13急倾斜煤层采煤法

2020/1/241风矿科教中心《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2020/1/242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2020/1/243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。2020/1/244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2020/1/245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。2020/1/246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2020/1/247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2020/1/248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。2020/1/249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。2020/1/2410图13—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2020/1/2411第二节急倾斜煤层采煤方法短壁工作面上方利用木支柱、竹笆护顶使假采空区冒落矸石形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，作为短壁工作面行人、运料、通风、溜煤的通道。短壁工作面用风镐落煤，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，停止采煤，开始从下向上去掉挡煤板放煤。为防止煤炭窜到人工顶板上造成损失，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°。短壁工作面用人工回柱，回撤工作面支柱前，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。放顶时短壁工作面停止生产，并挡住上短壁工作面的煤流，使回柱放顶与采煤交替进行。2020/1/2412第二节急倾斜煤层采煤方法优点是：工作面位于采空区下方，不会积聚瓦斯，为采空区抽放瓦斯创造了条件；工作面浮煤少，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适应性较强；巷道布置简单、掘进率低。缺点是：短壁工作面多，溜煤相互干扰，工作面利用率低；伪斜小巷断面小，煤尘大；落煤方法、支护设备有待改进；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，不宜使用伪斜柔性掩护支架采煤法的急斜煤层。2020/1/2413第二节急倾斜煤层采煤方法三、水平分层及斜切分层采煤法水平分层采煤法就是把煤层沿水平面划分成若干分层，并在每个分层中布置准备巷道及采煤工作面，然后顺次进行回采，采煤工作面一般沿走向推进。水平分层采煤法分层间的开采顺序及采空区处理方法，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，区段高度一般为15m~20m。区段内的分层数目一般为5~7个，每个分层的厚度为2.2m~2.8m。2020/1/2414第二节急倾斜煤层采煤方法图7—5水平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—分层采煤工作面；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2020/1/2415第二节急倾斜煤层采煤方法水平分层、斜切分层采煤法的主要优点是对煤层地质条件适应性强，能适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点是：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，工作面劳动强度大，特别是水平分层工作面，人工攉煤繁重。由于这些缺点，这种采煤方法的产量、效率较底，材料消耗较多。2020/1/2416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：采煤工作面成直线形，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，工作人员在掩护支架的保护下进行采煤工作。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—采煤工作面；9—溜煤眼；10—开切眼2020/1/2417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，在采区边界开掘一对开切眼10，用于回采开始阶段的运输、通风和行人。然后即可安装支架，进行回采工作。正常的采煤工作面应有25°~30°的伪倾斜角。回采时，为了溜煤、行人、通风和运料，在工作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通。工作面落下的煤，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。新鲜风流从采区石门进入，经行人眼区段运输平巷6，到采煤工作面。废风从工作面经区段回风巷7到采区石门2排出。2020/1/2418第二节急倾斜煤层采煤方法（二）掩护支架的结构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。钢梁与钢绳进行联结。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。这种架子结构，其有柔性切便于控制和回收。（三）回采工作这种采煤法的回采工作，大致可分为三个阶段：即准备回采、正常回采和收尾工作。2020/1/2419图13—8柔性掩护支架结构1—工字钢；2—钢丝绳；3—荆笆条；4—压木；5—撑木2020/1/2420第二节急倾斜煤层采煤方法1．准备回采主要是在回风平巷内安装掩护支架，并逐步下放成为伪倾斜工作面，为正常回采做准备。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，以及在工作面下端的顺槽中拆除支架。在支架下采煤，目前主要用打眼放炮图13—9支架的安装2020/1/2421第二节急倾斜煤层采煤方法3．收尾工作当工作面推进到区段停采线附近时，在停采线靠工作面一侧掘进两条收尾上山眼，然后加大工作面上部的下放步距，缩小工作面下部的进尺，同时逐渐缩小工作面长度和伪倾斜角度，直至变成水平状态（见图7—10）。最后将支架全部拆除。图13—10掩护支架采煤工作面收尾2020/1/2422第二节急倾斜煤层采煤方法伪斜柔性掩护支架采煤法与水平分层，倒台阶采煤法比较，具有产量高，效率高，工序简单，操作方便，生产安全，掘进率底等优点。主要缺点是掩护支架的宽度不能自动调节，难以适应煤层厚度的变化。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，其工作面伪倾角度一般不小于25°，工作面长度一般为30m~60m，年进度可达480m~660m。2020/1/2423第二节急倾斜煤层采煤方法五、水平分段放顶煤采煤法在急斜特厚煤层中，水平分段放顶煤采煤法类似于水平分层采煤法，其差别是按一定高度划分为分段，在分段底部采用水平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，各段依次自上而下使用放顶煤采煤工艺进行回采。（一）采煤系统(如下图)2020/1/2424第二节急倾斜煤层采煤方法图7—11水平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水平分层的高度。由此，巷道掘进工程量小，费用低；减少铺网工作量及其费用。2020/1/2425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则与缓斜煤层放顶煤采煤法基本相同。由于在急斜煤层中水平分段放顶煤工作面的长度受煤层厚度限制，根据我国的煤层条件，一般在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工作面的短机身采煤机及其与之相配套使用的输送机。液压支架的型式并无差异，只是根据采场压力显现特征，可适当减小工作阻力及其重量。我国生产有MGD150-NW型采煤机，为无链牵引采煤机，包括滚筒在内，全长只有3m。它的摇臂出轴位于机身中部，能自由回转270º。2020/1/2426第二节急倾斜煤层采煤方法与短机身采煤机配套使用的SGI-730/90W型工作面刮板输送机的特点是：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、推移输送机和放顶煤。一般割煤进刀量为0.5m。放煤自底板向顶板方向依次进行，放煤方式与缓斜放顶煤时大体相同，可以采用多轮顺序或单轮