采矿学_第六章厚煤层倾斜分层长壁下行垮落法采煤

1、中国矿业大学主讲：屠世浩教授第六章第六章 厚煤层倾斜分层长壁下行厚煤层倾斜分层长壁下行垮落采煤法垮落采煤法第一节第一节 分层分采的采区巷道布置及生产分层分采的采区巷道布置及生产系统系统第二节第二节 分层同采的才采区巷道布置及生分层同采的才采区巷道布置及生产系统产系统第三节第三节 倾斜分层下行垮落采煤法工艺特倾斜分层下行垮落采煤法工艺特点及应用点及应用 倾斜分层：倾斜分层：将厚煤层分成若干与煤层层面相平行将厚煤层分成若干与煤层层面相平行的分层，然后逐层开采。的分层，然后逐层开采。 回采顺序：回采顺序： 倾斜分层下行垮落采煤法：倾斜分层下行垮落采煤法：先采顶分层，依次下行先采顶分层，依次下行回采各

2、分层，垮落法管理顶板，称回采各分层，垮落法管理顶板，称倾斜分层下行垮落采倾斜分层下行垮落采煤法。煤法。 分层同采：分层同采：在同一区段范围内，上、下分层工作面在同一区段范围内，上、下分层工作面错开一定距离同时采煤，称错开一定距离同时采煤，称 “ “分层同采分层同采” ” 。 分层分采：分层分采：在同一区段范围内，采完一个分层后再在同一区段范围内，采完一个分层后再采下一个分层称采下一个分层称“分层分采分层分采”或或“大剥皮大剥皮”。一、采区巷道布置一、采区巷道布置二、生产系统二、生产系统三、采煤方法参数三、采煤方法参数四、回采巷道布置分析四、回采巷道布置分析 第一节第一节 分层分采的采区巷道布置

3、及生产系统分层分采的采区巷道布置及生产系统一、一、采区巷道布置采区巷道布置 分层分采可进一步分为两种形式，分层分采可进一步分为两种形式，一种一种是在是在同一区段内，待上分层全部采完后，再掘进下分同一区段内，待上分层全部采完后，再掘进下分层的回采巷道，而后回采；层的回采巷道，而后回采；另一种另一种是在同一采区是在同一采区内，待各区段上分层全部采完后，再掘进下分层内，待各区段上分层全部采完后，再掘进下分层的回采巷道和回采，俗称的回采巷道和回采，俗称“大剥皮大剥皮”。 1-运输大巷；运输大巷；2-回风大巷；回风大巷；3-采区下部车场；采区下部车场；4-运输运输上山；上山；5-轨道上山；轨道上山；6-

4、采采区上部车场；区上部车场；7-区段进风运料石门；区段进风运料石门；8-区段运输石门；区段运输石门；9-第一第一区段回风石门；区段回风石门；10-第二第二区段第一分层回风运料区段第一分层回风运料平巷；平巷；11-第一区段第一分层运第一区段第一分层运输平巷；输平巷；12-第一分层区第一分层区段联络巷；段联络巷；13-第一区段第一区段第一分层回风运料平巷；第一分层回风运料平巷；14-第一区段第一分层工第一区段第一分层工作面；作面；15-第一区段第一第一区段第一分层开切眼；分层开切眼；16-采区绞采区绞车房；车房；17-区段溜煤眼；区段溜煤眼；18-采区变电所；采区变电所；19-采区采区煤仓；煤仓；

5、20-行人斜巷；行人斜巷；21-停采线停采线二、二、生产系统生产系统1、运煤运煤 采煤工作面的运煤线路为采煤工作面的运煤线路为： 1411 8 17 4 19 12、通风通风 采煤工作面采煤工作面： 1 3 5 7 10 12 11 1413 9 2 掘进工作面掘进工作面：所需：所需 的新鲜风流用局部通风机从轨的新鲜风流用局部通风机从轨道上山引入，污风经运输上山排至回风硐室：采区道上山引入，污风经运输上山排至回风硐室：采区绞车房和变电所所需的新风由轨道上山直接供给。绞车房和变电所所需的新风由轨道上山直接供给。 3、运料排矸运料排矸 采煤工作面采煤工作面：1 3 5 6 913 14掘进工作面掘

6、进工作面： 物料自轨道上山经中部甩入石门车场送入，物料自轨道上山经中部甩入石门车场送入，所出的煤和矸石由矿车从各平巷运至中部车场，所出的煤和矸石由矿车从各平巷运至中部车场，经轨道上山运至下部车场。经轨道上山运至下部车场。三、三、采煤方法参数采煤方法参数 1、倾斜分层厚度倾斜分层厚度 据我国目前技术条件，普采分层厚度一般为据我国目前技术条件，普采分层厚度一般为2m左右，最大不超过左右，最大不超过2.4m；综采一般为；综采一般为3m左右，左右，最大不超过最大不超过3.5m。 2、工作面长度工作面长度 由于厚煤层多有自然发火倾向，为防止煤层由于厚煤层多有自然发火倾向，为防止煤层自然，工作面必须加快推

7、进速度，要保证有足自然，工作面必须加快推进速度，要保证有足够的月进度，因此，工作面不能太长。够的月进度，因此，工作面不能太长。四、四、回采巷道布置分析回采巷道布置分析 1、倾斜布置倾斜布置 相对于中下分层工作面长度变化，倾斜布置相对于中下分层工作面长度变化，倾斜布置又有又有内错式内错式和和外错式外错式之分。之分。分层平巷倾斜布置分层平巷倾斜布置（a）内错式；（）内错式；（b）外错式）外错式1上区段分层运输平巷；上区段分层运输平巷；2下区段分层回风平巷下区段分层回风平巷 2、水平布置水平布置3、垂直布置垂直布置第二节第二节 分层同采的采区巷道布置及生产系统分层同采的采区巷道布置及生产系统一、分层

8、同采的采区巷道布置一、分层同采的采区巷道布置二、巷道掘进顺序二、巷道掘进顺序 三、生产系统三、生产系统四、分层同采的参数四、分层同采的参数五、分层开采的采区巷道布置基本规律五、分层开采的采区巷道布置基本规律六、问题（作业）六、问题（作业）一、一、分层同采的采区巷道布置分层同采的采区巷道布置条件条件：厚煤层，分三层，：厚煤层，分三层， =15，埋藏稳定，埋藏稳定，低瓦斯矿；沿倾斜划为低瓦斯矿；沿倾斜划为3 5个区段个区段1、采区巷道布置采区巷道布置1）采煤方法采煤方法：981513127l611261012201854141721102022311911451839102014127822119

9、1761322115132）巷道布置特点巷道布置特点 （1）巷道名称巷道名称 （2）巷道布置特点巷道布置特点:阶段运输大巷阶段运输大巷1和回风大巷和回风大巷2均布置在距煤层均布置在距煤层15 20m的底板岩石中。的底板岩石中。114518391020141278221191761322115集中上山集中上山 轨道上山轨道上山5和运输上山和运输上山4均布置在距煤层均布置在距煤层15m 的底板岩石中，且在层位上错距的底板岩石中，且在层位上错距 2m（运输上山在下，轨道上山上，为便于布置煤（运输上山在下，轨道上山上，为便于布置煤仓；在涌水量大时，可将轨道上山布置在下）。仓；在涌水量大时，可将轨道上山

10、布置在下）。集中运输巷集中运输巷10布置在距煤层布置在距煤层8 10m的底板岩石的底板岩石中。中。区段集中轨巷区段集中轨巷9提前在下区段顶分层回风巷位置提前在下区段顶分层回风巷位置开掘，超前开掘，超前10掘进，为掘进，为10定向。从（定向。从（9）每隔）每隔200m 开（开（11）沟通各分层。最后一个（）沟通各分层。最后一个（11）距采区边界约距采区边界约200m。913121110131313集中区段平巷与分层平巷间联系集中区段平巷与分层平巷间联系 10、12沟通各分层机巷；沟通各分层机巷； 9、11沟通各分层机巷；沟通各分层机巷； 从最后一个从最后一个12反向掘反向掘14至采区边界，至采区

11、边界， 从最后一个从最后一个13反向掘反向掘15至采区边界。至采区边界。 （3）顶分层采面）顶分层采面顶分层顶分层14、15超前采面两个超前采面两个12掘进至掘进至14至开切眼至至开切眼至15顶分层顶分层11910141213215（4）区段区段利用总回风巷（利用总回风巷（2）作为轨道集中巷，每隔）作为轨道集中巷，每隔200m左右开掘区段回风小石门（左右开掘区段回风小石门（13）沟通各）沟通各分层风巷。（如采用采区小风井，则另开集中分层风巷。（如采用采区小风井，则另开集中岩石巷）。岩石巷）。从（从（10）每隔）每隔200 400m （一台刮板运输机有（一台刮板运输机有效铺设长度，当用吊挂胶带机

12、时，联络眼间距效铺设长度，当用吊挂胶带机时，联络眼间距可扩大到可扩大到400m 以上以上）掘溜煤眼（）掘溜煤眼（12）沟通各）沟通各分层机巷，最后一个（分层机巷，最后一个（12）距采区边界约）距采区边界约200m。 （5 5）分层同采时集中轨道巷分层同采时集中轨道巷9 9的作用的作用： 服务于各（顶、中、底）分层之辅助运输。服务于各（顶、中、底）分层之辅助运输。探清煤层走向变化，为（探清煤层走向变化，为（1010）定向；同时满足）定向；同时满足顶分层超前平巷施工定向和泄水，顶分层超前平巷施工定向和泄水， 利用利用9 9掘二、掘二、三分层超前运输机巷，掘进煤由三分层超前运输机巷，掘进煤由1212

13、至至1010运出；物运出；物料由料由9 9至至1111。采掘无干扰。采掘无干扰。缩短区段准备时间，利于接替。缩短区段准备时间，利于接替。（6 6）联络眼联络眼1111的开掘方法的开掘方法问题问题：顶分层与中、底分层的联络眼间距相同否？：顶分层与中、底分层的联络眼间距相同否？间距相同间距相同 如何布置？如何布置？顶分层顶分层 11沿煤层顶板开掘，每沿煤层顶板开掘，每200m 一个，沟一个，沟通通14二、三分层二、三分层 11下口不动，上段向下卧底，形成下口不动，上段向下卧底，形成斜巷，分别沟通二、三分层机巷（超前平巷）斜巷，分别沟通二、三分层机巷（超前平巷），形成系统。，形成系统。 （7）第二区

14、段开采第二区段开采第一区段采完后：第一区段采完后： 9作为下区段顶分层回风巷，作为下区段顶分层回风巷， 10作为集中轨巷。作为集中轨巷。 更换运输设备。更换运输设备。 913121110131313（8）区段集中巷与上山间联络区段集中巷与上山间联络 1018运输上山运输上山4 97轨道上山轨道上山5可知：分层同采，必须有可知：分层同采，必须有 ：共用区段集中机巷；共用区段集中机巷；共用区段集中轨巷。共用区段集中轨巷。 987185414102、巷道掘进顺序巷道掘进顺序 1）原则：）原则：2）顺序：）顺序：3）生产中，随分层工作面推进，继续掘上分层）生产中，随分层工作面推进，继续掘上分层 超前运

15、输和回风平巷，超前距保持两个溜煤眼超前运输和回风平巷，超前距保持两个溜煤眼与之相通与之相通 4）中分层准备）中分层准备 （1）上分层工作面采过第一个溜煤眼之后，再）上分层工作面采过第一个溜煤眼之后，再准备中分层。准备中分层。自（自（9）（11）在假顶下，反向掘（）在假顶下，反向掘（20）开切眼，自（开切眼，自（2） （13） （21）巷道掘进顺序巷道掘进顺序 与中分层准备相似，准备底分层工作面。与中分层准备相似，准备底分层工作面。 第一区段底分层采完之前，要准备第二区段第一区段底分层采完之前，要准备第二区段顶分层工作面，以备接替。顶分层工作面，以备接替。9131211101313133、生产系

16、统生产系统物料；物料；采面、新风；采面、新风；掘进通风：分层超前平巷掘进，局扇；掘进通风：分层超前平巷掘进，局扇；供电：地面供电：地面35kV变电站变电站副井副井6kV 井底车井底车场中央变电所场中央变电所6kV送至采区变电所送至采区变电所 送采掘面（送采掘面（1140V或或3300V、660V、380V）。）。二、二、分层同采评价分层同采评价 1、优点优点 （ 1）实行上下分层同采，可多工作面同采，能）实行上下分层同采，可多工作面同采，能集中生产；集中生产； （ 2）为超前回采工作面推进分层平巷和多头掘）为超前回采工作面推进分层平巷和多头掘进提供了条件，缩短了准备时间，利于接替；进提供了条件

17、，缩短了准备时间，利于接替； （3）第二分层以下的区段运输平巷均布置在上）第二分层以下的区段运输平巷均布置在上分层采空区下，矿压小，易维护。由于各分层超前分层采空区下，矿压小，易维护。由于各分层超前掘进，维护长度及时间短，维护费用低；掘进，维护长度及时间短，维护费用低； （4）各分层均可出煤，利用集中运输巷运煤，）各分层均可出煤，利用集中运输巷运煤，系统集中简单，占用设备少，管理集中；系统集中简单，占用设备少，管理集中； （5）利于假顶防腐和防止煤的自然发火。）利于假顶防腐和防止煤的自然发火。2、缺点缺点（ 1）岩石工程量大（设区段集中平巷及联络巷）岩石工程量大（设区段集中平巷及联络巷）；）；

18、（2）生产系统复杂；）生产系统复杂； （3）同采工作面能力不易发挥；）同采工作面能力不易发挥；（ 4）初期准备时间长。）初期准备时间长。三、三、分层同采的适用条件：分层同采的适用条件：随着机械化水平提高，综采放顶煤出现，随着机械化水平提高，综采放顶煤出现，以及非放顶煤单层工作面生产能力加大，支护条以及非放顶煤单层工作面生产能力加大，支护条件改善，分层同采的优点已逐渐弱化，缺点主要件改善，分层同采的优点已逐渐弱化，缺点主要是岩石工程量大、生产系统复杂，分层同采已少是岩石工程量大、生产系统复杂，分层同采已少用。用。技术发展趋势：技术发展趋势：（1 1）多采用分层分采；）多采用分层分采；（2 2）“

19、放顶煤放顶煤”；（3 3）大采高综采。）大采高综采。四、四、分层同采的参数分层同采的参数（1）倾斜分层厚度：普采）倾斜分层厚度：普采2m ，综采，综采3.5m ；（2）工作面长度：）工作面长度：150 250m；（3）分层同采的合理错距。）分层同采的合理错距。要求要求：（1）下层煤开采引起的岩层移动不波及和影响上）下层煤开采引起的岩层移动不波及和影响上层煤工作面；层煤工作面；（2）上层煤工作面放顶煤不影响下层煤工作面开）上层煤工作面放顶煤不影响下层煤工作面开采；采；（3）上层和下层采掘作业相互没有影响和干扰。）上层和下层采掘作业相互没有影响和干扰。bML)2520(tan/min上下煤层工作面

20、最小错距：上下煤层工作面最小错距：式中式中 ；，上下层工作面最小错距mLmin；上下煤层间距，mM；顶距，上层煤工作面的最大控mb度上下煤层间岩层移动角安全距离。2520五、五、分层开采的采区巷道布置基本规律分层开采的采区巷道布置基本规律 1 1、纵向：上山。、纵向：上山。 2 2、横向：区段平巷；分层同采时，有区段集中、横向：区段平巷；分层同采时，有区段集中巷。分层分采时，可不设区段集中巷。巷。分层分采时，可不设区段集中巷。 3 3、纵横相联：上、中、下车场。、纵横相联：上、中、下车场。 4 4、硐室：煤仓、绞车房、变电所。、硐室：煤仓、绞车房、变电所。 5 5、联络巷。、联络巷。 问题问题

21、： 该采煤方法巷道布置基本规律？该采煤方法巷道布置基本规律？ 六、六、问题问题（作业）（作业） 厚煤层底板下方厚煤层底板下方20m处有一薄及中厚煤层，处有一薄及中厚煤层，该煤层和顶底板均稳定。该煤层和顶底板均稳定。1、设计分层分采的采区巷道布置方案，画图并、设计分层分采的采区巷道布置方案，画图并附文字说明；附文字说明；2、说明上、下区段过渡期如何独立通风（可设、说明上、下区段过渡期如何独立通风（可设采区回风井）。采区回风井）。第三节第三节 倾斜分层下行垮落采煤法工艺特点及应用倾斜分层下行垮落采煤法工艺特点及应用一、顶分层回采工艺一、顶分层回采工艺二、假顶下回采工艺特点二、假顶下回采工艺特点三、

22、评价三、评价 一、一、顶分层回采工艺特点顶分层回采工艺特点 顶分层增加了为下分层铺设人工假顶或形成再顶分层增加了为下分层铺设人工假顶或形成再生顶板的工作。生顶板的工作。 顶板顶板 煤层原生顶板；煤层原生顶板； 顶分层采煤工作面顶分层采煤工作面 工艺同中厚煤层工艺；工艺同中厚煤层工艺； 底板底板 煤层（二分层）铺假顶或形成再生顶煤层（二分层）铺假顶或形成再生顶板（下分层用）。板（下分层用）。1、人工假顶人工假顶 1）竹笆、荆笆假顶竹笆、荆笆假顶 竹笆：宽竹笆：宽0.7 1.0m，长，长2.2 2.4m，竹片或，竹片或细竹用铁丝编成。细竹用铁丝编成。 荆笆：宽荆笆：宽0.9 1.0m，长，长2.2

23、 2.4m，用细铁，用细铁丝编成。丝编成。 底梁：半圆木或厚木板。底梁：半圆木或厚木板。竹笆、荆笆假顶铺设：竹笆、荆笆假顶铺设： 铺设：底梁与煤壁呈铺设：底梁与煤壁呈45 45 60 60布置，将竹布置，将竹笆放在底梁上，每片笆放在底梁上，每片间搭接，用铁丝联好间搭接，用铁丝联好。腐朽期为。腐朽期为6 6 8 8月。月。 垮落矸石胶结性能好垮落矸石胶结性能好时可不铺底梁时可不铺底梁1526341242）金属网假顶金属网假顶 金属网假顶一般用金属网假顶一般用12 14#镀锌铁丝编织而成。网镀锌铁丝编织而成。网边用边用8 10#铁丝编成。网孔铁丝编成。网孔20 25mm网孔形状网孔形状：正方形（经

24、纬网）、菱形、蜂窝形。：正方形（经纬网）、菱形、蜂窝形。菱形网菱形网：承力好，延展性好，寿命长，广泛应用。：承力好，延展性好，寿命长，广泛应用。 3）塑料网假顶塑料网假顶塑料网假顶塑料网假顶：聚丙稀树脂制成的塑料编织而成。：聚丙稀树脂制成的塑料编织而成。规格规格：网带宽：网带宽13 16mm，5 6 0.9m或或2.0 0.9mm，网孔，网孔15mm塑料网塑料网：无毒、无味，阻燃，抗静电，重量轻，：无毒、无味，阻燃，抗静电，重量轻，柔性大，耐腐蚀等。强度高，寿命长；抗剪性能差柔性大，耐腐蚀等。强度高，寿命长；抗剪性能差；延展性大，易形成网兜。；延展性大，易形成网兜。4）人工假顶铺设方法人工假顶

25、铺设方法 ：31245铺底网+铺顶网=人工假顶铺设方法机械+手工=人工假顶铺设方法1、铺顶网优点铺顶网优点： （1）利于改善工作面顶板管理。铺一次网可为）利于改善工作面顶板管理。铺一次网可为上、下分层服务。刚割过煤后，及时移架上、下分层服务。刚割过煤后，及时移架铺网，及时支护。铺网，及时支护。 （2）提高煤质。）提高煤质。 （3）提高煤炭采出率。采面浮煤在金属网下，）提高煤炭采出率。采面浮煤在金属网下，采下分层时，一并采出。采下分层时，一并采出。 （4）简化回采工艺，提高效率。）简化回采工艺，提高效率。 2、再生顶板再生顶板 煤层的顶板为页岩或含泥质成份较高的煤层的顶板为页岩或含泥质成份较高的岩层，冒落后注水或注泥浆，在上覆岩层重压岩层，冒落后注水或注泥浆，在上覆岩层重压下形成再生顶板。一般下形成再生顶板。一般4 6个月胶结形成。个月胶结形成。 二、二、假顶下回采工艺特点假顶下回采工艺特点 1、假顶下支护及顶网管理假顶下支护及顶网管理 假顶下回采，顶板