采矿学-第五章倾斜长壁采煤法

1、中国矿业大学矿业工程学院主讲：屠世浩教授第五章第五章 倾斜长壁采煤法倾斜长壁采煤法 第一节第一节 倾斜长壁采煤法带区巷道布置及生产倾斜长壁采煤法带区巷道布置及生产系统系统 第二节第二节 带区参数及巷道布置分析带区参数及巷道布置分析第三节第三节 倾斜长壁采煤法工艺特点倾斜长壁采煤法工艺特点第四节第四节 倾斜长壁采煤法的评价及使用条件倾斜长壁采煤法的评价及使用条件长壁工作面沿走向布置、沿倾斜推进的采煤长壁工作面沿走向布置、沿倾斜推进的采煤方法称为倾斜长壁采煤法，主要用于倾角小于方法称为倾斜长壁采煤法，主要用于倾角小于12的煤层，可以选择炮采、普采和综采工艺，的煤层，可以选择炮采、普采和综采工艺，与

2、走向长壁采煤法的主要区别在于回采巷道布置与走向长壁采煤法的主要区别在于回采巷道布置的方法不同，相当于走向长壁采煤法中的区段旋的方法不同，相当于走向长壁采煤法中的区段旋转了转了90，原区段变为倾斜分带，原区段平巷变，原区段变为倾斜分带，原区段平巷变为分带斜巷。为分带斜巷。第一节第一节 倾斜长壁采煤法带区巷道布置倾斜长壁采煤法带区巷道布置及生产系统及生产系统一、带区巷道布置一、带区巷道布置二、生产系统二、生产系统一、一、带区巷道布置带区巷道布置一般在开采水平，沿煤层走向方向，根据煤层厚度一般在开采水平，沿煤层走向方向，根据煤层厚度、硬度、顶底板稳定性及走向变化程度，在煤层、硬度、顶底板稳定性及走向

3、变化程度，在煤层中或岩层中开掘水平运输大巷和回风大巷。中或岩层中开掘水平运输大巷和回风大巷。在水平大巷两侧沿煤层走向划分为若干分带，由相在水平大巷两侧沿煤层走向划分为若干分带，由相邻较近的若干分带组成，并具有独立生产系统的邻较近的若干分带组成，并具有独立生产系统的区域叫带区。区域叫带区。 由两个分带组成的单一煤层带区巷道布置如图由两个分带组成的单一煤层带区巷道布置如图所示。所示。 巷道掘进顺序巷道掘进顺序：自运输大巷开掘带区装车站下部：自运输大巷开掘带区装车站下部车场、进风行人斜巷、煤仓，然后在煤层中沿倾车场、进风行人斜巷、煤仓，然后在煤层中沿倾斜掘进分带运输进风斜巷至上部边界。斜掘进分带运输

4、进风斜巷至上部边界。 大巷布置在煤层中时，为了达到需要的煤仓大巷布置在煤层中时，为了达到需要的煤仓高度，分带工作面运输斜巷在接近煤仓处向上抬高度，分带工作面运输斜巷在接近煤仓处向上抬起，变为石门进入煤层。同时，自运输大巷沿煤起，变为石门进入煤层。同时，自运输大巷沿煤层倾斜向上掘进分带工作面回风运料斜巷，与回层倾斜向上掘进分带工作面回风运料斜巷，与回风大巷平面相交。风大巷平面相交。 大巷布置在煤层底板岩层中时，还要开掘辅大巷布置在煤层底板岩层中时，还要开掘辅助运输材料车场助运输材料车场8和回风斜巷和回风斜巷9，并沿煤层倾斜向，并沿煤层倾斜向 上掘进分带工作面回风运料斜巷。上掘进分带工作面回风运料

5、斜巷。运输进风斜巷和回风运料斜巷掘至上部边界运输进风斜巷和回风运料斜巷掘至上部边界后，即可沿煤层开掘开切眼，贯通后，即可沿煤层开掘开切眼，贯通4和和5，在开切，在开切眼内安装工作面设备，经调试后，沿俯斜推进的眼内安装工作面设备，经调试后，沿俯斜推进的倾斜长壁工作面即可进行采煤。倾斜长壁工作面即可进行采煤。 近年来，一些矿井尝试采用无煤仓的带区巷近年来，一些矿井尝试采用无煤仓的带区巷道布置，即运输斜巷的煤经胶带输送机直接转载道布置，即运输斜巷的煤经胶带输送机直接转载到运输大巷内的胶带输送机上，取消了煤仓，使到运输大巷内的胶带输送机上，取消了煤仓，使系统更加简单。系统更加简单。 对于下山部分，则可

6、由水平大巷向下俯斜开对于下山部分，则可由水平大巷向下俯斜开掘分带斜巷，至下部边界后，掘出开切眼，布置掘分带斜巷，至下部边界后，掘出开切眼，布置沿仰斜推进的长壁工作面。沿仰斜推进的长壁工作面。 二、二、生产系统生产系统 由于带区巷道布置简单，各生产系统也相对由于带区巷道布置简单，各生产系统也相对简单。运输斜巷中多铺设胶带输送机运煤，回风简单。运输斜巷中多铺设胶带输送机运煤，回风运料斜巷中的辅助运输，可采用小绞车，将其布运料斜巷中的辅助运输，可采用小绞车，将其布置在巷道一侧，多级上运；也可采用无极绳绞车置在巷道一侧，多级上运；也可采用无极绳绞车运输。机械化水平较高的生产矿井中，可采用无运输。机械化

7、水平较高的生产矿井中，可采用无轨胶轮车、单轨吊、卡轨车和齿轨车辅助运输。轨胶轮车、单轨吊、卡轨车和齿轨车辅助运输。工作面主要生产系统如图工作面主要生产系统如图5-15-1所示所示。 运煤运煤：34613461 通风通风：174352174352，或，或1743 1743 59 259 2 运料运料：153153，或，或18 5318 53第二节第二节 带区参数及巷道布置分析带区参数及巷道布置分析一、带区参数一、带区参数二、巷道布置分析二、巷道布置分析一、带区参数一、带区参数 带区参数包括带区参数包括：分带工作面长度、分带倾斜：分带工作面长度、分带倾斜长度、分带数目和带区走向长度。长度、分带数目

8、和带区走向长度。1. 工作面长度工作面长度 分带工作面长度同走向长壁工作面。由于煤分带工作面长度同走向长壁工作面。由于煤层倾角相对较小，有利于先进的采煤装备发挥优层倾角相对较小，有利于先进的采煤装备发挥优势，因而，在煤层厚度和采煤工艺方式相同时，势，因而，在煤层厚度和采煤工艺方式相同时，倾斜长壁工作面相对较长。工作面长度一般在倾斜长壁工作面相对较长。工作面长度一般在150m左右，甚至可达左右，甚至可达250m以上。我国神东矿区以上。我国神东矿区工作面长度已达到工作面长度已达到240300m。 2. 分带倾斜长度分带倾斜长度 分带工作面的倾斜长度就是工作面连续推进的距分带工作面的倾斜长度就是工作

9、面连续推进的距离，约为上山或下山阶段斜长。我国离，约为上山或下山阶段斜长。我国2005年发布年发布的的煤炭工业矿井设计规范煤炭工业矿井设计规范的相关规定为：分的相关规定为：分带倾斜长度不宜少于工作面一年的连续推进长度带倾斜长度不宜少于工作面一年的连续推进长度。一般上山部分的倾斜长度宜为。一般上山部分的倾斜长度宜为10001500m或更长，下山部分的倾斜长度宜为或更长，下山部分的倾斜长度宜为7001200m。 我国部分煤矿倾斜长壁开采的主要参数我国部分煤矿倾斜长壁开采的主要参数二二、巷道布置分析巷道布置分析 1、仰斜开采与俯斜开采仰斜开采与俯斜开采 一般情况下，当顶板较稳定、煤质较硬顶板淋一般情

10、况下，当顶板较稳定、煤质较硬顶板淋水较大或煤层易自燃、需在采空区进行注浆时，宜水较大或煤层易自燃、需在采空区进行注浆时，宜采用仰斜开采；采用仰斜开采； 当煤层厚度和煤层倾角较大，煤质松软，容易当煤层厚度和煤层倾角较大，煤质松软，容易片帮或瓦斯含量较大时，宜采用俯斜开采。片帮或瓦斯含量较大时，宜采用俯斜开采。 有时由于回风大巷位置不同，也影响采用仰斜有时由于回风大巷位置不同，也影响采用仰斜与俯斜开采的选择，应通过技术经济比较后确定。与俯斜开采的选择，应通过技术经济比较后确定。 对于倾角较小或近水平煤层，进风和回风大对于倾角较小或近水平煤层，进风和回风大巷并列布置在井田倾向中央，煤层条件又无特殊巷

11、并列布置在井田倾向中央，煤层条件又无特殊要求时，宜采用仰斜和俯斜开采相结合的方式，要求时，宜采用仰斜和俯斜开采相结合的方式，回采工作面均向大巷方向后退式推进。运输大巷回采工作面均向大巷方向后退式推进。运输大巷以上部分采用俯斜开采，以下部分采用仰斜开采以上部分采用俯斜开采，以下部分采用仰斜开采。这样对于运输、通风和巷道维护均比较有利。这样对于运输、通风和巷道维护均比较有利。 2、单工作面和双工作面布置单工作面和双工作面布置 倾斜长壁分带工作面可以单工作面布置和生倾斜长壁分带工作面可以单工作面布置和生产，相邻两个工作面也可以对拉布置，同时生产产，相邻两个工作面也可以对拉布置，同时生产。单工作面布置

12、时，每个工作面有两条回采巷道。单工作面布置时，每个工作面有两条回采巷道，如图，如图5-25-2中仰斜开采的工作面。中仰斜开采的工作面。 对拉工作面布置是两个工作面布置三条回采对拉工作面布置是两个工作面布置三条回采巷道，其中运输巷为两个工作面共用，如图巷道，其中运输巷为两个工作面共用，如图5-25-2中中俯斜开采的两个工作面。俯斜开采的两个工作面。 由于工作面沿煤层走向近似水平布置，不存由于工作面沿煤层走向近似水平布置，不存在走向长壁双工作面向下运煤和向上拉煤的问题在走向长壁双工作面向下运煤和向上拉煤的问题，两个工作面可以等长布置。另外，工作面风流，两个工作面可以等长布置。另外，工作面风流也不存

13、在上行与下行的问题，两个工作面的通风也不存在上行与下行的问题，两个工作面的通风状况几乎完全相同。状况几乎完全相同。 双工作面布置减少了一条运煤斜巷，并节省了双工作面布置减少了一条运煤斜巷，并节省了一套运煤设备，生产比较集中，在顶板比较稳定的一套运煤设备，生产比较集中，在顶板比较稳定的薄及中厚煤层中，采用炮采或普采工艺时，双工作薄及中厚煤层中，采用炮采或普采工艺时，双工作面布置能够取得较好的技术经济效果。由于综采工面布置能够取得较好的技术经济效果。由于综采工作面生产能力大，双工作面同时生产时，中间单巷作面生产能力大，双工作面同时生产时，中间单巷的运输和通风能力将很难满足要求，因此，综采应的运输和

14、通风能力将很难满足要求，因此，综采应用该方法时，一般两工作面不能同时开采，仍是一用该方法时，一般两工作面不能同时开采，仍是一面两巷，只是共用一个分带煤仓。面两巷，只是共用一个分带煤仓。 3、工作面后退式、前进式或混合式回采顺序工作面后退式、前进式或混合式回采顺序 当倾斜长壁工作面从运输大巷附近向上部或下当倾斜长壁工作面从运输大巷附近向上部或下部边界方向推进时，称工作面采用了前进式回采顺部边界方向推进时，称工作面采用了前进式回采顺序；反之，工作面从上部或下部边界向大巷方向推序；反之，工作面从上部或下部边界向大巷方向推进时则称采用了后退式回采顺序。两者结合时，则进时则称采用了后退式回采顺序。两者结

15、合时，则称为工作面采用了往复式回采顺序。在开采薄及中称为工作面采用了往复式回采顺序。在开采薄及中厚煤层条件下，当上部边界设有大巷、满足生产系厚煤层条件下，当上部边界设有大巷、满足生产系统时，则为往复式回采顺序创造了条件。统时，则为往复式回采顺序创造了条件。 不同回采顺序的优缺点与走向长壁采煤法基不同回采顺序的优缺点与走向长壁采煤法基本相同。目前我国大多采用后退式回采顺序。本相同。目前我国大多采用后退式回采顺序。 4、回采巷道布置回采巷道布置 倾斜长壁工作面两侧的回采巷道均为倾斜长壁工作面两侧的回采巷道均为斜巷，仍可采用双巷布置与掘进、单巷布置与掘斜巷，仍可采用双巷布置与掘进、单巷布置与掘进及沿

16、空留巷，分带斜巷间可设分带煤柱，也可进及沿空留巷，分带斜巷间可设分带煤柱，也可无煤柱护巷，其选择原则同走向长壁工作面。沿无煤柱护巷，其选择原则同走向长壁工作面。沿空留巷、双巷布置与掘进如图空留巷、双巷布置与掘进如图5-3所示。所示。 如煤层倾角较大（如煤层倾角较大（ 10），而瓦斯涌出量），而瓦斯涌出量又较大，为避免分带斜巷污风下行，总回风巷可又较大，为避免分带斜巷污风下行，总回风巷可设置在上部边界。设置在上部边界。第三节第三节 倾斜长壁采煤法工艺特点倾斜长壁采煤法工艺特点 一、仰斜开采的采煤工艺特点一、仰斜开采的采煤工艺特点二、俯斜开采的采煤工艺特点二、俯斜开采的采煤工艺特点 在近水平煤层中

17、，无论工作面采用仰斜开采在近水平煤层中，无论工作面采用仰斜开采还是俯斜开采，其工艺过程和走向长壁采煤法相还是俯斜开采，其工艺过程和走向长壁采煤法相似。随着煤层倾角的增大，工作面矿山压力显现似。随着煤层倾角的增大，工作面矿山压力显现规律及回采工艺都有一些特点。规律及回采工艺都有一些特点。 一、一、仰斜开采的采煤工艺特点仰斜开采的采煤工艺特点 如图所示，由于受煤层倾角影响，仰斜工作面如图所示，由于受煤层倾角影响，仰斜工作面的顶板将产生沿岩层层面指向采空区方向的分力，的顶板将产生沿岩层层面指向采空区方向的分力，在此分力作用下，顶板岩层受拉力作用，更容易出在此分力作用下，顶板岩层受拉力作用，更容易出现

18、裂隙和加剧破碎，顶板和支架还有向采空区移动现裂隙和加剧破碎，顶板和支架还有向采空区移动的趋势。因此，随着煤层倾角加大，仰斜长壁工作的趋势。因此，随着煤层倾角加大，仰斜长壁工作面的顶板将更加不稳定。面的顶板将更加不稳定。仰斜工作面采空区顶板冒落矸石基本上涌向仰斜工作面采空区顶板冒落矸石基本上涌向采空区，这时支架的主要作用是支撑顶板。因此采空区，这时支架的主要作用是支撑顶板。因此，可选用支撑式或支撑掩护式支架。当倾角大于，可选用支撑式或支撑掩护式支架。当倾角大于12左右时，为防止支架向采空区侧倾斜，普采左右时，为防止支架向采空区侧倾斜，普采和炮采工作面的支柱应斜向煤壁和炮采工作面的支柱应斜向煤壁6

19、左右，并加复左右，并加复位装置或设置复位千斤顶，以确保支柱与煤壁的位装置或设置复位千斤顶，以确保支柱与煤壁的正确位置关系。正确位置关系。在煤层倾角较大时，仰斜工作面的长度不能在煤层倾角较大时，仰斜工作面的长度不能过大，否则由于煤壁片帮造成机道碎煤量过多，过大，否则由于煤壁片帮造成机道碎煤量过多，使输送机难以启动。煤层厚度增加时，需采取防使输送机难以启动。煤层厚度增加时，需采取防片帮措施。如打锚杆控制煤壁片帮；液压支架应片帮措施。如打锚杆控制煤壁片帮；液压支架应设防片帮装置等。设防片帮装置等。 仰斜开采移架困难，当倾角较大时，仰斜开采移架困难，当倾角较大时，可采用全工作面小移量多次前移的方法，同

20、时优可采用全工作面小移量多次前移的方法，同时优先采用配套大拉力推移千斤顶的液压支架。先采用配套大拉力推移千斤顶的液压支架。仰斜开采时，水可以自动流向采空区，这有利仰斜开采时，水可以自动流向采空区，这有利于采空区注浆。工作面无积水，劳动条件好，设备于采空区注浆。工作面无积水，劳动条件好，设备不易受潮，装煤效果好。不易受潮，装煤效果好。当煤层倾角小于当煤层倾角小于10左右时，仰斜长壁工作面左右时，仰斜长壁工作面采煤机及输送机工作稳定性尚好。随倾角加大，采采煤机及输送机工作稳定性尚好。随倾角加大，采煤机在自重影响下，截煤时偏离煤壁减少了截深；煤机在自重影响下，截煤时偏离煤壁减少了截深；输送机也会因采

21、下的煤滚向溜槽下侧，易造成断链输送机也会因采下的煤滚向溜槽下侧，易造成断链事故。为此，要采取一些措施，如减少截深、采用事故。为此，要采取一些措施，如减少截深、采用中心链式输送机、在输送机采空区侧加挡煤板、下中心链式输送机、在输送机采空区侧加挡煤板、下部设三脚架把输送机调平（如图部设三脚架把输送机调平（如图5-5） 、加强采煤机的导向定加强采煤机的导向定位装置、推移千斤顶应位装置、推移千斤顶应有油液闭锁装置等。有油液闭锁装置等。 当 煤 层 倾 角 大 于当 煤 层 倾 角 大 于17时，采煤机机体常时，采煤机机体常向采空区一侧转动，甚向采空区一侧转动，甚至可能出现翻倒现象。至可能出现翻倒现象。

22、二、俯斜开采的采煤工艺特点二、俯斜开采的采煤工艺特点 如图如图5-6所示，对于俯斜工作面，沿顶板岩层所示，对于俯斜工作面，沿顶板岩层的分力指向煤壁侧，顶板岩层受压力作用，使顶的分力指向煤壁侧，顶板岩层受压力作用，使顶板裂隙有闭合的趋势，这有利于顶板保持连续性板裂隙有闭合的趋势，这有利于顶板保持连续性和稳定性。和稳定性。 倾斜长壁工作面采空区顶板冒落的矸石有涌入倾斜长壁工作面采空区顶板冒落的矸石有涌入工作空间的趋势，支架除了要支撑顶板外，还要防工作空间的趋势，支架除了要支撑顶板外，还要防止破碎矸石涌入。因此，要选用支撑掩护式或掩护止破碎矸石涌入。因此，要选用支撑掩护式或掩护式支架。由于碎石作用在

23、掩护梁上，其载荷有时较式支架。由于碎石作用在掩护梁上，其载荷有时较大，所以，掩护梁应具有良好的掩护特性和承载性大，所以，掩护梁应具有良好的掩护特性和承载性能。当煤层倾角较大，采高大于能。当煤层倾角较大，采高大于2.0m，降架高度大，降架高度大于于300mm时，经常出现液压支架向煤壁侧倾倒现象时，经常出现液压支架向煤壁侧倾倒现象。为此，移架时要严格控制降架高度，并收缩支架。为此，移架时要严格控制降架高度，并收缩支架的平衡千斤顶，拱起顶梁的尾部，使之带压擦顶移的平衡千斤顶，拱起顶梁的尾部，使之带压擦顶移架，以有效地防止支架前倾。架，以有效地防止支架前倾。 在俯斜开采时，煤壁不易片帮，工作面不易在俯

24、斜开采时，煤壁不易片帮，工作面不易集聚瓦斯，但采空区的水总是要流向工作面，不集聚瓦斯，但采空区的水总是要流向工作面，不利于对采空区注浆，随着煤层倾角加大，采煤机利于对采空区注浆，随着煤层倾角加大，采煤机和输送机的事故也会增加，装煤率降低。由于采和输送机的事故也会增加，装煤率降低。由于采煤机的重心偏向滚筒，俯斜开采将加剧机组的不煤机的重心偏向滚筒，俯斜开采将加剧机组的不稳定，易出现机组掉道或断牵引链的事故，并使稳定，易出现机组掉道或断牵引链的事故，并使采煤机机身两侧导向装置磨损严重。采煤机机身两侧导向装置磨损严重。当倾角大于当倾角大于22时，采煤机下滑，滚筒钻进时，采煤机下滑，滚筒钻进煤壁，截割

25、下来的煤难以装进输送机中，有些生煤壁，截割下来的煤难以装进输送机中，有些生产矿井采取把输送机靠煤壁侧先吊起来，使溜槽产矿井采取把输送机靠煤壁侧先吊起来，使溜槽倾斜度保持在倾斜度保持在13 15，采煤机割底煤时卧底，采煤机割底煤时卧底，使底板始终保持台阶状，以保证采煤机正常工，使底板始终保持台阶状，以保证采煤机正常工作。作。第四节第四节 倾斜长壁采煤法的评价及使用条件倾斜长壁采煤法的评价及使用条件一、倾斜长壁采煤法评价一、倾斜长壁采煤法评价二、倾斜长壁采煤法适用条件二、倾斜长壁采煤法适用条件 一、一、倾斜长壁采煤法评价倾斜长壁采煤法评价 倾斜长壁采煤法取消了采（盘）区上（倾斜长壁采煤法取消了采（盘）区上（下）山，分带斜巷通过联络巷或带区煤仓直下）山，分带斜巷通过联络巷或带区煤仓直接与运输大巷相连，与走向长壁采煤法相比接与运输大巷相连，与走向长壁采煤法相比，倾斜长壁采煤法有以下，倾斜长壁采煤法有以下优点优点：巷道布置简单，巷道掘进和维护费用低，投巷道布置简单，巷道掘进和维护费用低，投产快。产快