采煤方法概念及分类

71第七章采煤方法概念及分类（书上第二章）§7.1采煤方法的概念任何一种采煤方法均包括二项主要内容：采煤系统、回采工艺。1、采场：直接大量采取煤炭的场所称采场；也叫采煤工作面，采煤礃子面。2、回采工作面：采场内进行回采的煤壁称回采工作面。一般通俗称采场为回采工作面。3、回采工作：在采场内，为采出煤炭所进行的一系列工作。由5个字组成：破、装、运（采煤过程）、支、控（顶板管理）。4、辅助工作：为正常完成回采工作面的工作而需要做的辅助工作或服务工作。如：移溜、洒水、灌浆、端头支护、通风、运料、顺槽支护、工作面标准化管理的工作等。5、回采工艺：在回采工作面，按照一定顺序完成各项回采工作的方法及其配合，称为回采工艺；煤层自然条件不同，采用机械不同，完成这些工序的方法就不同，在进行的时间、顺序、空间上都有一定的规律。6、回采工艺过程：在一定时间内，按照一定顺序完成回采工作各项工序的过程称回采工艺过程。7、采煤系统：回采巷道与采场的回采工作在时间上的配合和空间上的相互关系称回采巷道布置系统，也叫采煤系统。8、采煤方法：采煤系统与回采工艺的组合。新的设备具有新的回采工艺，要求有新的采煤系统。采煤系统又会促进回采工艺的改造，互相影响。§7.2采煤方法的分类及应用情况我国幅源辽阔，地质条件差异很大，各种各样的采煤方法很多。见表2-1，根据其特点，分成各种类型，见图2-1。一、壁式体系采煤法以长壁工作面为主，占95%以上的产量。1、薄及中厚煤层单一长壁的采煤方法一次采全高，整层开采。图2-2，走向长壁（分成区段、片盘斜井，分段式）55.91%（96年）（图2-2a）72倾斜长壁（分带式，＜12°，仰斜、俯斜）（图2-2b、c）。采煤方法旱采水采壁式体系柱式体系房式倾斜短壁式走向短壁式房柱式整层开采整层开采掩护支架水平分层单一长壁倾斜分层放顶煤水平分段放顶煤斜切分层分层开采垮落倾斜长壁走向长壁刀柱下行垮落倾斜长壁走向长壁上行充填柱式体系整层开采73顶板管理用全部垮落。若坚硬，可强制放顶，高压注水等。若效果不理想，可采用刀柱式1.66%（图2-3）。此种方法占总产量的53.34%，其中，单一走表2-1我国常用的主要采煤方法及其特征序号采煤方法体系整层与分层推进方向采空区处理采煤工艺适应煤层基本条件96年产量比重1单一走向长壁壁式整层走向垮落综普炮薄及中厚煤层43.162单一倾斜长壁壁式整层走向垮落综普炮缓斜薄及中厚煤层8.653刀柱式壁式整层走向或倾向刀柱普炮薄及中厚煤层，顶板坚硬1.664大采高一次采全厚壁式整层走向或倾向垮落综采缓斜厚煤层2.445放顶煤采煤法壁式整层走向垮落综采缓斜厚煤层12.296倾斜分层长壁采煤法壁式分层走向为主垮落为主综普炮缓斜、倾斜厚及特厚煤层24.797水平、斜切分层下行垮落壁式分层走向垮落炮采急倾斜煤层0.308水平分层放顶煤壁式分层走向垮落炮采为主急倾斜特厚煤层9掩护支架采煤法壁式整层走向垮落炮采急倾斜煤层为主0.7710水力采煤法柱式整层走向或倾向垮落水采不稳定或急倾斜煤层1.3811柱式体系采煤法柱式整层走向或倾向垮落炮采非正规条件回收煤柱1.82向、单一倾斜、刀柱式、厚煤层大采高一次采全厚采煤法为43.16%、8.65%、1.66%、2.44%。742、厚煤层分层开采的采煤方法煤厚，一次采不了，分成若干层，一次次回采。1）、倾斜分层（图2-4a）2）、水平分层（急倾斜厚煤层（M＞10m）（图2-4b）3）、斜切分层（急倾斜厚煤层（M＞10m）（图2-4c）一般采用下行垮落方法。3、厚煤层整层开采1）、4.5m以下一次采全高（大采高）2）、10m以下一次采全高，放顶煤。3）、4.0～6.0m急倾斜，=55°～65°，采用伪倾斜柔性掩护式支架采煤。书上§8.2。4）、25m以上的厚煤层，可采用分段放顶煤；书上§8.4。75二、柱式体系采煤法国内用的较少，占产量3～4%（书上第九章）。（图2-5）三、其它水力采煤，书上第二十四章。总结：＜12°，占57.32%；＜25°，占87.39%；=25°～45°，占8.88%；＞45°占3.73%。第八章采区巷道的布置形式及分析构成完整的采准系统，才能采煤。因此，需要在开拓巷道的基础上，再开一系列准备巷道和回采巷道。保证运输、通风、行人、排水等。采区巷道的布置形式有许多种，根据不同的地质条件，可采用不同的形式。76§8.1倾斜、缓倾斜走向长壁的采区巷道布置方式对于单一煤层，单一厚煤层、煤层群可有三种基本形式：单层、联合倾斜分层。见图11-2。（利用CAI课件中的图和动画结合书上的图，进行讲解）一、单层准备方式（书上§4.1）采用分层大巷时，一定是单层布置(书上图4-1，图5-1）。图4-1中，是用石门贯穿各煤层，此煤是单一的薄及中厚煤层或一次采全高的厚煤层（包括放顶煤，书上第七章）。1、准备过程：已有的巷道，后准备的巷道，图4-1巷道交汇处，局扇等。2、生产系统：1）煤、2）料、3）、风、4）、掘进煤；5）、供电；6）、供77水；3、巷道类型：回采巷道，准备巷道。1）、为整个采区服务的巷道：运、轨上山，通风、行人、采区上中下部车场、煤仓、绞车房、变电所等；2）、连接巷道：下部车场（上山与大巷），上部车场（上山与回风石门），中部车场（上山与区段平巷）。3）、安装机电设备的硐室：绞车房、变电所；4）、联络巷；二、单一厚煤层倾斜分层准备方式（书上§5.1）煤层较厚，不能一次采完，而需要分层，大多数采用下行全部垮落法，少数用上行充填法。在下行分层采煤过程中，层间需铺设假顶（人工假顶）。1、准备过程：分成3～5个区段，省略符，有区段集中平巷。掘进时先底后上，最后到开切眼，利用集中平巷搞超前掘进；2、生产系统：1）、煤；2）、料；3）、风；4）、矸；78通风系统中，第二区段的通风见图5-2。三、煤层群单层准备方式（书上§11.2）采区石门贯穿的各个煤层均单独布置采区上山、车场、装车站。（图11-3）。区内的布置情况见图4-1。四、多煤层联合准备方式在大巷采用集中大巷或分组集中大巷的布置时，集中一部分煤层采用一组上山（下山）来开采。图11-4，就是一个典型的例子。1、准备过程；2、生产系统。（讲到通风系统时，对下区段回采时的回风或上下区段同时回采时的回风问题，讲解细，用到图11-5）五、煤层群分组集中采区联合准备方式煤层群组用一组大巷开拓，但组内可能分成几个分组，一个分组内联合，形成独立的生产系统，如图11-6，可以看成是两个采区；1、图11-7通风上山在m12b层中，m5、m7、、m8、、m9上组，有区段集中平巷，16、17；m11、m12a、m12b下组，有区段集中平巷，19，18；m5、m7、、m8、、m9叫集中平巷联合；上山服务所有煤层的叫集中上山联合。（联合：集中（或分组集中）大巷，集中上山，集中平巷三种联合；）792、图11-8。分两组，各组有集中平巷，进风、回风、运煤，两组各自独立，只有运料共用巷道，叫集中上山联合。这两个例子是工作面产量偏低的情况下采用的，可布置多个工作面，增大采区生产能力（采区集中）。若工作面单产高，此种布置就不适用了（现场多用，你们的毕业设计可能80用不上！）。8182§8.2倾斜、缓倾斜走向长壁采区巷道布置的分析一、区段平巷的布置（书上§4.2）1、区段参数：区段斜长及区段走向长度1）、区段斜长：回采工作面长度，区段煤柱宽度和上下两巷宽度之和。工作面长：综采工艺，不小于160m；普采工艺，薄煤层，不小于120m，中厚煤层，不小于140m；炮采工艺，80～150m；煤柱宽度，8～15m；平巷宽：普、炮采，2.5～3.0m，综采4.0～4.5m；2）、区段走向长：就是采区走向长，一翼的长度约为工作面的推进长度；一翼长：综采时，当采高大于3.2m或小于1.4m时，不小于1000m；采高在1.4～3.2m之间，不小于1200m；普采时，不小于700m；炮采时，420～540m；采区走向长，分为单翼、双翼。以后会讲到。2、区段平巷的坡度和方向平巷，实则不平，有5‰～10‰的坡度，这是由于煤层起伏造成的；831）、普采面区段平巷（1）、轨道平巷：也叫回风平巷，回风顺槽，上巷等。铺设轨道，负责辅助运输工作，运送材料、设备、矸石等。（2）、运输平巷：进风平巷，进风顺槽，下巷。运煤。用刮板运输机（溜子）、皮带。运输平巷要求要直，坡度无多大限制。但取直时，坡度有变化。可以折直，但工作面长度不等。图4-3。轨道要求平，可能会弯曲，使工作面不能保持恒长。一般采用折直方式。巷道掘进时，要求平时，按巷道的腰线掘进，转弯；而要求直时，按巷道的中线掘进。两巷同时掘进，轨道巷先掘进，为运输巷定向。2）、综采面区段平巷要求工作面长度稳定，上下顺槽都应平行，需直或折直，但存在低洼处。有积水、提料问题。图4-2。843、区段平巷的单巷与双巷布置1）、普采：用双巷时轨道巷超前，探煤，为运输巷探路，便于排水，运料。瓦斯大时，有利于通风。但维护时间长。适用：煤层条件简单，水、瓦斯小，可用单巷。扒皮式回采时，可考虑双巷。2）、综采：要求上下顺槽平行，不用探煤，只按中线掘进。另外，断面要大，双巷不利于维护，常用单巷。图4-4。85当矿井瓦斯大时，需要预先抽放瓦斯或进行采空区抽放瓦斯，则在上顺槽布置双巷道，进行抽放工作。图4-5。4、单、双工作面布置一般是单工作面。当倾角较小时，＜15°，可以采用双工作面，即对拉工作面。特点：1）、一般中间巷进风，运煤。下面向上运煤，有下行风。下面短一些。2）、两边巷道铺轨，为上、下两面运料服务。3）、上、下两面有错距，相错5.0m，中间有木垛维护。如图4-6；4）、对拉面一般不用综采。（目前不是）5、工作面回采顺序：后退式、前进式、往复式、旋转式。6、无煤柱护巷：沿空留巷、沿空送巷。1）、沿空留巷：采高小于2.5m的煤层可用，需巷旁维护。充填矸石带、木垛，密集支柱混凝土预制块，石膏充填。2）、沿空送巷：任意采高，一般用于非放顶煤。完全留窄小煤柱。一般上区段冒落稳定后，才掘下86区段巷，一般4～6个月。图4-9。特殊时，10个月，所以有时要用跳采方式。图4-8。877、采场通风与回采巷道布置：U、Z、Y、H、W。图4-10。888、受构造影响的区段平巷布置。断层：图4-11，利用断层自然划分区段；陷落柱：图4-12，新开切眼，搬家，穿过构造。二、分层平巷的布置方式（书上§5.2）根据煤层倾角的不同，从有利于掘进和维护的原则出发，有三种布置形式：立、斜、平（垂直式、倾斜式、水平式）。图5-3891、倾斜式：煤层倾角10°＜＜15°～20°，多采用。a内错式：煤柱呈正梯形，工作面越来越短，在网下掘进，错半或一个巷宽。b外错式：煤柱呈倒梯形。c平方式。2、水平式：＞20°～15°。行人、运料方便，下分层运输平巷易维护。3、垂直式（重叠式）＜10°，最好。面长一致，压力小。三、区段集中巷1、定义：为一个区段或两个区段服务的煤层或岩石平巷叫集中平巷。运煤的叫集中运煤平巷，运料的叫轨道集中平巷。2、作用：有利于超前掘进，多面同时生产。3、布置方式：1）、一煤一岩（实际上是三条，图5-1，9、10、2、）2）、机轨合一（二条）图11－4。图5-4。3）、二岩（三条），很少用。4、布置位置：避开承压区，图5-5。有垂直距离，有水平平易距离。90有支承压力传递角，图5-6。=25°～55°，软大，硬小。压力大，大。h=8～12m。5、集中平巷与分层平巷的联系（联合开采）。一般地，运输平巷与集中平巷用立、斜形式，轨道平巷与集中平巷用斜、平形式。图5-7为厚煤层集中平巷与分层平巷的联系方式。图13-1、图13-2、图13-3、图13-4、图13-5为煤层群联合布置时的集中平巷与分层平巷的联系方式。1）、分煤层平巷用外错式912）、分层平巷用内错式923）、分层平巷用水平式4）、分层平巷用垂直式四、厚煤层上下分层同采时上下工作面错距1、老顶来压强烈，长；2、黄泥薄浆需脱水，长；3、采用再生顶板，长；否则，短。对于上下层联合开采，其间距参见图12-1，Xm