段输送机与采矿机c1保持一个斜切距离，为下一刀斜切做轨道上的准备，然后返回步骤s3开始下一刀。
52.步骤s7-s9的过程中，采矿机c1和c2同时进行底废料层的开采，生产效率成倍提高。
53.步骤s1中，采矿机c1的停靠位置应尽量靠近工作面中点d(例如可以使采矿机c1的右端与工作面的中点对齐)，以使两采矿机的开采长度尽可能接近，保证两台采矿机同步开采，尽量减少因不同步导致的任何一台采矿机的额外等待时间。
54.所述矿壁的长度的上限值优选为不小于100m，例如100-1000m，甚至更长，相比原来的100m可以大大减少矿壁间巷道的数量，因此大大节省巷道掘进量所对应的工程成本。

技术特征：

1.一种倾角工作面的及时支护矿料分采方法，其特征在于：布设工作面时将中高品位矿料层留设于矿壁高度方向的上部，矿壁的中高品位矿料层的下方是底废料层，底废料层包括上下相邻的低品位矿料层和岩石层，同一工作面上同时设置两台采矿机c1和c2，两采矿机先由低处向高处并行开采中高品位矿料层，然后立即通过向矿壁侧拉移支架对裸露的顶板进行随机支护，再由高处向低处并行割除底废料层，中高品位矿料层截割后形成顶板，底废料层截割后形成底板。2.如权利要求1所述的倾角工作面的及时支护矿料分采方法，其特征在于：两台采矿机均配套大功率摇臂、中等直径滚筒，滚筒的直径大小与中高品位矿料层的厚度相适应。3.如权利要求2所述的倾角工作面的及时支护矿料分采方法，其特征在于：截割下来的中高品位矿料和废料通过同一输送机分时输送，所述废料为底废料，底废料为低品位矿料与岩石的混合物料或低品位矿料。4.如权利要求3所述的倾角工作面的及时支护矿料分采方法，其特征在于：两台采矿机的规格和配置均相同。5.如权利要求1、2、3或4所述的倾角工作面的及时支护矿料分采方法，其特征在于：包括如下步骤：s1.工作面的两端分别记作a端和b端，整个工作面为倾角工作面，a端较高，b端较低，采矿机c1和采矿机c2分别停靠在工作面的中部和b端；s2.推移装置将输送机向矿壁推移一个截深的距离，推移长度是自a端起到与采矿机c1相距一个斜切距离处，采矿机c2停止等待；s3.采矿机c1向a端行走一个停机距离加一个斜切距离后停止，此时采矿机c1斜切进入矿壁；然后推移装置继续推移输送机，推移的终点与采矿机c2相距一个斜切距离；采矿机c2继续停止等待；s4.采矿机c1继续停止等待；采矿机c2向a端行走一个停机距离加一个斜切距离后停止，此时采矿机c2斜切进入矿壁，然后推移装置继续推移输送机到b端；s5.采矿机c1和采矿机c2分别向a端和b端行走，行走同时开采中高品位矿料层，采矿机c2到达b端时停止；s6.采矿机c1行走到a端停止，采矿机c2向a端行走直至割透中高品位矿料层时停止，两采矿机行走过程中均开采中高品位矿料层，然后将支架拉向矿壁对顶板进行随机支护；s7.采矿机c1和c2均向b端行走，行走同时割除底废料层；s8.采矿机c1和c2继续向b端行走，行走同时割除底废料层，推移装置则跟随在采矿机c1行走方向的后方将输送机向矿壁推移一个截深的距离，并使推移段输送机与采矿机c1保持一个斜切距离；s9.采矿机c1和c2分别行走到各自的初始位置时停止，行走同时继续割除底废料层，至此完成一刀的循环，同时推移装置继续将输送机向矿壁推移一个截深的距离，并使推移段输送机与采矿机c1保持一个斜切距离，然后返回步骤s3开始下一刀。6.如权利要求5所述的倾角工作面的及时支护矿料分采方法，其特征在于：步骤s1中，采矿机c1的停靠位置靠近工作面中点。7.如权利要求1、2、3、4、5或6所述的倾角工作面的及时支护矿料分采方法，其特征在于：工作面的长度的上限值不小于100m。

技术总结

本发明涉及一种倾角工作面的及时支护矿料分采方法，具体为：布设工作面时将中高品位矿料层留设于矿壁高度方向的上部，矿壁的中高品位矿料层的下方是底废料层，底废料层包括上下相邻的低品位矿料层和岩石层，同一工作面上同时设置两台采矿机C1和C2，两采矿机先由低处向高处并行开采中高品位矿料层，然后立即通过向矿壁侧拉移支架对裸露的顶板进行随机支护，再由高处向低处并行割除底废料层，中高品位矿料层截割后形成顶板，底废料层截割后形成底板。本发明能明显提高开采效率，降低开采成本。降低开采成本。降低开采成本。