倾斜分层走向长壁下行垮落采煤法

07:035.倾斜分层走向长壁下行垮落采煤法主讲：刘建庄浑宝炬教授研究方向：巷道围岩控制[e-mail]：772594416河北理工大学-煤矿开采学07:035.1示例5.2采煤系统分析5.3采煤工艺特点5.倾斜分层走向长壁下行垮落采煤法207:035倾斜分层下行垮落采煤法倾斜分层：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。回采顺序：下行式（descending）—先采顶分层，依次下行回采各分层，垮落法管理顶板，称倾斜分层下行垮落采煤法。分层同采：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“分层同采”分层分采：在同一区段范围内，采完一个分层后再采下一个分层称“分层分采”或“大扒皮”07:03981513127l6112610122018541417211020223119114518391020141278221191761322115135.1示例一、采区巷道布置Fig.5-11.示例条件：厚煤层，分三层，=15°，埋藏稳定，低沼气矿；沿倾斜划为35个区段。07:032.布置特点（1）阶段运输大巷1和回风大巷2均布置在距煤层1520m的底板岩石中。（2）各分层采用集中（共用）上山、集中（共用）区段平巷—联合布置方式（之一）。轨上5和运上4均布置在距煤层15m的底板岩石中，且在层位上错距≮2m（运“上”在下，轨“上”在上）。集中运输巷10布置在距煤层810m的底板岩石中。区段集中轨巷9提前在下区段顶分层回风巷位置开掘，超前10掘进，为10定向。07:03从9每隔200m开11沟通各分层。最后一个11距采区边界约200m。10—12—沟通各分层机巷；9—11—沟通各分层机巷；从最后一个12反向掘14至采区边界，从最后一个13反向掘15至采区边界。（3）集中巷与分层平巷用联络石门和溜煤眼联系07:0391312111013131311910141213215（4）顶分层采面巷道布置顶分层14、15超前采面两个12掘进。14—开切眼—15顶分层工作面。07:03利用总回风巷2作为轨道集中巷，每隔150200m左右开掘区段回风小石门13沟通各分层风巷。（如采用采区小风井，则另开集中岩石巷）。从10每隔100150m（一台刮板运输机有效铺设长度，当用吊挂胶带机时，联络眼间距可扩大到400m）掘溜煤眼12沟通各分层机巷最后一个12距采区边界约100m。（5）I区段巷道布置07:03（6）分层同采时集中轨道巷9作用服务于各（顶、中、底）分层之辅助运输。探清煤层走向变化，为10定向；同时满足顶分层超前平巷施工定向和泄水。利用9掘二、三分层超前运输机巷，掘进煤由12—10运出；物料由9—11，采掘无干挠。缩短区段准备时间，利于接替07:03（7）联络眼11的开掘方法问题：顶分层与中、底分层的联络眼间距相同否？间距相同—如何布置？顶分层11沿煤层顶板开掘，每200m一个，沟通14。二、三分层11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），形成系统。07:03（8）第二区段开采第一区段采完后：9作为下区段顶分层回风巷，10作为集中轨巷。更换运输设备。91312111013131307:03（9）区段集中巷与上山间联络10—18—运上49—7—轨上5分层同采，必须有：共用区段集中机巷；共用区段集中轨巷9871854141007:03二、巷道掘进顺序1.原则：2.顺序：3.生产中，随分层工作面推进，继续掘上分层超前运输和回风平巷，超前距保持两个溜煤眼与之相通。4.中分层准备上分层工作面采过第一个溜煤眼之后，再准备中分层。自9—11在假顶下，反向掘20开切眼，自2—13—21。07:035.顶分层及下区段同中分层准备之理，准备底分层工作面。第一区段底分层采完之前，要准备第二区段顶分层工作面，以备接替。91312111013131307:03三、生产系统（productivesystem）1.运煤系统2.材料运输系统3.排矸及掘进出煤系统4.通风系统5.供电系统：地面35kV变电站—副井6kV—井底车场中央变电所—6kV送至采区变电所—送采掘面（1140V或3300V、660V、380V、127V）系统演示07:03四、分层同采评价1.优点：1）实行上下分层同采，增产潜力大，能集中生产；2）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；3）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，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燃发火。07:032.缺点1）岩石工程量大（设区段集中平巷及联络巷）2）生产系统复杂。3）同采工作面能力不易发挥。4）初期准备时间长。07:033.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，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（主要是岩石工程量大、生产系统复杂）已日趋明显，分层同采已少用。技术发展趋势：（1）多采用分层分采；（2）“放顶煤”07:03五、分层同采的参数1.倾斜分层厚度：普采2m，综采5m；2.工作面长度：150200m；3.分层同采的合理错距：1、2分层相隔1.5～2月，炮采60～80m，普采、综采100～120m，下分层上部开采顶板跨落影响范围小，但为便于超前平巷的掘进与维护，超前120m。07:03六、分层开采的采区巷道布置基本规律1.纵向：上山。2.横向：区段平巷分层同采时，有区段集中平巷分层分采时，可不设区段集中平巷3.纵横相联：上、中、下车扬。4.硐室：煤仓、绞车房、变电所5.附属上述巷道的联络巷07:035.2采煤系统分析一、区段分层平巷的布置根据煤层倾角的大小和分层数，各分层平巷的相互位置主要有以下三种基本布置形式。1.倾斜式布置：内错式和外错式2.水平式布置3.垂直式布置07:031.倾斜式布置内错式：使下分层工作面运输平巷和回风平巷置于上分层平巷的内侧，处于上分层采空区下方，形成正梯形的区段煤柱。各分层平巷内错半个到一个巷道宽度。内错式（应用较多）和外错式（较少采用）两种。适用倾角小于15°～20°。07:032.水平式布置各分层工作面运输平巷和回风平巷分别布置在同一标高上，区段煤柱呈平行四边形。各分层之间用水平巷道联系，各分层工作面长度基本一致。材料运输、行人和通风方便，分层运输平巷易于维护，分层回风平巷不易维护。适用倾角20°～25°。07:033.垂直式布置分层平巷铅垂方向重叠布置，区段煤柱呈近似矩形。利于减少区段煤柱尺寸。分层平巷易于维护。下分层平巷沿假顶掘进，容易定向。适用倾角8°～10°，近水平。07:03二、区段集中平巷的布置分层同采厚煤层时，需要布置区段集中平巷。区段运输集中平巷：一般布置在煤层底板岩层中，所在位置应避开底板岩层中应力升高区，巷道布置在压力传递影响角以外。区段轨道集中平巷：一般尽量沿煤层顶板布置。07:03布置区段集中平巷的优点1.为超前掘进和多头掘进创造条件，利于采掘衔接；2.实现上下分层同采，利于增加采区产量和集中生产；3.第二分层以下运输平巷易于维护，各超前平巷维护时间和长度短，费用低；4.集中运输平巷运输煤炭，运输系统简单，管理集中，占用设备少。07:03（一）区段集中平巷的布置方式1.一煤一岩集中巷布置：区段轨道集中平巷服务上区段分层采面进风、行人、排水，超前掘进运巷运输物料，还可作为下区段顶分层回风平巷。要留设足够煤柱，维护时间长，维护困难。2.“机轨合一”的集中巷布置方式:通常布置在底板岩石层，掘进和维护工程量少，断面利用率高，避开采动影响易于维护。07:03“机轨合一”的集中巷布置07:03“机轨合一”的集中巷布置方式缺点巷道的跨度和断面较大，因掘进时没有煤巷定向，巷道层位不好控制．掘进施工比较因难，进度较慢；运煤和运料在同一巷道内，管理复杂；当上下区段需要同时开采时，通风问题较难解决；在集中平巷与区段溜煤眼及采区中部车场联结处，设备和线路的布置比较复杂，需要合理解决输送机与轨道的平面交叉问题。07:03“机轨合一”巷布置方式适用煤质松软，底板岩层较稳定，涌水量不大、采掘机械化水平较高的情况。有的矿区由于煤层极易自燃，综采工作面也采用区段集中巷布置。采用综采时，由于工作面单产高，一般分层依次回采。这种情况下区段集中平巷除主要用做煤炭及材料运输外，还起通风、采空区灌浆和防灭火等作用。下分层工作面的区段平巷也可通过集中平巷在上分层采空区下方的应力降低区内掘进。07:03（二）区段集中平巷的位置煤层底板较稳定的岩层中，并注意选择适当的位置，使其处于受采动影响较小的区域，以便于维护和减少维修费用。布置在上分层采动应力升高区以外。07:03区段集中平巷的位置巷道与煤层底板之间的垂直距离h应不小于一定数值。显然，h愈大集中巷与区段分层平巷间联络巷道的长度也将随之增加，使岩巷工程量增加。故h值不宜过大。应将巷道布置在压力传递影响角φ以外。上述二值取决于支承压力的大小、煤层底板岩层性质和地质构造。根据我国一些矿区的经验．最小的h值一般为8~12m，影响角值视煤层倾角和底板岩性，介于25°~55°之间，如图5-6所示。07:03（三）分层平巷和区段集中平巷之间的联系方式一般有三石门、斜巷和立眼三种基本方式。25a-石门式联系方式；b-斜巷联系方式；c-立眼联系方式07:03各种方式适用当煤层倾角较大，分层工作面平巷为水平布置时，一般常采用石门联系。07:03各种方式适用倾角适宜的缓斜厚煤层，为减少掘进工程量和煤柱宽度，采用倾角30°～35°斜巷联系运输平巷，尽量采用石门联系回风平巷。煤层倾角较大，分层平巷均采用水平式布置，采用石门和溜眼相结合联系运输平巷，石门联系回风平巷。煤层倾角较小，倾斜溜眼重力运煤，石门和斜巷联系回风平巷。近水平厚煤层，分层平巷采用垂直式布置时，采用溜眼重力运煤，运料行人采用斜巷。07:03三、无区段集中平巷的布置1.优点准备及生产系统简单，取消了岩石区段集中平巷及联络巷等岩石工程，有利于减少掘进率和加快掘进速度；同时为有利于形成再生顶板，下分层的准备工作要等上分层工作面采完、垮落岩层基本稳定之后才进行。07:032.无区段集中平巷的布置缺点不能实现同区段内上下分层同采，开采强度低，区段和工作面的增产潜力小。同时，相邻上下分层也不能及时接替。为减少采动对分层巷道的影响，上下相邻区段的采煤工作固也往往难以接替(否则要留设尺寸较大的区段煤柱)，因而常实行两翼倒替或区段间隔回来(跳采)，当采区内有两个以上采煤工作面时，就会导致多区段同采，生产分散，上作面及区段乎巷设备搬迁距离远；而当煤层倾角较大时，又不宜采用区段跳采。07:03无区段集中平巷的布置缺点各区段平巷均沿全长一次掘出，维护长度大，维护时间长，维护费用高。同区段上下分层的回采间隔时间长，假顶可能腐烂，对下分层采煤工作面顶板管理不利。由于区段和采区的实际生产时间持续很长，增加了煤炭自燃的危险。07:03四、跨上山回采时的巷道布置采区上山布置在底板岩层中时，上部煤层中的采煤工作面可以跨越上山回采，使上山处于采空区下方的应力降低区内。07:03跨采过程中注意问题1.将上山布置在煤层底板比较坚固稳定的岩层中，与上部煤层的法线距离一般应大10m。2.当上山两翼均布置有后退式工作面时、跨采的工作面必须在另一翼的工作而还远离上山时就跨越上山，以免采区上山同时受到两侧采动的影响。3.跨采工作面跨越上山后的停采线与上山间的水平距离，一般应大于20m。4.跨上山回来时应不留设区段煤柱，否则在区段煤柱的下方，采区上山将受