[发明专利]窄梯段开采系统

说明书

发明背景

本申请要求享有于2005年8月1日提交的名称为“Narrow Bench MiningSystem”的美国临时专利申请60/704,285号的优先权，该申请的全部内容作为参考文件加入本申请中。

(a)技术领域

本发明一般涉及开采技术，更具体地说，涉及用于适于就地连续开采如煤之类的集结材料的装置的发动载机(launch vehicle)。

(b)背景技术

煤，由腐烂和压缩的植物形成，通常可在延伸于如石灰岩、砂岩或页岩之类的沉积岩之间的基本水平的矿层内找到。地面和地下开采是用于开采煤的主要技术。

地面或露天开采包括去除覆盖在煤层上面、称之为表面层的材料，以露出煤而便于开采。近年来，在美国，地面开采比地下开采获益显著。这是由于很多因素造成的，其中包括：

(a)地面或露天开采设备的材料运载能力增加；

(b)地面开采比地下开采的成本低；

(c)地面开采与地下开采相比安全记录好；以及

(d)对于很多煤藏量的提取而言，通过地面开采的煤提取百分比较高。

但是，地面开采除了上面提到的优势外其具有局限性。主要的限制因素涉及表面层的深度。从经济角度出发，一旦煤层处在地表之下一定深度处，为达到煤层所必须去除的表面层的量使得露天开采简直难以实施。

当出现这种情况时，大量的煤可能仍然留在地下。若希望经济地开采这种煤，必须使用其它开采方法。地下开采应用于这种情况往往非常有限。这主要是由于许多因素引起的，其中包括顶板支护条件差、煤层薄和/或煤量不足，而不能确保地下作业的大量资金投入指标。

出于这些考虑，在去除表面层费用太高的地方，在露天开采作业之后经常使用螺钻采矿来开采煤。使用大的螺旋钻机钻进煤层的表面并从表面层下开采煤。有利的是，螺旋钻开采效率非常高，与现有的任何其它形式的开采技术相比，其每人每天开采的吨数更多。与地面和地下开采相比，螺旋钻开采启动迅速，所需的基建费用较低。螺旋钻开采也是迄今为止找到的用于较薄煤层的最好方法。此外，螺旋钻开采比地面和地下开采都安全。因此，螺旋钻开采可以用于有效地补充露天开采作业并可采收其他方法留下的少量煤。

当然，螺旋钻开采也不是没有缺点。螺旋钻开采的总的煤采收率较低。储藏区被螺旋钻机采出的煤采收率通常约低于35％。损失的采收率的一部分由煤柱引起，留下的煤柱竖立而支撑相邻的由螺旋钻打的孔之间的表面层。然而，采收率下降主要是由于现有的螺旋钻开采设备的均衡状态(evenstate)限制了可获得的穿透深度而造成的。

更具体地说，随着穿透深度增加，需要更多数量的螺旋叶片将煤从开凿刃输送到煤层面以便采收。由于接触钻孔的壁，每个叶片增加了对螺旋机旋转的摩擦阻力。此外，螺旋叶片钻柱越长，在任何一次内由叶片带走的煤重量越大。结果，随着螺旋钻机穿透深度增加，螺旋钻机需要的动力迅速增大。

由于上述考虑，由传统螺旋钻机设备钻的孔的深度通常仅为150英尺，很少能达到200英尺的深度。当然，这个数字的任何增加都是期望的，因为它能大大改善来自储藏区的煤采收率。

实现此目的的开采系统和方法公开于美国专利5,364,171号；5,261,729号和5,112,111号中。这些专利都归本发明的受让方所有，这些文件的全部内容作为参考加入本申请中。如这些专利和图1显示及描述的那样，这种开采系统包括用于从煤层S开凿煤C的联合采煤机。开凿出的煤C由采煤机M输送到运输车T，该运输车包括一系列首尾顺序连接的定型(modular)运输单元U。这种系统可利用传统的螺旋开采设备达到远远超过150到200英尺的开采深度。事实上，达到的深度已超过了1500英尺。

每个运输单元U被支撑于支地啮合轮(ground engaging wheels)W上，致使采煤机前进到煤层S时其可适用于随后的采煤机M。在此系统内还加入了发动载机L。发动载机L包括接收和输送由运输车卸下的结块的煤(aggregate coal)的输送机构。发动载机L还包括用于支撑运输车T的端部单元的导轨和增加到车辆上的运输单元U。此外，设有单独的驱动组件，用于(1)连同采煤机一道推进/缩回运输车和(2)推动新的运输单元使之与运输车啮合。有利的是，即使将运输单元U加到车T上，这种系统可以不影响凿开和运输集结煤C。因此，这种系统不仅具有来自储藏区的大大提高的采收率，而且比螺旋钻机设备运行更有效，还能提高生产率。