本发明属于急倾斜煤层开采技术领域，具体涉及一种急倾斜煤层采区伪俯斜布置的开采系统及开采方法。
背景技术：
急倾斜煤层是指一种倾角大于45°煤层，我国急倾斜煤层储量巨大，通常分布于四川、新疆、贵州等西部地区，且常伴有煤层厚、热值高等特点，是冶金、化工等行业必不可少的原料。急倾斜煤层资源的开采方法从20世纪80年代开始就在不断探索，在工作面布置方法、支护设备改良、巷道布置方法等方面取得了一系列成果。目前的生产实践中对急倾斜煤层开采方法主要采用倒台阶走向长壁采煤法、短壁水平分层开采，伪俯斜走向长壁采煤法、大倾角综采等技术，但是这些开采方法对工作面设备依赖程度较高，设备易倒滑，工作面飞矸现象严重，且工作面长度受限，回采效率低等问题依旧难以解决。因此，重新调整工作面与巷道布置方向，对急倾斜煤层开采进行工艺优化对能源供给具有重要战略意义。
技术实现要素：
本发明的目的，是要提供一种急倾斜煤层采区伪俯斜布置的开采系统，通过将运输巷、回风巷分别与工作面方向垂直布置，减小工作面与水平面夹角的角度；
本发明的另一个目的，是要提供一种应用上述急倾斜煤层采区伪俯斜布置的开采系统的采方法，以提高工作面的采煤产量、开采效率和采煤安全性。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种急倾斜煤层采区伪俯斜布置的开采系统，包括工作面、运输巷、回风巷、回风上山和运输上山，所述工作面按伪俯斜方式布置上端头超前，且工作面内设有采煤机、刮板输送机以及用于支护的液压支架；
所述运输巷、回风巷分别与工作面所在平面垂直，运输巷和回风巷布置于工作面两侧，所述回风巷布置于工作面的上端头，运输巷布置于工作面的下端头，运输巷和回风巷的一端分别与工作面连通；
所述回风巷的另一端与回风上山连通，回风上山和运输上山之间设置联络巷，联络巷设有风门，回风巷通过回风上山后经风门与运输上山连通；所述回风巷与回风上山方向、运输上山方向均垂直；
所述运输巷的另一端与运输上山连通，运输巷与运输上山连通处设有溜煤眼；所述运输上山与运输巷之间还设置石门，运输上山与运输巷通过石门连通；所述运输巷与回风上山方向、运输上山方向均垂直。
作为限定，所述工作面的推进方向沿与工作面垂直方向后退式推进。
作为第二种限定，按伪俯斜方式布置，工作面伪倾角的计算公式为：
运输巷、回风巷伪倾角的计算公式为：
工作面上、下端头高差的计算公式为：
其中：θ为工作面伪倾角，α为急倾斜煤层倾角，β为工作面调斜角度，γ为运输巷、回风巷伪倾角，δh为工作面上、下端头高度差，l为工作面长度。
另一方面，本发明还提供一种急倾斜煤层采区伪俯斜布置的开采方法，应用上述急倾斜煤层采区伪俯斜布置的开采系统，包括以下步骤：
s1、在工作面上通过采煤机进行开采煤炭，并通过刮板输送机将煤炭传输至运输巷；
s2、工作面开采的煤炭经过运输巷后通过溜煤眼，进入运输上山，然后将煤炭运出；
所述步骤s1、s2进行过程中持续通风，通风路线为：新鲜风流经过运输上山沿石门进入运输巷，然后进入工作面，变成污风后经回风巷进入回风上山。
作为限定，步骤s1、s2进行过程中包括运输物料，所述运输物料路线为：物料经过运输上山沿石门进入运输巷；回风巷物料经过联络巷风门进入运输上山。
本发明由于采用了上述的技术方案，其与现有技术相比，所取得的技术进步在于：
（1）本发明通过将运输巷、回风巷与工作面所在平面垂直布置，有效的减小了工作面与水平面夹角的角度，并且通过液压支架能有效控制前方煤壁和顶板变形，防止片帮、冒顶发生；
（2）本发明中新鲜风流可以由运输上山沿石门进入运输巷，经过工作面后变成污风，然后通过回风巷进入回风上山进行回风，从而形成工作面的通风系统，提高了工作面的通风条件和采煤安全性，有利于工作人员长期作业；
（3）本发明中工作面的长度在推进过程保持不变，能够减少设备搬运安装的时间，一次成形，提高了工作效率；
（4）本发明避免了工作面上、下端头因回采煤体形状不同而引起的应力集中现象，运输巷倾斜煤炭中运输过程中能利用自身重力加大运输速度；
（5）本发明的开采方法简单，提高了工作面的采煤产量、开采效率和采煤安全性。
本发明属于急倾斜煤层开采技术领域，用于急倾斜厚煤层采区伪俯斜布置开采。
附图说明
图1为本发明实施例1中采区伪俯斜布置开采示意图；
图2为本发明实施例1中工作面位置关系示意图。
图中：1、煤层；2、运输上山；3、回风上山；4、运输巷；5、回风巷；6、工作面；7、风门；8、溜煤眼；9、石门。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步说明，但本领域的技术人员应当理解，本发明并不限于以下实施例，任何在本发明具体实施例基础上做出的改进和变化都在本发明权利要求保护的范围之内。
实施例1一种急倾斜煤层采区伪俯斜布置的开采系统
如图1所示，本实施例包括工作面6、运输巷4、回风巷5、回风上山3和运输上山2，其中工作面6按伪俯斜方式布置上端头超前，且工作面6内设有采煤机、刮板输送机以及用于支护的液压支架，工作面6的推进方向沿与工作面6垂直方向后退式推进。本实施例中刮板输送机用于将采煤机采下来的煤炭运输至运输巷4，液压支架能有效控制前方煤壁和顶板变形，防止片帮、冒顶发生。工作面6推进采用后退式开采，即工作面6的推进方向是向回风上山3方向推进，能够使工作面6风流不经过采空区，有利于采空区防灭火。
本实施例中，运输巷4、回风巷5分别与工作面6所在平面垂直，运输巷4和回风巷5布置于工作面6两侧，回风巷5布置于工作面6的上端头，运输巷4布置于工作面6的下端头，运输巷4和回风巷5的一端分别与工作面6连通。
本实施例中，回风巷5的另一端与回风上山3连通，回风上山3和运输上山2之间设置联络巷，联络巷设有风门7，回风巷5通过回风上山3后经风门7与运输上山2连通；回风巷5与回风上山3方向、运输上山2方向均垂直。运输巷4的另一端与运输上山2连通，运输巷4与运输上山2连通处设有溜煤眼8；运输上山2与运输巷4之间还设置石门9，运输上山2与运输巷4通过石门9连通；运输巷4与回风上山3方向、运输上山2方向均垂直。
如图2所示，本实施例急倾斜煤层1倾角α为65°，设置工作面6长度为l为200m，工作面6调斜角度β为30°，按伪俯斜方式布置，工作面6伪倾角的计算公式为：
运输巷4、回风巷5伪倾角的计算公式为：
工作面6上、下端头高差的计算公式为：
其中：θ为工作面6伪倾角，α为急倾斜煤层1倾角，β为工作面6调斜角度，γ为运输巷4、回风巷5伪倾角，δh为工作面6上、下端头高度差，l为工作面6长度。
实施例2一种急倾斜煤层采区伪俯斜布置的开采方法
本实施例根据实施例1提供了一种急倾斜煤层采区伪俯斜布置的开采方法，包括以下步骤：
s1、在工作面6上通过采煤机进行开采煤炭，并通过刮板输送机将煤炭传输至运输巷4；
s2、工作面6开采的煤炭经过运输巷4后通过溜煤眼8，进入运输上山2，然后将煤炭运出；
其中，步骤s1、s2进行过程中持续通风，通风路线为：新鲜风流经过运输上山2沿石门9进入运输巷4，然后进入工作面6，变成污风后经回风巷5进入回风上山3。持续通风过程，提高了工作面6的通风条件和采煤安全性，有利于工作人员长期作业。
本实施例中，步骤s1、s2进行过程中包括运输物料，运输物料路线为：物料，如支护用的锚杆、锚索、锚网经过运输上山2沿石门9进入运输巷4；回风巷5物料，如电气设备经过联络巷风门7进入运输上山2。
本实施例中，在回采某一区域的煤层1时，将其划分为各个采区，每个采区划分成多个工作面6，先用掘进机沿垂直回风上山3和运输上山2方向挖掘回风巷5和运输巷4，然后沿回风巷5与运输巷4垂直方向，开挖一条巷道（采矿工程中称为开切眼）将回风巷5与运输巷4贯通，开切眼贯通后布置液压支架、采煤机和刮板运输机，形成工作面6，采用后退式进行开采，经历采煤机割煤、刮板输送机运煤，液压支架底部的液压缸推移刮板输送机向前运动，液压缸液压支架跟随工作面6进行支护步骤。其中工作面6推进采用后退式开采方式，工作面6的长度在推进过程保持不变，能够减少设备搬运安装的时间，一次成形，提高了工作效率。
1.一种急倾斜煤层采区伪俯斜布置的开采系统，包括工作面、运输巷、回风巷、回风上山和运输上山，其特征在于，所述工作面按伪俯斜方式布置上端头超前，且工作面内设有采煤机、刮板输送机以及用于支护的液压支架；
所述运输巷、回风巷分别与工作面所在平面垂直，运输巷和回风巷布置于工作面两侧，所述回风巷布置于工作面的上端头，运输巷布置于工作面的下端头，运输巷和回风巷的一端分别与工作面连通；
所述回风巷的另一端与回风上山连通，回风上山和运输上山之间设置联络巷，联络巷设有风门，回风巷通过回风上山后经风门与运输上山连通；所述回风巷与回风上山方向、运输上山方向均垂直；
所述运输巷的另一端与运输上山连通，运输巷与运输上山连通处设有溜煤眼；所述运输上山与运输巷之间还设置石门，运输上山与运输巷通过石门连通；所述运输巷与回风上山方向、运输上山方向均垂直。
2.根据权利要求1所述的急倾斜煤层采区伪俯斜布置的开采系统，其特征在于，所述工作面的推进方向沿与工作面垂直方向后退式推进。
3.根据权利要求1所述的急倾斜煤层采区伪俯斜布置的开采系统，其特征在于，按伪俯斜方式布置，工作面伪倾角的计算公式为：
运输巷、回风巷伪倾角的计算公式为：
工作面上下端头高差的计算公式为：
其中：θ为工作面伪倾角，α为急倾斜煤层倾角，β为工作面调斜角度，γ为运输巷、回风巷伪倾角，δh为工作面上下端头高度差，l为工作面长度。
4.一种急倾斜煤层采区伪俯斜布置的开采方法，应用权利要求1-3中任意一项所述的急倾斜煤层采区伪俯斜布置的开采系统，其特征在于，包括以下步骤：
s1、在工作面上通过采煤机进行开采煤炭，并通过刮板输送机将煤炭传输至运输巷；
s2、工作面开采的煤炭经过运输巷后通过溜煤眼，进入运输上山，然后将煤炭运出；
所述步骤s1、s2进行过程中持续通风，通风路线为：新鲜风流经过运输上山沿石门进入运输巷，然后进入工作面，变成污风后经回风巷进入回风上山。
5.根据权利要求4所述的急倾斜煤层采区伪俯斜布置的开采方法，其特征在于，步骤s1、s2进行过程中包括运输物料，所述运输物料路线为：物料经过运输上山沿石门进入运输巷；回风巷物料经过联络巷风门进入运输上山。
技术总结