采矿课件第十三章急倾斜煤层采煤法

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《采煤概论》精品课程第四篇准备方式与采煤方法第13章急倾斜煤层采煤法12/25/20221主要内容第13章急倾斜煤层采煤法第一节急倾斜煤层开采特点第二节急倾斜煤层采煤方法复习思考题12/25/20222第一节急倾斜煤层开采特点我国急倾斜煤层储量丰富，分布很广。由于急倾斜煤层倾角大，在开采上具有许多特点。1．由于煤层倾角大，落在底板上的煤岩块，会自动向下滑落，从而简化了采场内的装运工作。为了防止滑落的煤块冲倒支架，砸伤人员，在技术上必须采取相应的安全措施。2．急倾斜煤层中，煤炭、矸石沿倾斜方向可采用自溜运输，在采区中可开掘采区溜煤眼以代替缓倾斜煤层中的运输上山。12/25/20223第一节急倾斜煤层开采特点图7—1采区上山眼布置1—采区运输石门；2—采区溜煤眼；3—运料眼；4—行人眼；5--联络巷；6--区段运输平巷；7--区段回风平巷；8采区回风石门；9—采区煤仓12/25/20224第一节急倾斜煤层开采特点由于煤层倾角大，沿走向留设的煤柱容易片帮塌落，使得在采空区上方布置的煤层平巷维护困难。因此，阶段平巷一般均布置在底板岩石或底板不可采的煤层中，通过采区石门与煤层进行联系。采煤工作面皆由采区边界向采区石门（或采区溜煤眼）方向推进。3．开采急倾斜煤层，多采用立井多水平开拓方式。由于受到技术上的限制，其水平垂高一般为100m~150m。12/25/20225第一节急倾斜煤层开采特点4．开采两个相距较近的急倾斜煤层，上层开采后，由于底板岩层移动，会使下层煤遭受破坏。因此，应合理安排上、下煤层的开采顺序。图7—2急倾斜煤层群开采顺序a—先采上层煤影响下层煤；b—上下煤层各区段的开采顺序12/25/20226第二节急倾斜煤层采煤方法一、倒台阶采煤法倒台阶采煤法采区巷道布置如图7—1所示，工作面沿倾斜方向呈倒台阶布置，目的在于充分利用工作面长度，使工人在各个台阶阶檐的保护下，多点同时作业。如图7—3所示。图7—3倒台阶工作面支架1—溜煤板；2--脚手架；3—护身板12/25/20227第二节急倾斜煤层采煤方法工作面落煤一般用风镐或用炮采。落煤一般先从上隅角开始，然后逐次沿台阶面向下采。采空区处理多用全部垮落法。工作面采出的煤，沿工作面自溜，经溜煤眼到区段运输巷，用输送机运至采区溜煤眼，下放至采区石门装车外运至井底车场。新鲜风流经行人眼、运料眼、区段运输巷进入回采工作面、然后经回风巷、采区回风石门排至区段回风平巷。工作面所需的材料、设备一般由回风石门运入，沿回风巷送至工作面。下区段工作面用料，可用运料眼中安装的小绞车提升至区段回巷道，再送至各采煤工作面。工作面长度为40m~50m左右，一般由2~3个台阶组成。倒台阶采煤法的优点是：巷道系统简单，掘进率底，采出率高，通风方便。但是，这种采煤方法具有生产工艺复杂，工作面支护和顶板管理工作量大，操作不便，以及坑木消耗大，安全条件差，工作面难以实现机械化等缺点。12/25/20228第二节急倾斜煤层采煤方法二、正台阶采煤法在急斜煤层的阶段或区段内沿倾斜或伪斜方向布置正台阶形工作面而沿走向推进的采煤方法。现将沿伪斜方向布置正台阶工作面的正台阶采煤法又称伪斜短壁采煤法或斜台阶采煤法。该采煤法是将一个在上下区段平巷之间的伪斜长壁工作面分为若干个短壁工作面，短壁工作面呈正台阶状布置。每个短壁工作面沿倾斜长5m左右，沿层面与走向线30°夹角的伪斜方向间距为15m~20m。长壁工作面沿走向推进，始终保持沿倾斜方向的短壁工作面沿30°伪斜方向推进，见图7—4所示。12/25/20229图7—4伪斜短壁采煤法工作面布置图1—回风石门；2—运输石门；3—工作面回风巷；4—工作面运输巷；5—伪斜小巷；6—竹笆；7—胶带挡煤板；8--支柱；9—放煤插板；10—溜槽12/25/202210第二节节急急倾倾斜煤煤层采采煤方方法短壁工工作面面上方方利用用木支支柱、、竹笆笆护顶顶使假假采空空区冒冒落矸矸石形形成的的垫层层构成成人工工顶板板以隔隔离采采空区区，该该人工工顶板板与伪伪斜煤煤壁之之间为为一小小巷，，作为为短壁壁工作作面行行人、、运料料、通通风、、溜煤煤的通通道。。短壁工作作面用风风镐落煤煤，采落落的煤先先堆积与与其下部部伪斜小小巷的溜溜煤槽内内。各小小巷内设设挡煤板板，当煤煤堆积到到一定高高度时，，停止采采煤，开开始从下下向上去去掉挡煤煤板放煤煤。为防防止煤炭炭窜到人人工顶板板上造成成损失，，可挂一一胶皮挡挡煤板，，使煤流流落到伪伪斜小巷巷内。采用木支支柱支护护，木支支柱支在在沿顶底底板的护护板上，，排距和和柱距约约为0.8m~1.0m。人人工顶板板支柱支支在柱窝窝内，上上有短梁梁，支柱柱上仰5°。短壁工作作面用人人工回柱柱，回撤撤工作面面支柱前前，先补补人工顶顶板柱和和加强支支柱，再再铺上竹竹笆，然然后按矸矸石堆积积的斜面面，由下下而上，，由采空空区向煤煤壁回收收支柱。。并使矸矸石滚到到新铺的的人工顶顶板上。。放顶时短短壁工作作面停止止生产，，并挡住住上短壁壁工作面面的煤流流，使回回柱放顶顶与采煤煤交替进进行。12/20/202211第二节急急倾斜斜煤层采采煤方法法优点是：：工作面面位于采采空区下下方，不不会积聚聚瓦斯，，为采空空区抽放放瓦斯创创造了条条件；工工作面浮浮煤少，，采出率率高，减减少了采采空区自自然发火火的隐患患；对煤煤层厚度度和倾角角多变化化、瓦斯斯含量大大等地质质条件适适应性较较强；巷巷道布置置简单、、掘进率率低。缺点是：：短壁工工作面多多，溜煤煤相互干干扰，工工作面利利用率低低；伪斜斜小巷断断面小，，煤尘大大；落煤煤方法、、支护设设备有待待改进；；片帮滑滑底事故故仍未能能完全杜杜绝。这种采煤煤方法可可用于煤煤厚、倾倾角有变变化或有有小构造造、厚度度在2.4m以以下，不不宜使用用伪斜柔柔性掩护护支架采采煤法的的急斜煤煤层。12/20/202212第二节急急倾斜斜煤层采采煤方法法三、水平平分层及及斜切分分层采煤煤法水平分层层采煤法法就是把把煤层沿沿水平面面划分成成若干分分层，并并在每个个分层中中布置准准备巷道道及采煤煤工作面面，然后后顺次进进行回采采，采煤煤工作面面一般沿沿走向推推进。水平分层层采煤法法分层间间的开采采顺序及及采空区区处理方方法，有有下行垮垮落法和和上行（（下行））充填法法。我国国煤矿都都采用的的是下行行垮落法法。在双面采采区的中中间，沿沿煤层底底板布置置一组上上山眼。。采区沿沿倾斜分分为5~6个区区段，区区段高度度一般为为15m~20m。区区段内的的分层数数目一般般为5~7个，，每个分分层的厚厚度为2.2m~2.8m。。12/20/202213第二节急急倾斜斜煤层采采煤方法法图7—5水水平平分层下下行垮落落采煤法法采区巷巷道布置置1—采区区运输石石门；2—采区区溜煤眼眼；3——采区行行人眼；；4—采采区运料料眼；5—区段段运输石石门；6—溜煤煤眼；7—分层层平巷8—分层层采煤工工作面；；9—区区段回风风平巷；；10——回风石石门图7—6斜斜切切分层采采煤法分分层平巷巷布置1—区段段运输平平巷；2—区段段回风平平巷（第第一分层层沿底板板平巷））；3—第一一分层沿沿顶板平平巷；4—小眼眼；5——斜煤门门12/20/202214第二节急急倾斜斜煤层采采煤方法法水平分层层、斜切切分层采采煤法的的主要优优点是对煤层地地质条件件适应性性强，能能适应煤煤层倾角角和厚度度的变化化，回采采率较高高。这种采煤煤法的主主要缺点点是：巷巷道布置置和通风风系统复复杂，巷巷道掘进进量大，，回采工工序多，，通风运运料困难难，工作作面劳动动强度大大，特别别是水平平分层工工作面，，人工攉攉煤繁重重。由于于这些缺缺点，这这种采煤煤方法的的产量、、效率较较底，材材料消耗耗较多。。12/20/202215第二节急急倾斜斜煤层采采煤方法法四、伪倾倾斜柔性性掩护支支架采煤煤法特点：采采煤工作作面成直直线形，，按伪倾倾斜方向向布置，，沿走向向推进；；用柔性性掩护支支架隔离离采空区区与回采采空间，，工作人人员在掩掩护支架架的保护护下进行行采煤工工作。图7—7伪伪倾倾斜柔性性掩护支支架采煤煤法巷道道布置1—采区区运输石石门；2—采区区回风石石门；3—采区区溜煤眼眼；4——采区运运料眼；；5—采采区行人人眼；6--区区段运输输平巷；；7—区区段回风风平巷；；8—采采煤工作作面；9—溜煤煤眼；10—开开切眼12/20/202216第二节急急倾斜斜煤层采采煤方法法（一）采采区巷道道布置采区运输输石门1通入煤煤层后，，向上掘掘进一组组上山眼眼，布置置区段运运输平巷巷6、回回风平巷巷7，在在采区边边界开掘掘一对开开切眼10，用用于回采采开始阶阶段的运运输、通通风和行行人。然然后即可可安装支支架，进进行回采采工作。。正常的的采煤工工作面应应有25°~30°的的伪倾斜斜角。回回采时，，为了溜溜煤、行行人、通通风和运运料，在在工作面面下端掘掘进超前前平巷，，并沿走走向每隔隔5m左右，，由区段段运输平平巷回风风巷向上上开掘小小眼与超超前平巷巷贯通。。工作面落落下的煤煤，自溜溜至区段段运输平平巷6，，再运至至采区溜溜煤眼3，在石石门装车车外运。。新鲜风风流从采采区石门门进入，，经行人人眼区段段运输平平巷6，，到采煤煤工作面面。废风风从工作作面经区区段回风风巷7到到采区石石门2排排出。12/20/202217第二节急急倾斜斜煤层采采煤方法法（二）掩掩护支架架的结构构柔性掩护护支架主主要由钢钢梁及钢钢丝组成成。钢丝丝绳沿走走向布置置，钢梁梁沿煤层层厚度布布置。钢钢梁与钢钢绳进行行联结。。在钢梁梁上部铺铺设双层层荆笆，，用作隔隔离采空空区矸石石和折架架子时的的人工假假顶。这这种架子子结构，，其有柔柔性切便便于控制制和回收收。（三）回回采工作作这种采煤煤法的回回采工作作，大致致可分为为三个阶阶段：即即准备回采采、正常常回采和和收尾工工作。12/20/202218图7—8柔柔性性掩护支支架结构构1—工字字钢；2—钢丝丝绳；3—荆笆笆条；4—压木木；5——撑木12/20/202219第二节急急倾斜斜煤层采采煤方法法1．准备备回采主要是在在回风平平巷内安安装掩护护支架，，并逐步步下放成成为伪倾倾斜工作作面，为为正常回回采做准准备。2．正常常回采在正常回回采过程程中，除除了在掩掩护支架架下回采采外，同同时要在在回风平平巷中扩扩巷、挖挖地沟，，加长掩掩护支架架，以及及在工作作面下端端的顺槽槽中拆除除支架。。在支架架下采煤煤，目前前主要用用打眼放放炮图7—9支支架架的安装装12/20/202220第二节急急倾斜斜煤层采采煤方法法3．收尾尾工作当工作面面推进到到区段停停采线附附近时，，在停采采线靠工工作面一一侧掘进进两条收收尾上山山眼，然然后加大大工作面面上部的的下放步步距，缩缩小工作作面下部部的进尺尺，同时时逐渐缩缩小工作作面长度度和伪倾倾斜角度度，直至至变成水水平状态态（见图图7—10）。。最后将将支架全全部拆除除。图7—10掩掩护护支架采采煤工作作面收尾尾12/20/202221第二节急急倾斜斜煤层采采煤方法法伪斜柔性性掩护支支架采煤煤法与水水平分层层，倒台台阶采煤煤法比较较，具有有产量高高，效率率高，工工序简单单，操作作方便，，生产安安全，掘掘进率底底等优点点。主要缺点点是掩护护支架的的宽度不不能自动动调节，，难以适适应煤层层厚度的的变化。。因此，，当煤层层厚度为为1.5m~6.0m，倾角角大于55°，，在一个个条带内内煤层比比较稳定定的条件件下，应应优先选选用伪倾倾斜柔性性掩支架架采煤法法，其工工作面伪伪倾角度度一般不不小于25°，，工作面面长度一一般为30m~60m，年进进度可达达480m~660m。12/20/202222第二节急急倾斜斜煤层采采煤方法法五、水平平分段放放顶煤采采煤法在急斜特特厚煤层层中，水水平分段段放顶煤煤采煤法法类似于于水平分分层采煤煤法，其其差别是是按一定定高度划划分为分分段，在在分段底底部采用用水平分分层采煤煤法的落落煤方法法（机采采或炮采采），分分段上部部的煤炭炭由采场场后方放放出运走走。这样样，各段段依次自自上而下下使用放放顶煤采采煤工艺艺进行回回采。（一）采煤系系统(如下图)12/20/202223第二节急急倾斜煤煤层采煤方法法图7—11水水平分段放顶顶煤采煤法巷巷道布置1—主斜井；；2—副斜井井；3—＋1650m运输大巷；；4—＋1700m回回风大巷；5—＋1650m运输输石门；6——＋1700m回风石石门；7—开开切眼；8——运输巷；9—回风巷；；10—进风风斜巷；11—溜煤眼；；12—回风风斜巷特点：分段高高度大。10m的分段段高度相当于于四个水平分分层的高度。。由此，巷道道掘进工程量量小，费用低低；减少铺网网工作量及其其费用。12/20/202224第二节急急倾斜煤煤层采煤方法法（二）综采放放项煤采煤工工艺特点急斜煤层综采采放顶煤的采采煤工艺过程程及其参数选选择的原则与与缓斜煤层放放顶煤采煤法法基本相同。。由于在急斜斜煤层中水平平分段放顶煤煤工作面的长长度受煤层厚厚度限制，根根据我国的煤煤层条件，一一般在６０ｍｍ以下。由此此，对采煤设设备有一些特特殊要求。主主要是要求适适用于短工作作面的短机身身采煤机及其其与之相配套套使用的输送送机。液压支支架的型式并并无差异，只只是根据采场场压力显现特特征，可适当当减小工作阻阻力及其重量量。我国生产产有MGD150-NW型采煤机，，为无链牵引引采煤机，包包括滚筒在内内，全长只有有3m。它它的摇臂出轴轴位于机身中中部，能自由由回转270º。12/20/202225第二二节节急急倾倾斜斜煤煤层层采采煤煤方方法法与短短机机身身采采煤煤机机配配套套使使用用的的SGI-730/90W型型工工作作面面刮刮板板输输送送机机的的特特点点是是：：机机头头和和机机尾尾短短而而矮矮；；在在机机头头和和机机尾尾的的侧侧帮帮上上也也设设有有齿齿轨轨。。从从而而使使采采煤煤机机能能直直接接开开到到机机头头或或机机尾尾上上部部，，滚滚筒筒能能割割透透端端部部，，进进人人巷巷道道。。这这样样，，采采煤煤机机可可从从巷巷道道人人刀刀，，不不需需专专开开切切口口。。采煤煤工工艺艺过过程程为为：：割煤煤、、移移架架、、推推移移输输送送机机和和放放顶顶煤煤。一一般般割割煤煤进进刀刀量量为为0.5m。。放放煤煤自自底底板板向向顶顶板板方方向向依依次次进进行行，，放放煤煤方方式式与与缓缓斜斜放放顶顶煤煤时时大大体体相相同同，，可可以以采采用用多多轮轮顺顺序序或或单单轮轮间间隔隔顺顺序序。。顶顶煤煤高高度度较较大大、、顶顶煤煤裂裂碎碎不不充充分分时时，，一一般般用用多多轮轮放放煤煤。。为为了了发发挥挥综综采采设设备备效效能能，，一一般般工工作作面面长