攸县急倾斜鸡窝状复杂薄煤层采煤方法方案设计

攸县急倾斜鸡窝状复杂薄煤层开采采煤方法方案设计湖南理工职业技术学院宁齐元2009.10分两部分介绍1、项目的总说明2、地质条件简况3、设计的采煤方法方案简介一、项目的总说明1、项目背景2、巷道式采煤方法存在的问题3、正规壁式采煤法在攸县的适用性分析4、适用攸县采煤方法研究与设计的必要性5、设计的采煤方法方案6、设计成果说明（一）、项目背景攸县现有96个煤矿，分布在兰村向斜、黄丰桥向斜、桃水向斜三个矿区，。三个矿区的煤层在走向和倾向上均变化很大，煤层呈鸡窝状，极不稳定，且顶底板都比较坚硬，不易垮落，属典型的急倾斜鸡窝状复杂薄煤层。由于煤矿技术力量薄弱，生产技术落后，现大部分矿井仍普遍采用比较原始的巷道式采煤法。为搞好攸县煤炭行业的安全生产，于二00九年八月，攸县煤炭局委托湖南理工职业技术学院，针对攸县煤矿的特殊条件，研究并设计出四种能适合攸县煤矿的采煤方法。（二）、巷道式采煤方法存在的问题1、不能形成两个安全出口。2、不能形成负压通风。这是两个重大安全问题。另外存在：生产工艺落后、回采率低等问题；同时，也与国家的有关要求不符。（三）、正规壁式采煤法在攸县的适用性分析由于攸县三个矿区均属典型的急倾斜鸡窝状复杂薄煤层，煤层在走向和倾向上均变化很大，在厚度和倾角上也变化很大，煤层呈鸡窝状，极不稳定，一般在20～30m内就会有变化，出现厚度由可采到不可采甚至尖灭现象，出现角度变化甚至倒转现象，就是相对稳定的主采煤层，也很难有在100m内不发生变化的情况。在这样的条件下如采用壁式采煤法，回采工作面难以形成，就是形成了也难以推进和正常回采，由于煤层倾角大，还存在严重的不安全因素。故在攸县大部分矿井不适宜采用正规的壁式采煤法。（四）、适用攸县采煤方法研究与设计的必要性1、攸县目前大部分矿井现用的巷道式采煤方法，而巷道式采煤方法又存在回采工作面两个安全出口和负压通风等重大安全问题。2、现有正规的壁式采煤法对于攸县的特殊条件又不适用。故必须针对攸县急倾斜鸡窝状复杂薄煤层的采煤方法进行专项研究和设计，以解决攸县大部分煤矿的安全生产问题。（五）、设计的采煤方法方案针对攸县三个矿区急倾斜鸡窝状复杂薄煤层的特点和顶底板坚硬的具体情况，设计如下四个采煤方法方案：1、斜坡短壁式采煤法；2、大块段壁式采煤法；3、斜切倒台阶采煤法；4、斜切正台阶采煤法。这四种方案，重点解决了两个安全出口的问题，解决了负压通风的问题，解决了壁式工作面的问题。（六）、设计成果说明设计的四个采煤方法方案，是在许多专业技术人员、现场管理人员和井下一线工人的大量工作的基础上提出和设计的，有些是在别人的基础上提高的，有些是在同类矿井的基础上改进的，有些甚至是在现场初步模型的基础上细化而成的，同时还得到了省煤炭局总工程师赵军、湖南科技大学赵伏军教授等许多专家的指导，得到了省煤炭局、省煤监局长沙站、株洲市安监局、省煤炭协会、攸县煤炭局等部门的领导的支持和帮助，在此，对所有指导、支持、帮助和以前做了大量工作的同志表示衷心的感谢！二、地质条件简况1、煤层赋存条件主采2～4个煤层，且均为大部分可采。煤层厚度变化0～6m，平均厚为0.83～1.2m。煤层倾角变化25度～80度，平均倾角为58度左右。煤层可采系数76%左右，煤层硬度大，块煤率达40%，煤层有分叉现象，结构中等偏复杂。2、开采技术条件顶底板岩性：顶底板一般为砂岩、砂质泥岩，岩性结构致密，不易垮落，属1～2级顶板，顶底板岩石的普氏系数一般f≥12。均属低瓦斯，煤尘无爆炸性，煤层无自燃倾向性。矿井水文地质条件简单，矿井充水以大气降水和老窑水为主要来源。三、设计的采煤方法方案简介1、斜坡短壁式采煤法；2、大块段壁式采煤法；3、斜切倒台阶采煤法；4、斜切正台阶采煤法。（一）、斜坡短壁式采煤法1、巷道布置采区进（运输）、回风石门（两石门垂高约40～50m左右）见煤后，沿煤层走向布置进（运输）、回风平巷，进（运输）、回风平巷到采区边界后，沿煤层走向布置两至三组垂高3～5m的天眼（两个相距3～5m的天眼为一组，其中一个为溜煤天眼，一个为行人天眼，然后两个天眼在上部联通），每组天眼相距30～50m左右；再从每组天眼的溜煤眼上部沿煤层伪倾斜方向（倾角30度左右）分别布置沿煤上山与回风平巷相通，靠最边界的一条为溜煤上山，靠近石门的上山为行人上山；然后在两上山之间沿煤层伪倾斜方向（与上山相反的方向）布置多条联络斜巷（倾角30度左右），两上山之间的间距约20～40m左右；两联络斜巷之间的间距约8～15m左右；最后在两联络斜巷之间布置开切眼，以形成斜坡短壁工作面，开切眼与上山平行，布置在行人上山的下部3m左右处，斜坡短壁工作面斜长约8～15m，推进长度为20～40m左右，沿伪斜方向向下推进。也可将两联络斜巷之间溜煤上山布置为工作面，工作面沿伪斜方向向上推进。2、开采顺序沿走向：工作面采用后退式和前进式均可，采区采用后退式（如按布置石门分采区，则采区可采用前进式）。沿倾向：按自上而下的开采顺序。3、保安煤柱沿伪倾斜方向：两上山之间留3m左右的保安煤柱，两联络斜巷之间留1～2m的保安煤柱。沿倾向：两区段之间留3～5m的保安煤柱。4、回采工艺斜坡短壁采煤法的回采工艺过程为：（1）、落煤：爆破落煤（2）、装煤、运煤：自溜（3）、支护：设计采用木材点支护支护材料：根据攸县煤层基本为急倾斜鸡窝状复杂薄煤层的特点和顶底板较好（稳定、坚硬）的实际情况，如采用单体液压支柱进行支护，由于煤层倾角大，底板坚硬，而单体液压支柱又较重，第一支护操作不方便，且不安全；第二由于煤层厚度变化大，工作面需要多种规格型号的单体液压支柱，备用支柱多，搬运困难，劳动强度大；第三由于顶板坚硬，一般情况下不会自然垮落，回柱放顶非常困难。故建议回采工作采用木材支护。顶板管理：由于顶板坚硬，一般情况下不会自然垮落，再加上煤层厚度变化大，经常出现局部不可采和尖灭现场，故顶板管理采用不垮落管理顶板。采空区由木支柱、煤柱和局部不可采区的煤岩柱来支护顶板，两上山之间采完后进行封闭。5、生产系统运煤：运料：通风：6、优点（1）、煤层厚度在走向和倾向变化较大、时常出现局部不可采和尖灭现场时，仍可形成壁式回采工作面，适应性较强。（2）、工作面倾角为300左右，便于作业，相对较安全。（3）、可将局部不可采和尖灭地段划作一个块段，留下来支撑顶板，有利于不垮落管理顶板。（4）、工作面产量稳定。（5）、全矿井采掘工作面数目虽然较多，但也便于规划和管理。7、适用条件适用于煤层顶底板相对稳定（比较坚硬），而煤层厚度和倾角变化较大的急倾斜煤层的低瓦斯、煤层不自燃、煤尘不爆炸的条件下。（二）、大块段壁式采煤法1、巷道布置（见大块段壁式采煤法示意图）进、回风石门（两石门垂高约40～50m左右）见煤后沿煤层走向布置进、回风平巷，进、回风平巷到采区或矿井边界后，沿煤层走向布置三至四个天眼（两个天眼之间相距10m左右），靠边界（里面）一个为溜煤天眼，其余为行人天眼，再沿煤层倾斜方向按垂高8m左右布置4～5条联络平巷；这样将区段内煤层沿倾向划分为5～6个小块段，先将最下面一个块段按30度左右的伪斜倾角由里向外采至距运输平巷垂高3m左右停采，再对上面所有块段按上下两个相反的伪斜方向由里向外作业，并将上面所有块段自上而下依次回采（可采的块段均全部采完），上面所有块段齐头并进，总体上形成大块段壁式工作面。2、开采顺序沿走向：工作面采用后退式（如分采区，则采区可采用后退式）。沿倾向：自上而下开采。3、保安煤柱沿倾向：两区段之间留3～5m的保安煤柱。沿走向：工作面沿走向推进20～50m（视顶板坚硬程度而定）后现重开切眼布置工作面，中间留3～5m的保安煤柱。4、回采工艺5、生产系统×5、相对优点（1）、大块段组合工作面斜长较长，产量较高。（2）、在煤层厚度和倾角变化很大、时常出现局部不可采和尖灭现场时，可根据具体情况按块段布置，便于形成回采工作面。（3）、可将局部不可采和尖灭地段划作一个块段，留下来支撑顶板，有利于不垮落管理顶板。（4）、全矿井回采工作面数目较少，便于规划和管理。7、适用条件适用于煤层顶底板相对稳定（比较坚硬），而煤层厚度和倾角变化很大的急倾斜煤层的低瓦斯、煤层不自燃、煤尘不爆炸的条件下。（三）、斜切倒台阶采煤法1、巷道布置（见斜切倒台阶采煤法示意图）进、回风石门（两石门垂高约40～50m左右）见煤后沿煤层走向布置进、回风平巷，进、回风平巷到采区或矿井边界后，沿煤层走向布置三至四个天眼（两个天眼之间相距20～30m左右），靠边界（里面）一个为溜煤天眼，其余为行人天眼，再沿煤层倾斜方向按垂高10m左右布置3～4条联络平巷；这样将区段内煤层沿倾向划分为4～5个小块段，每个块段均按30度左右的伪斜倾角由里向外斜切开采，先将最下面一个至距运输平巷垂高3m左右停采，再自下而上依次回采上面所有块段（可采的块段均全部采完），下块段超前上块段，总体上形成斜切倒台阶工作面。2、开采顺序3、保安煤柱4、回采工艺5、生产系统6、相对优点（1）、在煤层厚度和倾角变化很大、时常出现局部不可采和尖灭现场时，可根据具体情况按块段布置，便于形成回采工作面，适应性很强。（2）、可将局部不可采和尖灭地段划作一个块段，留下来支撑顶板，有利于不垮落管理顶板。（3）、上下块段作业点有一定的错距，相对安全。7、适用条件适用于煤层顶底板相对稳定（比较坚硬），而煤层厚度和倾角变化很大的急倾斜煤层的低瓦斯、煤层不自燃、煤尘不爆炸的条件下。（四）、斜切正台阶采煤法斜切正台阶采煤法与斜切倒台阶采煤法总体布置上基本相同。差别：工作面是由上向下作业推进，小块段是由上往下推进。这四种方法解决了哪些问题（1）、解决了两个安全出口的问题（2）、解决了负压通风的问题（3）、解决了壁式工作面的问题由于我们学院项目组成员对于急倾斜鸡窝状复杂薄煤层开采的经验不足，再加上原先是采用研究报告的形式准备的，前天才改成设计的方式，时间非常紧，肯定还存在许多问题和不足之处，请各位领导、专家提出宝贵意见，我们再进行改进、补充和完善。谢谢！谢谢！