第十一章倾斜分层走向长壁下行垮落采煤法

CoalMiningScience2019/8/171第十一章倾斜分层下行垮落采煤法11.1基本概念11.2倾斜分层走向长壁采煤法巷道布置及参数11.3倾斜分层长壁采煤法采煤系统分析11.4倾斜分层长壁采煤法采煤工艺特点11.4倾斜分层长壁采煤法评价CoalMiningScience2019/8/17211.1基本概念11.1倾斜分层下行垮落采煤法基本概念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。倾斜分层下行垮落采煤法——先采顶分层，依次下行回采各分层，垮落法管理顶板的采煤方法。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，称为“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”。CoalMiningScience2019/8/17311.2倾斜分层下行垮落采煤法分层同采巷道布置及参数11.2.1分层同采的采区巷道布置煤层条件：厚煤层，分三层，赋存稳定，低沼气矿；沿倾斜划为35个区段。分层厚度：普采一般2m，最大2.4m；综采一般3m,最大3.5m。981513127l611261012201854141721102022311911451839102014127822119176132211513倾斜分层走向长壁下行垮落采煤法分层同采采区巷道布置CoalMiningScience2019/8/17511.2倾斜分层下行垮落采煤法分层同采巷道布置及参数11.2.1分层同采的采区巷道布置1）巷道名称1—岩石运输大巷；2—岩石回风大巷；3—采区下部车场；4—运输上山；5—轨道上山；6—采区上部车场；7—甩车场；8—区段回风石门；9—区段轨道集中巷；10—区段运输集中平巷；11—联络斜巷；12—溜煤眼；13—回风小石门；14—上分层运输平巷；15—上分层回风平巷；16—采区变电所；17—绞车房；18—区段溜煤眼；19—采区煤仓；20—中分层运输平巷；21—中分层回风平巷；22—行人联络巷2）巷道布置特点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。各分层采用集中（共用）上山、集中（共用）区段平巷。CoalMiningScience2019/8/17611.2倾斜分层下行垮落采煤法分层同采巷道布置及参数11.2.1分层同采的采区巷道布置2）巷道布置特点集中上山轨道上山（5）和运输上山（4）均布置在距煤层±15m的底板岩石中，且在层位上错距≮2m（即运“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，超前区段运输集中平巷（10）掘进，为（10）定向。从区段轨道集中平巷（9）每隔200m左右开联络斜巷（11）沟通各分层。最后一个（11）距采区边界约200m。CoalMiningScience2019/8/17711.2倾斜分层下行垮落采煤法分层同采巷道布置及参数11.2.1分层同采的采区巷道布置2）巷道布置特点集中区段平巷与分层平巷间联系区段集中平巷(10)—溜煤眼(12)—沟通各分层运输平巷（14、20）；区段轨道集中平巷(9)—联络斜巷(11)—沟通各分层运输巷(14、20)；从最后一个溜煤眼（12）反向掘上分层运输平巷（14）至采区边界；从最后一个回风小石门（13）反向掘上分层回风平巷（15）至采区边界。CoalMiningScience2019/8/17811.2倾斜分层下行垮落采煤法分层同采巷道布置及参数11.2.1分层同采的采区巷道布置3）I区段采煤i、利用总回风巷（2）作为轨道集中巷，每隔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）。ii、从区段运输集中平巷（10）每隔200400m（一台刮板运输机有效铺设长度，当用胶带机时，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200m。CoalMiningScience2019/8/17911.2倾斜分层下行垮落采煤法分层同采巷道布置及参数11.2.1分层同采的采区巷道布置4）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，为区段运输集中平巷（10）定向；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）运输。）。缩短区段准备时间，利于接替。109141112CoalMiningScience2019/8/171011.2倾斜分层下行垮落采煤法分层同采巷道布置及参数11.2.1分层同采的采区巷道布置5）联络眼（11）的开掘方法i、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。109141112913121110131313CoalMiningScience2019/8/171111.2倾斜分层下行垮落采煤法分层同采巷道布置及参数11.2.2第二区段开采第一区段采完后，上区段轨道集中平巷（9）作为下区段顶分层回风巷；上区段运输集中平巷（10）作为下区段集中轨道巷，更换运输设备，进行第二区段开采。913121110131313114518391020141278221191761322115CoalMiningScience2019/8/171211.2倾斜分层下行垮落采煤法分层同采巷道布置及参数11.2.3生产系统运煤系统——在工作面和分层运输平巷内铺设刮板输送机，在区段运输集中平巷和运输上山内安设吊挂式胶带输送机。路线为：分层工作面→分层区段超前运输平巷14（或20）→溜煤眼12→区段运输集中平巷10→区段溜煤眼18→运输上山4→采区煤仓19→大巷装车外运。材料运输系统工作面所需材料运输路线：材料和设备自采区下部车场3→轨道上山5→上部车场6→回风大巷2→回风小石门13→区段超前回风平巷15→送至分层工作面。CoalMiningScience2019/8/171311.2倾斜分层下行垮落采煤法分层同采巷道布置及参数11.2.3生产系统材料运输系统区段分层超前运输平巷14和20掘进时所需的材料，自轨道上山5→中部车场7→轨道集中平巷9→联络斜巷11运至掘进工作面。通风系统新鲜风流由运输大巷1→下部车场3→轨道上山5→中部车场7→运输集中平巷10和轨道集中平巷9→联络斜巷11（有两个溜煤眼12与分层运输平巷14相通，其中一个溜煤眼可进风）→分层运输平巷14（或20）→采煤工作面。污风由采煤工作面→分层回风平巷15（或21）→回风小石门13→至回风大巷2排入大气。CoalMiningScience2019/8/171411.2倾斜分层下行垮落采煤法分层同采巷道布置及参数11.2.4分层同采评价优点实行上下分层同采，增产潜力大，能集中生产；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；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；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；利于假顶防腐和防止煤的自燃发火。CoalMiningScience2019/8/171511.2倾斜分层下行垮落采煤法分层同采巷道布置及参数11.2.4分层同采评价缺点岩石工程量大（设区段集中平巷及联络巷）。生产系统复杂。第同采工作面能力不易发挥。初期准备时间长。发展趋势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（岩石工程量大、生产系统复杂）已日趋明显，分层同采已少用，多采用分层分采。CoalMiningScience2019/8/171611.3采煤系统分析11.3.1区段分层平巷的布置1）倾斜式布置——这种布置方式中各分层平巷是按25°～35°角呈斜坡式布置,一般适用于倾角小于15°～20°的煤层。分为内错式和外错式。内错式—将下分层平巷置于上分层平巷内侧,即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至一个巷道宽度。优点：下分层处于上分层应力降低区，比较容易维护，沿假顶掘进，方向容易掌握。缺点：区段煤柱越到下面越大，工作面越短。α15°~20°CoalMiningScience2019/8/171711.3采煤系统分析外错式—将下分层平巷置于上分层平巷外侧,处于上分层煤柱的下面，形成倒梯形的区段煤柱。缺点：下分层巷道处于固定支承压力范围内，维护困难，并且在下分层工作面的上下出口处没有人工假顶，采煤和支护均较困难。这种方式上部分分层的区段煤柱尺寸大，而愈到下部分层，工作面长度则愈长。故这种分层外错式布置采用较少。α15°~20°（）CoalMiningScience2019/8/171811.3采煤系统分析2）水平式布置——各分层平巷布置在同一水平高度上，区段煤柱呈平行四边形。优点：对于材料运输，行人和通风都比教方便，分层运输平巷处于上分层采空区下面，压力小，易于维护，缺点：分层回风平巷正好处于区段煤柱下，受到固定支承压力的作用，维护比较困难。适应性：对于区段煤柱尺寸，应注意使上下区段分层平巷间的垂距不小于5m，因此一般用于倾角大于20°～25°的煤层，否则区段煤柱太大。α15°~20°CoalMiningScience2019/8/171911.3采煤系统分析2）垂直式布置——各分层平巷铅垂方向呈重叠式布置，区段煤柱呈尽是矩形。优点：可减少区段煤柱尺寸，分层平巷受支承压力的影响也较小，易于维护。同时，下分层平巷沿上分层平巷铺设的假顶掘进，容易掌握方向。适应性：这种布置方式在煤城倾角小于8°～10°，特别是在近水平厚煤层条件下。α10°CoalMiningScience2019/8/172011.3采煤系统分析11.3.2区段集中平巷的布置区段集中平巷的布置方式有两种：一煤一岩集中巷布置和“机轨合一”集中巷布置。1）一煤一岩集中巷布置方式区段轨道集中平巷一般沿煤层顶板挂腰线掘进，它不但用作上区段各分层采煤工作面进风，行人，排水，以及为分层超前运输平巷掘进头运送材料，它还可以作为下区段分层的回风平巷。在上区段工作面回采期间，为使轨道集中平巷不致被回采形成的支承压力压垮，在上区段分层平巷与轨道集中平巷之间必须留设宽度足够的煤柱。CoalMiningScience2019/8/172111.3采煤系统分析11.3.2区段集中平巷的布置1）一煤一岩集中巷布置方式区段轨道集中平巷一般沿煤层顶板挂腰线掘进，它不但用作上区段各分层采煤工作面进风，行人，排水，以及为分层超前运输平巷掘进头运送材料，它还可以作为下区段分层的回风平巷。在上区段工作面回采期间，为使轨道集中平巷不致被回采形成的支承压力压垮，在上区段分层平巷与轨道集中平巷之间必须留设宽度足够的煤柱。区段运输集中平巷内，往往安装有运输能力较大的吊挂式胶带输送机，为该区段所有的分层工作面服务。采完上区段后，及时拆除胶带输送机并铺设轨道，作为下区段回风集中平巷。CoalMiningScience2019/8/172211.3采煤系统分析2）“机轨合一”的集中巷布置方式——将区段轨道集中平巷及运输集中平巷合并为一条巷道，通常布置在底板岩层中。优点：省去了一条区段集中平巷和部分联络石门，掘进和维护工程量较少，若将巷道选在适当的位置，可以免受采动影响，便于维护。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，掘进施工比较困难进度较慢；运煤和运料在同一巷道内，管理复杂；在集中平巷与区段溜煤眼即采区中部车场联结处，设备和线路的布