煤矿开采学课件第九章：柱式体系采煤法

1、主讲：林世豪,第九章 柱式体系采煤方法,任务一 柱式采煤方法采煤工艺 任务二 柱式采煤方法特点和适用条件,主讲：林世豪,第一节 柱式采煤方法采煤工艺,知识点,1、柱式采煤法特点、使用条件 2、连续采煤机梭车工艺系统 3、连续采煤机一输送机工艺系统,主讲：林世豪,相关知识,柱式体系采煤法的实质是在煤层内开掘一系列宽为5 7m的煤房，煤房间用联络巷相连，形成近似于长条形或 块状的煤柱，煤柱宽有数米至二十多米不等，采煤在煤房 中进行。煤柱可根据条件留下不采，或在煤房采完后，再 将煤柱按要求尽可能采出。留下煤柱不采的称为房式采煤 法，即采煤房又采煤柱的称为房柱式采煤法,主讲：林世豪,连续采煤机房柱式采

2、煤法具有投资少、出煤快、适应 性强、机械化程度高、效率高、安全好等优点，是柱式采 煤工作面机械化采煤的主要方式。实践证明：连续采煤机 房柱式采煤法作为长壁综合机械化采煤的一种补充，在适 宜条件下，可达到良好的技术经济指标，获得较好的经济 效益。,主讲：林世豪,连续采煤机采煤工艺按运煤方式的不同可分为两种工 艺系统：一种是连续采煤机梭车转载破碎机带式输 送机工艺系统；另一种是连续采煤机桥式转载机万向 接长机带式输送机工艺系统。前者是间断运输工艺系统， 简称连续采煤机梭车工艺系统；后者是连续运输工艺系 统，简称连续采煤机输送机工艺系统。,主讲：林世豪,一、连续采煤机梭车工艺系统,连续采煤机房柱式采

3、煤实 行掘采合一，一般需要同时开 掘35条煤房，由于通风和安 全的要求，还需开掘横向联络 巷间隔贯通每条煤房，支护则 采用锚杆。连续采煤机房柱式 采煤分为煤房掘进和回收煤柱 两个阶段。,1连续采煤机；2梭车； 3转载破碎机；4带式输送机；5锚杆机； 6纵向风障；7风帘； 8风墙； 9电源中心,主讲：林世豪,（一）煤房掘进 图为5条巷道(煤房)的连续采煤机煤 房开掘系统。图中连续采煤机正在 第1条煤房作业，采煤机向前开掘 的距离始终使采煤机司机处于永久 锚杆支护的安全范围内，这个距离 一般为56 m。锚杆机在第5条煤 房中安装锚杆，由于锚杆机是紧随 采煤机之后作业，连续采煤机在第 5条煤房开掘后

4、转移到第1条煤房 继续作业。,1回风道；2进风道； 3蓄电池充电站； 4永久性风墙；5采区供电中心； 6给料破碎机；7防火帘；8风帘,主讲：林世豪,图中虚线为连续采煤机在第1煤 房开掘时2台运煤车(梭车)的运煤路 线。当连续采煤机完成第1条煤房的 开掘作业后即转入第2条煤房业 ， 同时锚杆机在完成第5条煤房的作业 后就可转移到第1条煤房钻装锚杆。 当连续采煤机完成第2条煤房的开掘 作业后，将依次转入第3、第4和第5 条煤房进行开掘作业。,主讲：林世豪,之后，又从第1条煤房开始下一 个循环。如此循环作业，5条煤房同 时向前推进。当5条煤房推进到需要 开掘联络巷时，其开掘顺序如图17 3。这时煤房

5、和联络巷同时掘进， 图中数字标明煤房和联络巷的掘进 顺序，依此顺序直到掘通联络巷。 当联络巷掘通后，又以正常顺序开 掘5条煤房。,主讲：林世豪,连续采煤机掘进过程可分为“切槽”和“采垛”两个工序。如图17 4，司机根据煤房中通风设施的布置，确定采煤机先沿煤房的某一侧 截割。采煤机设备移动到位后开始切割正面煤壁，直到深度达56 m 才停止，这一工序称为“切槽”工序。然后采煤机退出调整到巷道另一 侧，再切割剩余的煤壁，使巷道开掘至所要求的宽度，这一工序称为 “采垛”工序。,主讲：林世豪,连续采煤机通过扒爪装载机构和中部输送机将煤装入停靠在机后 的梭车，见下图1。通常两台采煤机配两部梭车，一部在采煤

6、机后等待 装煤，另一部已装满煤炭驶向给料破碎机处，快速卸煤后再返回采煤 机所在地点等待装机。两部梭车各按其线路往返穿梭行走以保证连续 采煤机尽可能连续作业，在采煤机产量高的情况下也可配三部梭车。,主讲：林世豪,（二）回收煤柱 1. 袋翼式,（a） 单煤柱双袋式；（b） 双煤柱单袋式 1、2、3、17、18煤柱回收顺序,主讲：林世豪,2. 外进式 如图所示为外进式煤柱回收法。当煤柱宽1012 m左右时，可直 接在房内向两侧煤柱进刀。,1、2、3、回收顺序,主讲：林世豪,二、连续采煤机一输送机工艺系统,这种系统是将采煤机采落的煤，通过多台输送机转运至带式输送 机上。其工艺系统如下图。这种系统主要用

7、于薄煤层，在中厚煤层的 使用也呈上升趋势。这种连续运输系统克服了梭车间断运输产生的影 响，且有利于在薄煤层中应用。,1桥式转载机； 2、3、4万向接长机 5带式输送机,主讲：林世豪,鸡西小恒山煤矿采用的就是这种工艺系统。所用采煤 机为MK22型，采用纵向螺旋滚筒，滚筒长1.2 m，一般 可钻进1.1 m。两滚筒一上一下（一般为前上后下）向左 （或向右）摆动割煤，最大摆动角度为90，不挑顶，不 卧底。其割煤方式如图示。,（a） 采煤机向右割煤（b） 采煤机依枢轴 转，向左清浮煤 （c） 采煤机向左割 煤，然后回中位， 割完一刀,主讲：林世豪,连续运输设备是由1台桥式转载机和3台万向接长机、 1台

8、特低型带式输送机组成。由于薄煤层巷道低，条件较 差，为方便运送人员、设备和材料及清扫浮煤，设一台铲 车。连续采煤机采煤后，若顶板不太稳固，可先用金属支 柱临时支护，永久支护采用金属锚杆或树脂锚杆，边打锚 杆边回撤临时支柱。一台采煤机配备2台顶板锚杆机，进 行顶板打眼和安装锚杆。,主讲：林世豪,第二节 柱式采煤方法特点和适用条件,知识点,1、房式和房柱式采煤法特点 2、柱式采煤法的适用条件,主讲：林世豪,一、柱式采煤法的特点,（一）房式采煤法 这种采煤方法的特点是只采煤房不回收煤柱，用房间煤柱支承上 覆岩层。 下图为美国某矿井采用连续采煤机梭车工艺系统的房式采煤方 法。主巷由5条巷道组成，盘区准

9、备巷为3条，在盘区巷两侧布置煤 房，形成区段。盘区一翼前进，另一翼后退。采取较大的煤柱(60 m) 维护主巷。区段由6个房同时推进。房宽7 m，煤柱尺寸为8 m8 m， 区段间煤柱宽为8 m，因受地质构造影响，房长约220 m。,相关知识,主讲：林世豪,1进风大巷； 2回风大巷； 3运输大巷； 4盘区进风巷 5盘区回风巷； 6盘区运输巷； 7地质破坏不可采区 8地质破坏不采区域,返回,主讲：林世豪,（二）房柱式采煤法 这种方法的特点是房间留 设不同形状的煤柱，采完煤房 后有计划地回收这些煤柱。 1. 切块式房柱式采煤法 通常把45个以上煤房组 成一组同时掘进，煤房宽56 m，煤房中心距为203

10、0 m， 每隔一定距离用联络巷贯通， 形成方块或矩形煤柱。煤房掘 进到预定长度后，即可回收煤 柱。图为一典型切块式房柱式 采煤法巷道布置方式。,1进风大巷；2回风大巷；3主带式输送机巷； 4盘区运输巷；5风桥；6风墙；7回风巷； 8堆放矸石的独头巷；9调节风门,主讲：林世豪,在图中主巷由5条巷道组 成，中间3条进风，两边各1条 回风。采用带式输送机运煤。 主巷一侧的独头短巷，用来堆 放矸石，以便矸石不外运；在 主巷另一侧布置盘区，盘区内 不再布置盘区准备巷道，直接 多房推进然后返回回收煤柱。 盘区由5条煤房组成，房宽5 m，留方形煤柱，房与房中心 距为29 m。盘区间留设24 m 长条形煤柱。

11、该煤柱也可在后 退回收煤柱时采出。,1进风大巷；2回风大巷；3主带式输送机巷； 4盘区运输巷；5风桥；6风墙；7回风巷； 8堆放矸石的独头巷；9调节风门,主讲：林世豪,2. “旺格维利”采煤法 （1）旺格维利采煤法的基本概念和工艺系统 它是澳大利亚在房柱式开采技术基础上发展起来的一种高效短壁 柱式采煤法，它与传统房柱式采煤法的主要区别是：采煤区段划分和 区段内煤体切割及回收方法不同，煤柱回收后，顶板类似长壁工作面 一样充分冒落，使煤房、煤柱的回采避开支承压力高峰区。具体是在 盘区准备巷道一侧或两侧布置长条形房柱，如图所示。长条形房柱宽 约15 m，长约6595 m。条形房柱内先采房，房宽6 m

12、，到边界后， 后退回出9 m宽的煤柱。盘区准备巷道长度按地质条件和带式输送机 长度确定。长条房柱间的回采顺序一般用后退式。,主讲：林世豪,1大巷；2盘区准备巷；3长条形房柱,旺格维利采煤法的工艺系统按运煤方式一般分为两种形式：一种是连续采煤机运煤车(梭车)转载破碎机带式输送机工艺系统；一种是连续采煤机连续运输系统带式输送机工艺系统。,主讲：林世豪,（2）巷道布置及参数 神东矿区旺格维利采煤区段的巷道布置分为两种形式，一种是类 似于长壁工作面布置形式，上下顺槽均双巷布置，巷宽4.65.0 m， 巷间煤柱宽度1520 m，工作面长度约100 m，工作面煤房宽度5.0 6.0 m，煤房布置间距一般不

13、大于25 m，巷道高度与回采高度相同。 巷道、煤房支护形式为树脂锚杆。工作面系统布置如图所示。,主讲：林世豪,另一种形式是采煤区段集中布置三条顺槽，作为进风、回风和运 输顺槽。巷间煤柱、巷道宽度、煤房间距、支护形式与第一种形式相 同。当工作面沿顺槽单翼布置时，其长度约100 m；当工作面沿顺槽 双翼布置时，其长度逾200 m。工作面系统布置如图所示。,主讲：林世豪,（3）采煤工艺 煤房掘进。旺格维利采煤法的煤房掘进与房柱式相同，由连续采煤机和锚杆钻机交替进行掘进与支护作业。作业循环进度不大于7 m。 煤柱回收。当煤房掘进到位后即可进行煤柱回收。煤柱回收一般分为双翼进刀回收和单翼进刀回收两种方式

14、。,主讲：林世豪,双翼进刀：连续采煤机从煤房一端后退式依次按45斜切 进刀，回收煤房左右两侧煤柱，斜切进刀规格 为：深度约11 m，宽度3.3 m，每条煤房的回 采宽度约25 m(含煤房宽度)。两台履带行走式 液压支架在煤房内迈步式向前移动，及时支护 连续采煤机后方的悬空顶板。,主讲：林世豪,单翼进刀：连续采煤机从采空区一侧依次按45斜切进刀 回收煤柱，并与采空区割透。两台履带行走式 液压支架在煤房中及时跟进，支护顶板。每条 煤房的回采宽度约15 m(含煤房宽度)。,主讲：林世豪, 顶板管理 神东矿区旺格维利工作面使用了神东公司与科研单位 共同研制的履带行走式液压支架。在回收煤柱过程中履带 行

15、走式液压支架可以带压移架，及时支护顶板，保证工作 面的安全工作空间。同时，支架可以切顶，使采空区顶板 有规律性地充分冒落。 当工作面没有配备履带行走式液压支架时，煤柱回收 采取留设肋条式煤皮来支撑顶板。采煤机每切割一刀，在 采空区留设一段煤皮，煤皮厚度一般为0.51.0 m。对大 面积悬而不垮的顶板将定期进行强制放顶并留设保安隔离 煤柱。,主讲：林世豪, 通风方式 旺格维利采煤法仅适用于开采低瓦斯工作面，而且工作面风流要 通过采空区回风。针对神东矿区煤层易自燃、康家滩煤矿瓦斯涌出量 较大的问题，矿井普遍采取了两种通风方式，一种是类似长壁工作面 的通风系统，煤房掘进时采用局部通风机通风，回收煤柱

16、时采用全负 压通风，靠采空区一侧设置挡风帘和密闭等通风构筑物，如图1所示。 当开采高瓦斯工作面时， 工作面可采取双煤房布 置形式，煤房间设通风 行人联络巷，这样可以 提高工作面通风及抗灾 能力。,主讲：林世豪,另一种通风系统是，三条顺槽两进一回。与第一种通 风系统的区别是，当回收煤柱时，在煤房中设导流风障， 实现全负压通风，如图所示。这种通风系统也可以始终采 用局部通风机通风。,主讲：林世豪,（5）旺格维利采煤法应用特点 该采煤方法用于开采综采无法回采的煤炭资源，比房柱式采煤法煤炭回收率高、产量大，掘进率低。制约生产能力的主要因素是连续采煤机的后配套问题。采用连续运煤系统时可考虑加长后部运输机

17、，减少胶带机尾部移动次数，提高生产率。在条件适宜的矿井，选用连续采煤机后配套设备时，宜优先选用连续运煤系统。,主讲：林世豪,使用行走支架配合旺格维利采煤法开采，若采用左右对拉方式，宜在左右翼分别配置一对行走支架，减少搬运支架时间。使用两台行走支架，支护区域小，每次移架步距大，易造成架前冒顶，安全性差。增加行走支架台数，扩大支护区域，提高安全性。 “旺格维利”采煤队配备两套连续采煤机组，一组掘进煤房，一组回收煤柱，最大程度地发挥旺格维利采煤优势。目前大多使用的“连续采煤机运煤车(梭车)转载破碎机带式输送机工艺系统”，运煤车、煤机、破碎机故障多，电缆被撞，发生漏电次数多。,主讲：林世豪,二、适用条件及评价,优点： 设备投资少； 采掘可实现合一，建设期短，出煤快； 设备运转灵活，搬迁快； 巷道压力小，便于维护，支护简单，可用锚杆支护顶板；由于大部分为煤层巷道，故矸石量很少；矸石可在井下处理不外运，有利于环境保护；