【采矿】第十三章急倾斜煤层采煤法

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<采煤概论>精品课程第四篇预备方式与采煤方法第13章急倾斜煤层采煤法12/25/20231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索题12/25/20232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任务。为了防止滑落的煤块冲倒支架，砸伤人员，在技术上必需采取相应的平安措施。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替代缓倾斜煤层中的运输上山。12/25/20233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12/25/20234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，阶段平巷普通均布置在底板岩石或底板不可采的煤层中，经过采区石门与煤层进展联络。采煤任务面皆由采区边境向采区石门〔或采区溜煤眼〕方向推进。3．开采急倾斜煤层，多采用立井多程度开辟方式。由于遭到技术上的限制，其程度垂高普通为100m~150m。12/25/20235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，由于底板岩层挪动，会使下层煤蒙受破坏。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12/25/20236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，任务面沿倾斜方向呈倒台阶布置，目的在于充分利用任务面长度，使工人在各个台阶阶檐的维护下，多点同时作业。如图7—3所示。图7—3倒台阶任务面支架1—溜煤板；2--脚手架；3—护身板12/25/20237第二节急倾斜煤层采煤方法任务面落煤普通用风镐或用炮采。落煤普通先从上隅角开场，然后逐次沿台阶面向下采。采空区处置多用全部垮落法。任务面采出的煤，沿任务面自溜，经溜煤眼到区段运输巷，用保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。新颖风流经行人眼、运料眼、区段运输巷进入回采任务面、然后经回风巷、采区回风石门排至区段回风平巷。任务面所需的资料、设备普通由回风石门运入，沿回风巷送至任务面。下区段任务面用料，可用运料眼中安装的小绞车提升至区段回巷道，再送至各采煤任务面。任务面长度为40m~50m左右，普通由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，这种采煤方法具有消费工艺复杂，任务面支护和顶板管理任务量大，操作不便，以及坑木耗费大，平安条件差，任务面难以实现机械化等缺陷。12/25/20238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任务面而沿走向推进的采煤方法。现将沿伪斜方向布置正台阶任务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任务面分为假设干个短壁任务面，短壁任务面呈正台阶状布置。每个短壁任务面沿倾斜长5m左右，沿层面与走向线30°夹角的伪斜方向间距为15m~20m。长壁任务面沿走向推进，一直坚持沿倾斜方向的短壁任务面沿30°伪斜方向推进，见图7—4所示。12/25/20239图7—4伪斜短壁采煤法任务面布置图1—回风石门；2—运输石门；3—任务面回风巷；4—任务面运输巷；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12/25/202310第二节急倾斜煤层采煤方法短壁任务面上方利用木支柱、竹笆护顶使假采空区冒落矸石构成的垫层构成人工顶板以隔离采空区，该人工顶板与伪斜煤壁之间为一小巷，作为短壁任务面行人、运料、通风、溜煤的通道。短壁任务面用风镐落煤，采落的煤先堆积与其下部伪斜小巷的溜煤槽内。各小巷内设挡煤板，当煤堆积到一定高度时，停顿采煤，开场从下向上去掉挡煤板放煤。为防止煤炭窜到人工顶板上呵斥损失，可挂一胶皮挡煤板，使煤流落到伪斜小巷内。采用木支柱支护，木支柱支在沿顶底板的护板上，排距和柱距约为0.8m~1.0m。人工顶板支柱支在柱窝内，上有短梁，支柱上仰5°。短壁任务面用人工回柱，回撤任务面支柱前，先补人工顶板柱和加强支柱，再铺上竹笆，然后按矸石堆积的斜面，由下而上，由采空区向煤壁回收支柱。并使矸石滚到新铺的人工顶板上。放顶时短壁任务面停顿消费，并挡住上短壁任务面的煤流，使回柱放顶与采煤交替进展。12/25/202311第二节急倾斜煤层采煤方法优点是：任务面位于采空区下方，不会积聚瓦斯，为采空区抽放瓦斯发明了条件；任务面浮煤少，采出率高，减少了采空区自然发火的隐患；对煤层厚度和倾角多变化、瓦斯含量大等地质条件顺应性较强；巷道布置简单、掘进率低。缺陷是：短壁任务面多，溜煤相互关扰，任务面利用率低；伪斜小巷断面小，煤尘大；落煤方法、支护设备有待改良；片帮滑底事故仍未能完全杜绝。这种采煤方法可用于煤厚、倾角有变化或有小构造、厚度在2.4m以下，不宜运用伪斜柔性掩护支架采煤法的急斜煤层。12/25/202312第二节急倾斜煤层采煤方法三、程度分层及斜切分层采煤法程度分层采煤法就是把煤层沿程度面划分成假设干分层，并在每个分层中布置预备巷道及采煤任务面，然后依次进展回采，采煤任务面普通沿走向推进。程度分层采煤法分层间的开采顺序及采空区处置方法，有下行垮落法和上行〔下行〕充填法。我国煤矿都采用的是下行垮落法。在双面采区的中间，沿煤层底板布置一组上山眼。采区沿倾斜分为5~6个区段，区段高度普通为15m~20m。区段内的分层数目普通为5~7个，每个分层的厚度为2.2m~2.8m。12/25/202313第二节急倾斜煤层采煤方法图7—5程度分层下行垮落采煤法采区巷道布置1—采区运输石门；2—采区溜煤眼；3—采区行人眼；4—采区运料眼；5—区段运输石门；6—溜煤眼；7—分层平巷8—分层采煤任务面；9—区段回风平巷；10—回风石门图7—6斜切分层采煤法分层平巷布置1—区段运输平巷；2—区段回风平巷〔第一分层沿底板平巷〕；3—第一分层沿顶板平巷；4—小眼；5—斜煤门12/25/202314第二节急倾斜煤层采煤方法程度分层、斜切分层采煤法的主要优点是对煤层地质条件顺应性强，能顺应煤层倾角和厚度的变化，回采率较高。这种采煤法的主要缺陷是：巷道布置和通风系统复杂，巷道掘进量大，回采工序多，通风运料困难，任务面劳动强度大，特别是程度分层任务面，人工攉煤繁重。由于这些缺陷，这种采煤方法的产量、效率较底，资料耗费较多。12/25/202315第二节急倾斜煤层采煤方法四、伪倾斜柔性掩护支架采煤法特点：采煤任务面成直线形，按伪倾斜方向布置，沿走向推进；用柔性掩护支架隔离采空区与回采空间，任务人员在掩护支架的维护下进展采煤任务。图7—7伪倾斜柔性掩护支架采煤法巷道布置1—采区运输石门；2—采区回风石门；3—采区溜煤眼；4—采区运料眼；5—采区行人眼；6--区段运输平巷；7—区段回风平巷；8—采煤任务面；9—溜煤眼；10—开切眼12/25/202316第二节急倾斜煤层采煤方法〔一〕采区巷道布置采区运输石门1通入煤层后，向上掘进一组上山眼，布置区段运输平巷6、回风平巷7，在采区边境开掘一对开切眼10，用于回采开场阶段的运输、通风和行人。然后即可安装支架，进展回采任务。正常的采煤任务面应有25°~30°的伪倾斜角。回采时，为了溜煤、行人、通风和运料，在任务面下端掘进超前平巷，并沿走向每隔5m左右，由区段运输平巷回风巷向上开掘小眼与超前平巷贯穿。任务面落下的煤，自溜至区段运输平巷6，再运至采区溜煤眼3，在石门装车外运。新颖风流从采区石门进入，经行人眼区段运输平巷6，到采煤任务面。废风从任务面经区段回风巷7到采区石门2排出。12/25/202317第二节急倾斜煤层采煤方法〔二〕掩护支架的构造柔性掩护支架主要由钢梁及钢丝组成。钢丝绳沿走向布置，钢梁沿煤层厚度布置。钢梁与钢绳进展结合。在钢梁上部铺设双层荆笆，用作隔离采空区矸石和折架子时的人工假顶。这种架子构造，其有柔性切便于控制和回收。〔三〕回采任务这种采煤法的回采任务，大致可分为三个阶段：即预备回采、正常回采和收尾任务。12/25/202318图7—8柔性掩护支架构造1—工字钢；2—钢丝绳；3—荆笆条；4—压木；5—撑木12/25/202319第二节急倾斜煤层采煤方法1．预备回采主要是在回风平巷内安装掩护支架，并逐渐下放成为伪倾斜任务面，为正常回采做预备。2．正常回采在正常回采过程中，除了在掩护支架下回采外，同时要在回风平巷中扩巷、挖地沟，加长掩护支架，以及在任务面下端的顺槽中撤除支架。在支架下采煤，目前主要用打眼放炮图7—9支架的安装12/25/202320第二节急倾斜煤层采煤方法3．收尾任务当任务面推进到区段停采线附近时，在停采线靠任务面一侧掘进两条收尾上山眼，然后加大任务面上部的下放步距，减少任务面下部的进尺，同时逐渐减少任务面长度和伪倾斜角度，直至变成程度形状〔见图7—10〕。最后将支架全部撤除。图7—10掩护支架采煤任务面收尾12/25/202321第二节急倾斜煤层采煤方法伪斜柔性掩护支架采煤法与程度分层，倒台阶采煤法比较，具有产量高，效率高，工序简单，操作方便，消费平安，掘进率底等优点。主要缺陷是掩护支架的宽度不能自动调理，难以顺应煤层厚度的变化。因此，当煤层厚度为1.5m~6.0m，倾角大于55°，在一个条带内煤层比较稳定的条件下，应优先选用伪倾斜柔性掩支架采煤法，其任务面伪倾角度普通不小于25°，任务面长度普通为30m~60m，年进度可达480m~660m。12/25/202322第二节急倾斜煤层采煤方法五、程度分段放顶煤采煤法在急斜特厚煤层中，程度分段放顶煤采煤法类似于程度分层采煤法，其差别是按一定高度划分为分段，在分段底部采用程度分层采煤法的落煤方法〔机采或炮采〕，分段上部的煤炭由采场后方放出运走。这样，各段依次自上而下运用放顶煤采煤工艺进展回采。〔一〕采煤系统(如以下图)12/25/202323第二节急倾斜煤层采煤方法图7—11程度分段放顶煤采煤法巷道布置1—主斜井；2—副斜井；3—＋1650m运输大巷；4—＋1700m回风大巷；5—＋1650m运输石门；6—＋1700m回风石门；7—开切眼；8—运输巷；9—回风巷；10—进风斜巷；11—溜煤眼；12—回风斜巷特点：分段高度大。10m的分段高度相当于四个程度分层的高度。由此，巷道掘进工程量小，费用低；减少铺网任务量及其费用。12/25/202324第二节急倾斜煤层采煤方法〔二〕综采放项煤采煤工艺特点急斜煤层综采放顶煤的采煤工艺过程及其参数选择的原那么与缓斜煤层放顶煤采煤法根本一样。由于在急斜煤层中程度分段放顶煤任务面的长度受煤层厚度限制，根据我国的煤层条件，普通在６０ｍ以下。由此，对采煤设备有一些特殊要求。主要是要求适用于短任务面的短机身采煤机及其与之相配套运用的保送机。液压支架的型式并无差别，只是根据采场压力显现特征，可适当减小任务阻力及其分量。我国消费有MGD150-NW型采煤机，为无链牵引采煤机，包括滚筒在内，全长只需3m。它的摇臂出轴位于机身中部，能自在回转270º。12/25/202325第二节急倾斜煤层采煤方法与短机身采煤机配套运用的SGI-730/90W型任务面刮板保送机的特点是：机头和机尾短而矮；在机头和机尾的侧帮上也设有齿轨。从而使采煤机能直接开到机头或机尾上部，滚筒能割透端部，进人巷道。这样，采煤机可从巷道人刀，不需专开切口。采煤工艺过程为：割煤、移架、推移保送机和放顶煤。普通割煤进刀量为0.5m。放煤自底板向顶板方向依次进展，放煤方式与缓斜放顶煤时大体一样，可以采用多轮顺序或单轮间隔顺序。顶