采矿学(第12章急倾斜煤层采煤方法)

第十二章急倾斜煤层采煤方法Miningmethodsofsteeplyinclinedseam第一节采煤方法发展及围岩破坏特征一、一般特点煤层，急斜煤层开采的特点均由煤层倾角增大引起1、地质构造复杂，煤层赋存不稳定煤层由原水平状态，经过多次地质变动，变成急斜煤层。地质构造复杂；煤层不稳定；在尺寸相同、煤层数目相同的井田内，煤的储量相对下降。急倾斜煤层开采的一般特点2、采下的煤和垮落矸石会自动下滑—简化煤的运输；带来不安全因素3、采煤工作面行人，运料及操作等各工序均较困难急倾斜煤层开采的一般特点4、顶板沿倾斜方向的分力增大，垂直于层面方向的分力减小，矿压显现缓和，同时引起：•工作面支架不稳定；•底板岩层稳定性下降；•顶板、底板均会滑动急倾斜煤层开采的一般特点5、机械化采煤一般比较困难6、急斜煤层采矿工程图采用立面图或层面图629178543216758Ⅰ-ⅠⅠⅠ629178543216758Ⅰ-ⅠⅠⅠ急倾斜煤层开采的特点1、矿井常采用立井（斜井）多水平集中运输大巷和采区石门开拓方式开采水平垂高：80150m。采区走向长：6001000m2、采区用一组上山眼的布置方式，或用伪斜折返上山。629178543216758Ⅰ-ⅠⅠⅠ伪斜折返上山1-运输石门2-溜煤眼3-运料眼4-行人眼5-回风石门23415急倾斜煤层开采的特点3、采区一般不设上、中部车场，设下部车场。4、采煤方法多样ⅠⅠ三、急倾斜煤层采煤法的发展表急倾斜煤层采煤法的发展解放前柱式采煤高落式或残柱式倒台阶走向长壁（20世纪50年代初）水平分层，斜切分层（20世纪50年代)解放后伪倾斜长壁（20世纪80年代）伪倾斜柔性掩护支架采煤（1965年）ⅠⅠ•巷道布置•区段划分：采区沿倾斜划分为23个区段1、倒台阶采煤法（overhandstepmethod）45.0m5.0m15.0m5.0m3400Ⅱ-Ⅱ1700800315.0m8453.0m20.9m762.4mⅡ8Ⅱ采面下部：超前平巷，煤柱45m，超前下台阶23个溜煤眼。•工作面布置：（1）采面参数：一个台阶长1520m，台阶数：24个；倒台阶布置：上下台阶错距为23m，最下一个台阶：错距为56m台阶较短：12m•回采工艺落煤—风镐；爆破。装运—煤自溜。支护—人工，木支柱，设顶梁、底梁、护身板。处理采空区—垮落法或充填法。45.0m5.0m15.0m5.0m3400Ⅱ-Ⅱ1700800315.0m8453.0m20.9m762.4mⅡ8Ⅱ•评价及适用优点：巷道布置简单；掘进率低；通风系统简单；采出率高；对地质条件的适应性强。缺点：工艺多，操作复杂，劳动强度大，支护技术要求高；坑木耗量大；煤尘大，安全性差；技术经济指标低。适用：煤层赋存变化大，厚度小于2m的煤层。第二节伪斜长壁采煤法一、俯伪斜走向长壁分段水平密集采煤法（Obliquelongwallretreatingonthestrikewithsectionalhorizontalbreaking--offprops）—工作面线与水平面夹角，一般为30°35°β1、特点：采面呈伪斜直线布置，沿走向推进；水平分段密集切顶、档矸、隔离采空区与采面工作空间；采面分段爆破采煤，煤自溜。2、采煤系统：Fig、12—7示3、回采工艺：正常支护—金属支柱加铰接顶梁密集支柱—沿倾斜45m设置一排密集支柱，一般为点柱，支柱间距0.20.3m，每排密集支柱沿走向长约46m，密集支柱随面前移前添后回采面分段爆破一般由下向上装煤由一般由上向下，装入搪瓷溜槽β283ⅠⅡ135Ⅰ4325m45。1.6mⅢ1000100010001.5m2.0m400040001300600100010006001.3m2.0m1.3m0.8m4-5mⅢⅣⅠⅡⅠⅡⅡⅢⅣ1.5m1.6m1.2moo66007600130010m1.2mⅣⅢⅣⅢ1000400010001000600Ⅲ76001300Ⅲ10001000100040004000130060010001000600ⅢⅣ660076001300Ⅳ1-密集，2-人字溜煤眼，3-单边钢板溜槽，4-点柱分段水平密集初采Fig、12—8示，采面正常回采采面收尾Fig、12—8示。28-46°35415313534652o4、评价及适用：•采面伪斜直线布置，减少了煤、矸下滑速度，安全•顶底板受力改善，相对稳定采面利用率高，单产高•支柱工作量大•分段密集“三角区”易积CH4•顶如有淋水，劳动条件差适用：，顶板中等稳定，M2m第三节伪倾斜柔性掩护支架采煤法（flexibleshieldsmininginfalsedip）一、采煤系统伪斜柔性掩护支架采煤法—采面呈直线伪斜布置，沿走向推进，并用柔性掩护支架隔离采空区，工人在掩护支架下采煤1、巷道布置2、采面布置3、采煤系统采空区采空区12水平水平1149988101013157345-250-14010m10m6200m5m11二、平板型支架结构6341ⅡA放大1625ⅠⅡⅠⅠⅠ631A24ⅡⅡ123460050011006002800300一、回采工作—准备、回采、收尾1、准备•将回风巷扩宽到煤层顶底板，从切眼外5m处挖地沟•在扩宽的回风巷里安掩护支架顶板板底0.8m5°53947612185347621.4m1.0mⅠⅠⅠⅠ掩护支护调斜•将掩护支护调斜成伪斜工作面，斜角为2530o1248m15m3.5m73635m板板ⅠⅠⅠⅡⅡⅡ-o60312顶底8003ⅡⅠ80032、正常回采1）接长掩护支架—采煤—溜煤眼上留巷拆支架•在回风巷接长掩护支架，超过上出口810m2）采煤—炮采打眼-装药-联线-放炮（全采面一次爆破或分段爆破）出煤（铺溜槽）-调支架等。3）拆支架—在采面下端将支架放平，并留出空间1.2m高，拆除支架3、收尾1）在停采线一侧掘两条收尾上山—走向间距810m，用联络眼贯通2）支架安装到收尾上山处，不再接长3）随采煤下放前端支架，伪斜角逐渐变小，并拆除上端多余的支架，放平支架。4）全部拆除支架147633524、改进支架结构，扩大使用范围•八字形掩护支架适用：M=1.31.6m•“”形支架适用：，4.6m•单支撑式支架适用：；M=1.454.6mⅢⅢⅠⅡⅠⅡⅠⅠⅡⅡ21α1ρ541A3五、改进巷道布置，减少支架拆除和安装次数伪斜上山工作面分段出煤30~40m25~306255~65m5143325~30。。32m324130~40m25~35m溜煤眼工作面分段出煤六、评价及适用优点：•安全、劳动条件好；•巷道布置简单，掘进率低；•工序简单，可全天连续采煤；•材料消耗低；•采面较长，利于高产；•技术经济指标较好。14763352缺点：•支架结构不完善，不能调节宽度；•如有淋水，劳动条件差；•采面仅一组工人工作，工艺待改进；•煤尘大；•支架拆除费事。适用：M=26m14763352第四节水平分段放顶煤采煤法（top–slicingsystemofsublevelcaving）Concept：水平分段放顶煤采煤法—在急斜煤层中，按一定高度分成若干个分段。在分段的底部布置采煤工作面，先采出底部工作面的煤，随即放出上部顶煤的方法。一、采煤系统窑街二矿1-主斜井，2-副斜井，3-1650运输大巷，4-1700回风大巷，5-1650运输石门，6-1700回风石门，7-开切眼，8-区段运输巷，9-区段回风巷，10-进风斜巷，11-溜煤眼，12-回风斜巷126+1650+17001011124+1690+169098+1650+1690345689+170012Ⅰ310115ⅠⅠⅠ二、综采放顶煤回采工艺割煤、移架、推溜、放顶煤。适用：采面长25m。310233715036303Ⅱ21Ⅱ最小控顶距Ⅱ80075002500630624165最大控顶距Ⅱ4ⅠⅠ3400Ⅰ210040003Ⅰ220025007500综采放顶煤液压支架综采放顶煤液压支架三、滑移支架放顶煤回采工艺滑移顶梁支架是一种无底梁，由滑移顶梁与双作用液压支柱等组成的液压支架。采面布置（靖远局王家山矿）M=56.5m，，采面长74m，分段高6m，其中采高2m，放顶煤4m，炮采工艺。工作面落煤方式：采煤机落煤多采用爆破落煤（工作面长度短限制了采煤机的发挥，采煤机的机道较大）铺顶网推移输送机及滑移顶梁液压支架Ⅰ0.8m65453200040004314‰ⅠⅠ3725Ⅰ5321最大控顶距45502000644000工作面落煤方式：采煤机落煤多采用爆破落煤（工作面长度短限制了采煤机的发挥，采煤机的机道较大）铺顶网推移输送机及滑移顶梁液压支架铺顶网，伸出前伸梁，出煤移前输送机提前梁柱，准备滑移前梁缩前伸梁，滑移前梁到位，支前梁支柱，提后梁前支柱，移后输送机提后梁后柱滑移后梁到位，支后梁支柱放落顶煤到放煤步距，移架后面停推，剪网放煤剪网宽0.40.5m，高0.81.0m，距顶板1m左右的放煤口放煤顺序：•从底板一端至顶板•依次间隔1#、3#、5#2#、4#、6#放煤口不超过2个23轮往复放煤补剪好放煤口适用：采面长15mlδαh1h底板方向三角煤损失第五节仓储式采煤法（Shrinkagestopingminingmethod）一、仰斜推进的仓储采煤法（一）特点（feature）1、沿走向每1530m划分为仓房，仓房的倾斜长度（区段斜长）一般为4080m。47234567211234567ⅠⅠⅠⅠ(b)(a)2、一般仓房间留煤柱36m3、仓房内开掘一条上山进风行人4、仓房底部留小煤柱形成放煤口5、每个仓房内布置一个工作面，工作面呈伪倾斜布置（便于通风），由下向上推进采煤6、采下的煤暂时存于采面下的采空区内，临时支护顶板47234567211234567ⅠⅠⅠⅠ(b)(a)7、仓房采完后，再把贮存的煤放出（二）生产系统：（三）采煤工艺：炮采工艺，不支护或只设临时点柱。上部4m煤柱回收：放仓之前，炮采一齐放出。47234567211234567ⅠⅠⅠⅠ(b)(a)(四)采掘安排采完放空仓放煤仓储煤仓回采仓准备仓（五）评价优点：•巷道布置简单，生产系统简单。•工序少、效率高，取消支回工序。•坑木耗量少。•劳动强度有所减轻。缺点：•采出率低；•煤质不易保证；•使用条件要求严格。仓储式采煤法适用：1）顶底板坚硬，底板不易脱落，能悬露较大面积和较长时间不垮落。2）45。3）煤厚M=14.5m，煤不易自燃，CH4小。4）无淋水。二、高水充填矿柱仓储式采煤法•间隔划分为矿柱和仓房。•先采矿柱，而后用高水充填材料充填，矿柱支撑顶底板。•再采仓房。该采煤法的原理思考题1、急斜煤层群开采有哪些主要特点？2、急斜厚煤层水平分段放顶煤采煤工艺的种类及适用条件。3、伪斜柔性掩护支架采煤法的特点及适用条件。4、仓储采煤法的主要特点及适用条件。5、急斜煤层伪斜走向长壁采煤法的主要特点？采面为何伪斜布置？