采礦課件第十三章急傾斜煤層采煤法

河南理工大學(xué)

《采煤概論》精品課程第四篇準(zhǔn)備方式與采煤方法第13章急傾斜煤層采煤法12/25/20221主要內(nèi)容第13章急傾斜煤層采煤法第一節(jié)急傾斜煤層開采特點第二節(jié)急傾斜煤層采煤方法復(fù)習(xí)思考題12/25/20222第一節(jié)急傾斜煤層開采特點我國急傾斜煤層儲量豐富，分布很廣。由于急傾斜煤層傾角大，在開采上具有許多特點。1．由于煤層傾角大，落在底板上的煤巖塊，會自動向下滑落，從而簡化了采場內(nèi)的裝運工作。為了防止滑落的煤塊沖倒支架，砸傷人員，在技術(shù)上必須采取相應(yīng)的安全措施。2．急傾斜煤層中，煤炭、矸石沿傾斜方向可采用自溜運輸，在采區(qū)中可開掘采區(qū)溜煤眼以代替緩傾斜煤層中的運輸上山。12/25/20223第一節(jié)急傾斜煤層開采特點圖7—1采區(qū)上山眼布置1—采區(qū)運輸石門；2—采區(qū)溜煤眼；3—運料眼；4—行人眼；5--聯(lián)絡(luò)巷；6--區(qū)段運輸平巷；7--區(qū)段回風(fēng)平巷；8采區(qū)回風(fēng)石門；9—采區(qū)煤倉12/25/20224第一節(jié)急傾斜煤層開采特點由于煤層傾角大，沿走向留設(shè)的煤柱容易片幫塌落，使得在采空區(qū)上方布置的煤層平巷維護困難。因此，階段平巷一般均布置在底板巖石或底板不可采的煤層中，通過采區(qū)石門與煤層進行聯(lián)系。采煤工作面皆由采區(qū)邊界向采區(qū)石門（或采區(qū)溜煤眼）方向推進。3．開采急傾斜煤層，多采用立井多水平開拓方式。由于受到技術(shù)上的限制，其水平垂高一般為100m~150m。12/25/20225第一節(jié)急傾斜煤層開采特點4．開采兩個相距較近的急傾斜煤層，上層開采后，由于底板巖層移動，會使下層煤遭受破壞。因此，應(yīng)合理安排上、下煤層的開采順序。圖7—2急傾斜煤層群開采順序a—先采上層煤影響下層煤；b—上下煤層各區(qū)段的開采順序12/25/20226第二節(jié)急傾斜煤層采煤方法一、倒臺階采煤法倒臺階采煤法采區(qū)巷道布置如圖7—1所示，工作面沿傾斜方向呈倒臺階布置，目的在于充分利用工作面長度，使工人在各個臺階階檐的保護下，多點同時作業(yè)。如圖7—3所示。圖7—3倒臺階工作面支架1—溜煤板；2--腳手架；3—護身板12/25/20227第二節(jié)急傾斜煤層采煤方法工作面落煤一般用風(fēng)鎬或用炮采。落煤一般先從上隅角開始，然后逐次沿臺階面向下采。采空區(qū)處理多用全部垮落法。工作面采出的煤，沿工作面自溜，經(jīng)溜煤眼到區(qū)段運輸巷，用輸送機運至采區(qū)溜煤眼，下放至采區(qū)石門裝車外運至井底車場。新鮮風(fēng)流經(jīng)行人眼、運料眼、區(qū)段運輸巷進入回采工作面、然后經(jīng)回風(fēng)巷、采區(qū)回風(fēng)石門排至區(qū)段回風(fēng)平巷。工作面所需的材料、設(shè)備一般由回風(fēng)石門運入，沿回風(fēng)巷送至工作面。下區(qū)段工作面用料，可用運料眼中安裝的小絞車提升至區(qū)段回巷道，再送至各采煤工作面。工作面長度為40m~50m左右，一般由2~3個臺階組成。倒臺階采煤法的優(yōu)點是：巷道系統(tǒng)簡單，掘進率底，采出率高，通風(fēng)方便。但是，這種采煤方法具有生產(chǎn)工藝復(fù)雜，工作面支護和頂板管理工作量大，操作不便，以及坑木消耗大，安全條件差，工作面難以實現(xiàn)機械化等缺點。12/25/20228第二節(jié)急傾斜煤層采煤方法二、正臺階采煤法在急斜煤層的階段或區(qū)段內(nèi)沿傾斜或偽斜方向布置正臺階形工作面而沿走向推進的采煤方法?，F(xiàn)將沿偽斜方向布置正臺階工作面的正臺階采煤法又稱偽斜短壁采煤法或斜臺階采煤法。該采煤法是將一個在上下區(qū)段平巷之間的偽斜長壁工作面分為若干個短壁工作面，短壁工作面呈正臺階狀布置。每個短壁工作面沿傾斜長5m左右，沿層面與走向線30°夾角的偽斜方向間距為15m~20m。長壁工作面沿走向推進，始終保持沿傾斜方向的短壁工作面沿30°偽斜方向推進，見圖7—4所示。12/25/20229圖7—4偽斜短壁采煤法工作面布置圖1—回風(fēng)石門；2—運輸石門；3—工作面回風(fēng)巷；4—工作面運輸巷；5—偽斜小巷；6—竹笆；7—膠帶擋煤板；8--支柱；9—放煤插板；10—溜槽12/25/202210第二節(jié)節(jié)急急傾傾斜煤煤層采采煤方方法短壁工工作面面上方方利用用木支支柱、、竹笆笆護頂頂使假假采空空區(qū)冒冒落矸矸石形形成的的墊層層構(gòu)成成人工工頂板板以隔隔離采采空區(qū)區(qū)，該該人工工頂板板與偽偽斜煤煤壁之之間為為一小小巷，，作為為短壁壁工作作面行行人、、運料料、通通風(fēng)、、溜煤煤的通通道。。短壁工作作面用風(fēng)風(fēng)鎬落煤煤，采落落的煤先先堆積與與其下部部偽斜小小巷的溜溜煤槽內(nèi)內(nèi)。各小小巷內(nèi)設(shè)設(shè)擋煤板板，當(dāng)煤煤堆積到到一定高高度時，，停止采采煤，開開始從下下向上去去掉擋煤煤板放煤煤。為防防止煤炭炭竄到人人工頂板板上造成成損失，，可掛一一膠皮擋擋煤板，，使煤流流落到偽偽斜小巷巷內(nèi)。采用木支支柱支護護，木支支柱支在在沿頂?shù)椎装宓淖o護板上，，排距和和柱距約約為0.8m~1.0m。人人工頂板板支柱支支在柱窩窩內(nèi)，上上有短梁梁，支柱柱上仰5°。短壁工作作面用人人工回柱柱，回撤撤工作面面支柱前前，先補補人工頂頂板柱和和加強支支柱，再再鋪上竹竹笆，然然后按矸矸石堆積積的斜面面，由下下而上，，由采空空區(qū)向煤煤壁回收收支柱。。并使矸矸石滾到到新鋪的的人工頂頂板上。。放頂時短短壁工作作面停止止生產(chǎn)，，并擋住住上短壁壁工作面面的煤流流，使回回柱放頂頂與采煤煤交替進進行。12/20/202211第二節(jié)急急傾斜斜煤層采采煤方法法優(yōu)點是：：工作面面位于采采空區(qū)下下方，不不會積聚聚瓦斯，，為采空空區(qū)抽放放瓦斯創(chuàng)創(chuàng)造了條條件；工工作面浮浮煤少，，采出率率高，減減少了采采空區(qū)自自然發(fā)火火的隱患患；對煤煤層厚度度和傾角角多變化化、瓦斯斯含量大大等地質(zhì)質(zhì)條件適適應(yīng)性較較強；巷巷道布置置簡單、、掘進率率低。缺點是：：短壁工工作面多多，溜煤煤相互干干擾，工工作面利利用率低低；偽斜斜小巷斷斷面小，，煤塵大大；落煤煤方法、、支護設(shè)設(shè)備有待待改進；；片幫滑滑底事故故仍未能能完全杜杜絕。這種采煤煤方法可可用于煤煤厚、傾傾角有變變化或有有小構(gòu)造造、厚度度在2.4m以以下，不不宜使用用偽斜柔柔性掩護護支架采采煤法的的急斜煤煤層。12/20/202212第二節(jié)急急傾斜斜煤層采采煤方法法三、水平平分層及及斜切分分層采煤煤法水平分層層采煤法法就是把把煤層沿沿水平面面劃分成成若干分分層，并并在每個個分層中中布置準(zhǔn)準(zhǔn)備巷道道及采煤煤工作面面，然后后順次進進行回采采，采煤煤工作面面一般沿沿走向推推進。水平分層層采煤法法分層間間的開采采順序及及采空區(qū)區(qū)處理方方法，有有下行垮垮落法和和上行（（下行））充填法法。我國國煤礦都都采用的的是下行行垮落法法。在雙面采采區(qū)的中中間，沿沿煤層底底板布置置一組上上山眼。。采區(qū)沿沿傾斜分分為5~6個區(qū)區(qū)段，區(qū)區(qū)段高度度一般為為15m~20m。區(qū)區(qū)段內(nèi)的的分層數(shù)數(shù)目一般般為5~7個，，每個分分層的厚厚度為2.2m~2.8m。。12/20/202213第二節(jié)急急傾斜斜煤層采采煤方法法圖7—5水水平平分層下下行垮落落采煤法法采區(qū)巷巷道布置置1—采區(qū)區(qū)運輸石石門；2—采區(qū)區(qū)溜煤眼眼；3——采區(qū)行行人眼；；4—采采區(qū)運料料眼；5—區(qū)段段運輸石石門；6—溜煤煤眼；7—分層層平巷8—分層層采煤工工作面；；9—區(qū)區(qū)段回風(fēng)風(fēng)平巷；；10——回風(fēng)石石門圖7—6斜斜切切分層采采煤法分分層平巷巷布置1—區(qū)段段運輸平平巷；2—區(qū)段段回風(fēng)平平巷（第第一分層層沿底板板平巷））；3—第一一分層沿沿頂板平平巷；4—小眼眼；5——斜煤門門12/20/202214第二節(jié)急急傾斜斜煤層采采煤方法法水平分層層、斜切切分層采采煤法的的主要優(yōu)優(yōu)點是對煤層地地質(zhì)條件件適應(yīng)性性強，能能適應(yīng)煤煤層傾角角和厚度度的變化化，回采采率較高高。這種采煤煤法的主主要缺點點是：巷巷道布置置和通風(fēng)風(fēng)系統(tǒng)復(fù)復(fù)雜，巷巷道掘進進量大，，回采工工序多，，通風(fēng)運運料困難難，工作作面勞動動強度大大，特別別是水平平分層工工作面，，人工攉攉煤繁重重。由于于這些缺缺點，這這種采煤煤方法的的產(chǎn)量、、效率較較底，材材料消耗耗較多。。12/20/202215第二節(jié)急急傾斜斜煤層采采煤方法法四、偽傾傾斜柔性性掩護支支架采煤煤法特點：采采煤工作作面成直直線形，，按偽傾傾斜方向向布置，，沿走向向推進；；用柔性性掩護支支架隔離離采空區(qū)區(qū)與回采采空間，，工作人人員在掩掩護支架架的保護護下進行行采煤工工作。圖7—7偽偽傾傾斜柔性性掩護支支架采煤煤法巷道道布置1—采區(qū)區(qū)運輸石石門；2—采區(qū)區(qū)回風(fēng)石石門；3—采區(qū)區(qū)溜煤眼眼；4——采區(qū)運運料眼；；5—采采區(qū)行人人眼；6--區(qū)區(qū)段運輸輸平巷；；7—區(qū)區(qū)段回風(fēng)風(fēng)平巷；；8—采采煤工作作面；9—溜煤煤眼；10—開開切眼12/20/202216第二節(jié)急急傾斜斜煤層采采煤方法法（一）采采區(qū)巷道道布置采區(qū)運輸輸石門1通入煤煤層后，，向上掘掘進一組組上山眼眼，布置置區(qū)段運運輸平巷巷6、回回風(fēng)平巷巷7，在在采區(qū)邊邊界開掘掘一對開開切眼10，用用于回采采開始階階段的運運輸、通通風(fēng)和行行人。然然后即可可安裝支支架，進進行回采采工作。。正常的的采煤工工作面應(yīng)應(yīng)有25°~30°的的偽傾斜斜角?；鼗夭蓵r，，為了溜溜煤、行行人、通通風(fēng)和運運料，在在工作面面下端掘掘進超前前平巷，，并沿走走向每隔隔5m左右，，由區(qū)段段運輸平平巷回風(fēng)風(fēng)巷向上上開掘小小眼與超超前平巷巷貫通。。工作面落落下的煤煤，自溜溜至區(qū)段段運輸平平巷6，，再運至至采區(qū)溜溜煤眼3，在石石門裝車車外運。。新鮮風(fēng)風(fēng)流從采采區(qū)石門門進入，，經(jīng)行人人眼區(qū)段段運輸平平巷6，，到采煤煤工作面面。廢風(fēng)風(fēng)從工作作面經(jīng)區(qū)區(qū)段回風(fēng)風(fēng)巷7到到采區(qū)石石門2排排出。12/20/202217第二節(jié)急急傾斜斜煤層采采煤方法法（二）掩掩護支架架的結(jié)構(gòu)構(gòu)柔性掩護護支架主主要由鋼鋼梁及鋼鋼絲組成成。鋼絲絲繩沿走走向布置置，鋼梁梁沿煤層層厚度布布置。鋼鋼梁與鋼鋼繩進行行聯(lián)結(jié)。。在鋼梁梁上部鋪鋪設(shè)雙層層荊笆，，用作隔隔離采空空區(qū)矸石石和折架架子時的的人工假假頂。這這種架子子結(jié)構(gòu)，，其有柔柔性切便便于控制制和回收收。（三）回回采工作作這種采煤煤法的回回采工作作，大致致可分為為三個階階段：即即準(zhǔn)備回采采、正常?；夭珊秃褪瘴补すぷ?。12/20/202218圖7—8柔柔性性掩護支支架結(jié)構(gòu)構(gòu)1—工字字鋼；2—鋼絲絲繩；3—荊笆笆條；4—壓木木；5——撐木12/20/202219第二節(jié)急急傾斜斜煤層采采煤方法法1．準(zhǔn)備備回采主要是在在回風(fēng)平平巷內(nèi)安安裝掩護護支架，，并逐步步下放成成為偽傾傾斜工作作面，為為正?；鼗夭勺鰷?zhǔn)準(zhǔn)備。2．正常?；夭稍谡；鼗夭蛇^程程中，除除了在掩掩護支架架下回采采外，同同時要在在回風(fēng)平平巷中擴擴巷、挖挖地溝，，加長掩掩護支架架，以及及在工作作面下端端的順槽槽中拆除除支架。。在支架架下采煤煤，目前前主要用用打眼放放炮圖7—9支支架架的安裝裝12/20/202220第二節(jié)急急傾斜斜煤層采采煤方法法3．收尾尾工作當(dāng)工作面面推進到到區(qū)段停停采線附附近時，，在停采采線靠工工作面一一側(cè)掘進進兩條收收尾上山山眼，然然后加大大工作面面上部的的下放步步距，縮縮小工作作面下部部的進尺尺，同時時逐漸縮縮小工作作面長度度和偽傾傾斜角度度，直至至變成水水平狀態(tài)態(tài)（見圖圖7—10）。。最后將將支架全全部拆除除。圖7—10掩掩護護支架采采煤工作作面收尾尾12/20/202221第二節(jié)急急傾斜斜煤層采采煤方法法偽斜柔性性掩護支支架采煤煤法與水水平分層層，倒臺臺階采煤煤法比較較，具有有產(chǎn)量高高，效率率高，工工序簡單單，操作作方便，，生產(chǎn)安安全，掘掘進率底底等優(yōu)點點。主要缺點點是掩護護支架的的寬度不不能自動動調(diào)節(jié)，，難以適適應(yīng)煤層層厚度的的變化。。因此，，當(dāng)煤層層厚度為為1.5m~6.0m，傾角角大于55°，，在一個個條帶內(nèi)內(nèi)煤層比比較穩(wěn)定定的條件件下，應(yīng)應(yīng)優(yōu)先選選用偽傾傾斜柔性性掩支架架采煤法法，其工工作面?zhèn)蝹蝺A角度度一般不不小于25°，，工作面面長度一一般為30m~60m，年進進度可達達480m~660m。12/20/202222第二節(jié)急急傾斜斜煤層采采煤方法法五、水平平分段放放頂煤采采煤法在急斜特特厚煤層層中，水水平分段段放頂煤煤采煤法法類似于于水平分分層采煤煤法，其其差別是是按一定定高度劃劃分為分分段，在在分段底底部采用用水平分分層采煤煤法的落落煤方法法（機采采或炮采采），分分段上部部的煤炭炭由采場場后方放放出運走走。這樣樣，各段段依次自自上而下下使用放放頂煤采采煤工藝藝進行回回采。（一）采煤系系統(tǒng)(如下圖)12/20/202223第二節(jié)急急傾斜煤煤層采煤方法法圖7—11水水平分段放頂頂煤采煤法巷巷道布置1—主斜井；；2—副斜井井；3—＋1650m運輸大巷；；4—＋1700m回回風(fēng)大巷；5—＋1650m運輸輸石門；6——＋1700m回風(fēng)石石門；7—開開切眼；8——運輸巷；9—回風(fēng)巷；；10—進風(fēng)風(fēng)斜巷；11—溜煤眼；；12—回風(fēng)風(fēng)斜巷特點：分段高高度大。10m的分段段高度相當(dāng)于于四個水平分分層的高度。。由此，巷道道掘進工程量量小，費用低低；減少鋪網(wǎng)網(wǎng)工作量及其其費用。12/20/202224第二節(jié)急急傾斜煤煤層采煤方法法（二）綜采放放項煤采煤工工藝特點急斜煤層綜采采放頂煤的采采煤工藝過程程及其參數(shù)選選擇的原則與與緩斜煤層放放頂煤采煤法法基本相同。。由于在急斜斜煤層中水平平分段放頂煤煤工作面的長長度受煤層厚厚度限制，根根據(jù)我國的煤煤層條件，一一般在６０ｍｍ以下。由此此，對采煤設(shè)設(shè)備有一些特特殊要求。主主要是要求適適用于短工作作面的短機身身采煤機及其其與之相配套套使用的輸送送機。液壓支支架的型式并并無差異，只只是根據(jù)采場場壓力顯現(xiàn)特特征，可適當(dāng)當(dāng)減小工作阻阻力及其重量量。我國生產(chǎn)產(chǎn)有MGD150-NW型采煤機，，為無鏈牽引引采煤機，包包括滾筒在內(nèi)內(nèi)，全長只有有3m。它它的搖臂出軸軸位于機身中中部，能自由由回轉(zhuǎn)270o。12/20/202225第二二節(jié)節(jié)急急傾傾斜斜煤煤層層采采煤煤方方法法與短短機機身身采采煤煤機機配配套套使使用用的的SGI-730/90W型型工工作作面面刮刮板板輸輸送送機機的的特特點點是是：：機機頭頭和和機機尾尾短短而而矮矮；；在在機機頭頭和和機機尾尾的的側(cè)側(cè)幫幫上上也也設(shè)設(shè)有有齒齒軌軌。。從從而而使使采采煤煤機機能能直直接接開開到到機機頭頭或或機機尾尾上上部部，，滾滾筒筒能能割割透透端端部部，，進進人人巷巷道道。。這這樣樣，，采采煤煤機機可可從從巷巷道道人人刀刀，，不不需需專專開開切切口口。。采煤煤工工藝藝過過程程為為：：割煤煤、、移移架架、、推推移移輸輸送送機機和和放放頂頂煤煤。一一般般割割煤煤進進刀刀量量為為0.5m。。放放煤煤自自底底板板向向頂頂板板方方向向依依次次進進行行，，放放煤煤方方式式與與緩緩斜斜放放頂頂煤煤時時大大體體相相同同，，可可以以采采用用多多輪輪順順序序或或單單輪輪間間隔隔順順序序。。頂頂煤煤高高度度較較大大、、頂頂煤煤裂裂碎碎不不充充分分時時，，一一般般用用多多輪輪放放煤煤。。為為了了發(fā)發(fā)揮揮綜綜采采設(shè)設(shè)備備效效能能，，一一般般工工作作面面長