第十三章 急斜煤層采煤方法

第十三章急斜煤層采煤法13.1采煤方法發(fā)展及主要特點(diǎn)13.2急斜煤層走向長壁采煤法13.3俯偽斜柔性掩護(hù)支架采煤法13.4

水平分段放頂煤采煤法13.5倉儲(chǔ)采煤法2024/6/13113.1采煤方法特點(diǎn)及發(fā)展13.1.1急斜煤層采煤法一般特點(diǎn)急傾斜煤層采煤法所開采煤層傾角

>

，急斜煤層開采的特點(diǎn)均由煤層傾角

增大引起。1）地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜，煤層賦存不穩(wěn)定。煤層由原水平狀態(tài)，經(jīng)過多次地質(zhì)變動(dòng)，變成急斜煤層。在尺寸相同、煤層數(shù)目相同的井田內(nèi)，煤的儲(chǔ)量相對(duì)下降。2）采下的煤和垮落矸石會(huì)自動(dòng)下滑，從而簡化了工作面的裝運(yùn)工作，但下滑的煤塊和矸石容易沖倒支架，砸傷人員，給生產(chǎn)帶來不安全因素。2024/6/13213.1采煤方法特點(diǎn)及發(fā)展13.1.1急斜煤層采煤法一般特點(diǎn)3）采煤工作面行人，運(yùn)料及落煤、支護(hù)、采空區(qū)處理等各工序均較困難。4）頂板沿傾斜方向的分力增大，垂直于層面方向的分力減小，礦壓顯現(xiàn)緩和，并同時(shí)引起：工作面支架不穩(wěn)定；底板巖層穩(wěn)定性下降；頂板、底板均會(huì)沿傾向滑動(dòng)

5）采區(qū)中一組上山眼的布置可如下圖所示，以溜煤眼代替緩斜煤層中運(yùn)輸上山。2024/6/133上山眼布置1-采區(qū)運(yùn)輸石門；2-采區(qū)溜煤眼；3－運(yùn)料眼；4－行人眼；5－聯(lián)絡(luò)巷；6－區(qū)段運(yùn)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2024/6/13413.1采煤方法特點(diǎn)及發(fā)展13.1.2急斜煤層采煤法主要特點(diǎn)1）礦井常采用立井（斜井）多水平集中運(yùn)輸大巷和采區(qū)石門開拓方式。開采水平垂高：80

150m；采區(qū)走向長：600

1000m。2）采區(qū)用一組上山眼的布置方式，或用偽斜折返上山。3）采區(qū)一般不設(shè)上、中部車場，設(shè)下部車場。4）采煤方法多樣

2024/6/13513.1采煤方法特點(diǎn)及發(fā)展53421俯斜折返上山1-運(yùn)輸石門；2-溜煤眼；3-運(yùn)料眼；4-行人眼；5-回風(fēng)石門2024/6/13613.1采煤方法特點(diǎn)及發(fā)展急傾斜煤層采煤法的發(fā)展

解放前柱式采煤高落式或殘柱式解放后倒臺(tái)階走向長壁（20世紀(jì)50年代初）水平分層，斜切分層（20世紀(jì)50年代)偽傾斜長壁（20世紀(jì)80年代）偽傾斜柔性掩護(hù)支架采煤（1965年）2024/6/13713.2急斜煤層走向長壁采煤法13.2.1倒臺(tái)階采煤法1）基本概念

倒臺(tái)階采煤法（overhandstepmethod）工作面呈倒臺(tái)階形。工人在各臺(tái)階下分組作業(yè)，既可避免上方采落煤塊的傷害，又能充分利用工作面全長進(jìn)行多點(diǎn)作業(yè)。

臺(tái)階劃分

工作面長度一般為40-50m，采區(qū)沿傾斜劃分為2

3個(gè)臺(tái)階。2）工作面布置工作面一個(gè)臺(tái)階長1020m

倒臺(tái)階布置：上下臺(tái)階錯(cuò)距為2

3m，為了通風(fēng)和行人方便及臨時(shí)儲(chǔ)存煤炭最下一個(gè)臺(tái)階與上一臺(tái)階應(yīng)加寬到5

6m，臺(tái)階長度縮短為8-10m。為了通風(fēng)、溜煤和行人，在區(qū)段運(yùn)輸巷上方4

5m處開超前輔助平巷，兩者之間每隔5-6m用聯(lián)絡(luò)眼貫通。超前下臺(tái)階2

3個(gè)溜煤眼。2024/6/13813.2急斜煤層走向長壁采煤法13.2.1倒臺(tái)階采煤法3）采煤工藝

落煤—每個(gè)臺(tái)階配備一臺(tái)風(fēng)鎬裝運(yùn)—煤自溜。支護(hù)—人工，木支柱，平行工作面的一梁三柱或兩柱的對(duì)接棚子，棚距、柱距0.8-0.9m。

底板不堅(jiān)固有滑脫危險(xiǎn)時(shí)，支架應(yīng)設(shè)底梁。處理采空區(qū)—垮落法或充填法。工作面控頂距一般不超過4-6排支柱，各臺(tái)階錯(cuò)開一定距離放煤。2024/6/139倒臺(tái)階采煤法2024/6/131013.2急斜煤層走向長壁采煤法13.2.1倒臺(tái)階采煤法4）評(píng)價(jià)及適用條件優(yōu)點(diǎn)：50年代開采急斜薄及中厚煤層常用方法，巷道布置簡單；掘進(jìn)率低；通風(fēng)系統(tǒng)簡單；采出率高；對(duì)地質(zhì)條件的適應(yīng)性強(qiáng)。缺點(diǎn)：工藝多，操作復(fù)雜，勞動(dòng)強(qiáng)度大，支護(hù)技術(shù)要求高；坑木耗量大；煤塵大，安全性差；技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)低。適用：煤層賦存變化大，厚度小于2m的急斜薄及中厚煤層。

2024/6/131113.2急斜煤層走向長壁采煤法13.2.2俯偽斜走向長壁分段水平密集采煤法

1）特點(diǎn)

采煤工作面呈直線形按俯偽斜方向布置，沿走向推進(jìn)；用水平分段密集切頂擋矸、隔離采空區(qū)與采面工作空間；采面分段爆破采煤，煤自溜。β

β—工作面線與水平面夾角

β一般為30°

35°，工作面斜長可達(dá)80-90m，工作面下部的溜煤眼不少于3個(gè)，漏斗狀，有溜槽。2024/6/131213.2急斜煤層走向長壁采煤法13.2.2俯偽斜走向長壁分段水平密集采煤法

2）采煤工藝工作面初采階段工作面初采由開切眼與區(qū)段回風(fēng)巷交接處開始，按工作面?zhèn)蝺A角要求自上而下推進(jìn)，工作面長度逐漸增大。為便于初采時(shí)工作面出煤和人員通行，開切眼沿偽斜方向布置。隨著工作面向下推進(jìn)，開切眼自上而下報(bào)廢。當(dāng)工作面下端距回風(fēng)巷4m時(shí)，開始支設(shè)分段密集支柱。當(dāng)工作面煤壁達(dá)6的位置時(shí)初采工作結(jié)束。工作面初采1-區(qū)段運(yùn)輸巷；2-區(qū)段回風(fēng)巷；3-開切眼，4-溜煤行人眼，5-調(diào)整中的工作面煤壁，6-調(diào)整好的工作面煤壁2024/6/131313.2急斜煤層走向長壁采煤法13.2.2俯偽斜走向長壁分段水平密集采煤法

2）采煤工藝工作面回采工作面初采由開切眼與區(qū)段回風(fēng)巷交接處開始，按工作面?zhèn)蝺A角要求自上而下推進(jìn)，工作面長度逐漸增大。正常支護(hù)

—

金屬支柱加鉸接頂梁。密集支柱

—

沿傾斜4

5m設(shè)置一排密集支柱，一般為點(diǎn)柱，支柱間距0.2

0.3m，每排密集支柱沿走向長約4m。采空區(qū)采用全部垮落法處理。分段密集支柱過長，工作面控頂增大，頂板壓力隨之增大，造成回柱困難。分段密集支柱長度過短，則不能有效地起到擋矸作用。2024/6/131413.2急斜煤層走向長壁采煤法13.2.2俯偽斜走向長壁分段水平密集采煤法

2）采煤工藝工作面收尾階段當(dāng)工作面上端推進(jìn)到距收作眼4m時(shí)，工作面進(jìn)入收尾階段，這時(shí)工作面長度逐漸縮短。在收作眼靠工作面一側(cè)應(yīng)設(shè)保護(hù)煤柱，其尺寸寬4m，傾斜長5m。1-區(qū)段運(yùn)輸巷2-區(qū)段回風(fēng)巷3-收作眼4-聯(lián)絡(luò)巷5-收尾中的工作面煤壁6-收作眼煤柱2024/6/131513.2急斜煤層走向長壁采煤法13.2.2俯偽斜走向長壁分段水平密集采煤法

3）評(píng)價(jià)及適用優(yōu)點(diǎn)采面?zhèn)涡敝本€布置，減少了煤、矸下滑速度，安全。頂?shù)装迨芰Ω纳?，相?duì)穩(wěn)定，不會(huì)出現(xiàn)大面積推底和頂板拉裂現(xiàn)象。

工作面有效利用率比臺(tái)階采煤法高，單產(chǎn)高

工作面支柱的損耗量及維修工作量減小

2024/6/131613.2急斜煤層走向長壁采煤法13.2.2俯偽斜走向長壁分段水平密集采煤法

3）評(píng)價(jià)及適用缺點(diǎn)工作面支柱回柱工作量大，工人操作不夠方便。分段密集支柱下方的“三角區(qū)”通風(fēng)條件較差，易積聚CH4

。煤層頂板有淋水時(shí)，勞動(dòng)環(huán)境比較差。適用適用于傾角40°以上，頂板中等穩(wěn)定，煤壁易片幫，工作面采高不超過2.0m的低瓦斯煤層。不宜適用偽傾斜柔性掩護(hù)支架采煤法的不穩(wěn)定急斜薄及中厚煤層。2024/6/131713.3偽傾斜柔性掩護(hù)支架采煤法13.3.1采煤系統(tǒng)

偽斜柔性掩護(hù)支架采煤法—采面呈直線偽斜方向布置，沿走向推進(jìn)，并用柔性掩護(hù)支架隔離采空區(qū)，工人在掩護(hù)支架下采煤

。該采煤法區(qū)段高度取決于煤層傾角大小、沿傾斜變化情況以及采煤技術(shù)條件。目前一般為30-60m。工作面采下的煤沿工作面鋪設(shè)的搪瓷溜煤，經(jīng)溜煤小眼到區(qū)段運(yùn)輸巷的輸送機(jī)。當(dāng)工作面推進(jìn)到采區(qū)上山眼附近時(shí)，在該處開掘一對(duì)收作眼，逐步將掩護(hù)支架下放成水平位置，然后回收。2024/6/131813.3偽傾斜柔性掩護(hù)支架采煤法13.3.1采煤系統(tǒng)

通風(fēng)系統(tǒng)：采區(qū)運(yùn)輸石門→行人眼→區(qū)段運(yùn)輸巷→溜煤小眼→采煤工作面→區(qū)段回風(fēng)巷→行人眼→采區(qū)回風(fēng)石門運(yùn)料：運(yùn)輸石門→采區(qū)運(yùn)料眼→區(qū)段回風(fēng)巷→運(yùn)料小車到支架安裝地點(diǎn)2024/6/1319偽傾斜柔性掩護(hù)支架采煤法巷道布置1-采區(qū)回采石門2-采區(qū)運(yùn)輸石門3-運(yùn)料眼4-溜煤眼5-行人眼6-區(qū)段回風(fēng)巷7-區(qū)段運(yùn)輸巷8-初采斜巷9-收作眼13-溜煤小眼2024/6/132013.3偽傾斜柔性掩護(hù)支架采煤法13.3.2回采工作

可將回采工作分為三個(gè)階段，即準(zhǔn)備回采、正?；夭珊褪瘴?。1）準(zhǔn)備回采在回風(fēng)巷內(nèi)安裝掩護(hù)支架，并逐步下放支架使工作面成偽斜安裝支架前，將回風(fēng)巷擴(kuò)寬到煤層頂?shù)装?，從切眼?m處挖地溝。在擴(kuò)寬的回風(fēng)巷里安裝掩護(hù)支架。為了防止支架在下放過程中下滑，應(yīng)使煤和矸石冒落點(diǎn)距偽斜工作上部拐點(diǎn)的距離經(jīng)常保持在5m以上。2024/6/132113.3偽傾斜柔性掩護(hù)支架采煤法13.3.2回采工作

2）正?；夭稍谘谧o(hù)支架下采煤，同時(shí)在回風(fēng)巷接長支架，并在工作面下端支架放平位置拆除一段支架。

在回風(fēng)巷接長掩護(hù)支架，超過上出口8

10m

。在掩護(hù)支架下采煤（

炮采）：打眼→裝藥→聯(lián)線→放炮（全采面一次爆破或分段爆破）→鋪溜槽出煤→調(diào)支架等。拆支架：在采面下端將支架放平，并留出空間1.2m高，拆除支架。2024/6/132213.3偽傾斜柔性掩護(hù)支架采煤法13.3.2回采工作

3）收尾階段在停采線一側(cè)掘兩條收尾上山—走向間距8

10m，用聯(lián)絡(luò)眼貫通。支架安裝到收尾上山處，不再接長。隨采煤下放前端支架，偽斜角逐漸變小，并拆除上端多余的支架，放平支架。

全部拆除支架。2024/6/132313.3偽傾斜柔性掩護(hù)支架采煤法13.3.3改進(jìn)支架結(jié)構(gòu)，擴(kuò)大使用范圍1）“八”字形掩護(hù)支架“八”字形掩護(hù)支架高度可在0.3-0.5m范圍內(nèi)變化，以便增大掩護(hù)支架下工作空間的高度。適用煤層厚度1.3～1.6m。“八”字形掩護(hù)支架2024/6/132413.3偽傾斜柔性掩護(hù)支架采煤法13.3.3改進(jìn)支架結(jié)構(gòu)，擴(kuò)大使用范圍2）“

”形掩護(hù)支架“<”型掩護(hù)支架可以用來開采傾角55°～60°、厚度M<4.6m的急斜煤層初步認(rèn)為煤層傾角55°左右時(shí)，肢長比應(yīng)采用1：1為宜，肢間夾角140°

，支架的角度（下肢與水平面的夾角）應(yīng)保持在65°～80°之間，防止支架出現(xiàn)啃底或后仰的現(xiàn)象。2024/6/132513.3偽傾斜柔性掩護(hù)支架采煤法13.3.3改進(jìn)支架結(jié)構(gòu)，擴(kuò)大使用范圍3單腿支撐式掩護(hù)支架掩護(hù)支架由扁八字形鋼梁和連接這些鋼梁的走向鋼梁組成，在偽斜工作面中每隔1m在掩護(hù)支架下打一根金屬支柱。掩護(hù)支架采用邁步式下放。下放步距為0.5-0.8m。適用于開采傾角

、厚度M=1.45

4.6m的煤層1-走向鋼梁；2-鋼絲繩；3-滑撬板；4-單腿；5-炮眼2024/6/132613.3偽傾斜柔性掩護(hù)支架采煤法13.3.3改進(jìn)支架結(jié)構(gòu)，擴(kuò)大使用范圍1）“7”字形掩護(hù)支架結(jié)構(gòu)：是由木梁排成的平板形結(jié)構(gòu)和木梁下工作空間內(nèi)每隔0.7m安裝一根7字型的鋼梁，木梁之間以及木梁與“7”字型鋼梁之間，用u形螺栓將其與鋼絲繩聯(lián)合成一個(gè)柔性整體，并在其上鋪設(shè)兩層笆網(wǎng)片。適用開采厚度M=0.7～1.3m的急斜煤層。2024/6/132713.3偽傾斜柔性掩護(hù)支架采煤法13.3.4改進(jìn)巷道布置，減少支架拆除和安裝次數(shù)

為了減少支架的安裝、拆除次數(shù)，以節(jié)省人力和減少材料消耗，有些礦井改進(jìn)了巷道布置，增加區(qū)段高度、加長了工作面長度，用偽斜上山或溜煤眼把工作面分段。有些礦井在不改變原來區(qū)段高度和巷道布置的情況下，成功地把掩護(hù)支架連續(xù)下放兩個(gè)區(qū)段，甚至三個(gè)區(qū)段，也達(dá)到了減少支架安裝和拆除的目的。2024/6/13281-區(qū)段回風(fēng)巷2-區(qū)段運(yùn)輸巷3-偽斜上山4-工作面5-溜煤小眼6-聯(lián)絡(luò)巷偽斜上山工作面分段出煤溜煤眼工作面分段出煤1-區(qū)段回風(fēng)巷2-區(qū)段運(yùn)輸巷3-溜煤眼4-工作面2024/6/132913.3偽傾斜柔性掩護(hù)支架采煤法13.3.5評(píng)價(jià)及適用

優(yōu)點(diǎn)將工作面傾角變緩、工作面較長，從而具有緩斜、傾斜煤層走向長壁采煤法巷道布置和生產(chǎn)系統(tǒng)簡單、掘進(jìn)率低優(yōu)點(diǎn)。簡化了復(fù)雜繁重的頂板管理工作，為安全生產(chǎn)和三班出煤創(chuàng)造了條件工作面煤炭自溜，減輕了繁重的攉煤工作。缺點(diǎn)架結(jié)構(gòu)不完善，不能調(diào)節(jié)寬度，今后設(shè)計(jì)可以伸縮和調(diào)整的液壓掩護(hù)支架；2024/6/133013.3偽傾斜柔性掩護(hù)支架采煤法13.3.5評(píng)價(jià)及適用

缺點(diǎn)煤塵大，勞動(dòng)條件差；對(duì)煤層厚度、傾角等產(chǎn)狀變化的適應(yīng)性較差；采煤工藝尚未實(shí)現(xiàn)機(jī)械化，限制了各項(xiàng)技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)的進(jìn)一步提高；支架拆除費(fèi)事。

適用偽傾斜柔性掩護(hù)支架采煤方法一般適用于開采傾角

、厚度M=2

6m埋藏穩(wěn)定、煤厚變化不大的急斜厚煤層。2024/6/133113.4水平分段放頂煤采煤法13.4.1水平分段放頂煤采煤法水平分段放頂煤采煤法—在急斜煤層中，按一定高度分成若干個(gè)分段。在分段的底部采用水平分層采煤法的落煤方式，分段上部的煤由采場后方放出運(yùn)走的方法。

水平分段放頂煤采煤法示意圖2024/6/13321-主斜井，2-副斜井，3-1650運(yùn)輸大巷，4-1700回風(fēng)大巷，5-1650運(yùn)輸石門，6-1700回風(fēng)石門，7-開切眼，8-區(qū)段運(yùn)輸巷，9-區(qū)段回風(fēng)巷，10-進(jìn)風(fēng)斜巷，11-溜煤眼，12-回風(fēng)斜巷水平分段放頂煤采煤法巷道布置2024/6/133313.4水平分段放頂煤采煤法13.4.2

綜采放頂煤采煤工藝急斜煤層綜采放頂煤的采煤工藝過程及其參數(shù)選擇的原則與緩斜煤層放頂煤采煤法基本相同，但對(duì)采煤設(shè)備有一些特殊要求。

由于急斜煤層中水平分段放頂煤工作面的長度受煤層厚度限制，根據(jù)我國的煤層條件，一般在60m以下。采煤工藝過程為：割煤→移架→推移輸送機(jī)→放頂煤。2024/6/133413.4水平分段放頂煤采煤法13.4.3滑移支架放頂煤采煤工藝滑移支架放頂煤——工作面裝備有滑移頂梁支架進(jìn)行機(jī)采或炮采的一種水平分段放頂煤采煤法。滑移頂梁支架——一種無底梁，由滑移頂梁與雙作用液壓支柱等組成的液壓支架。工作面落煤方式：采煤機(jī)割煤開幫；清煤后立即鋪頂網(wǎng)

，伸探梁，一般網(wǎng)長10m，寬0.9m，前移輸送機(jī)，至煤壁；滑移頂梁液壓支架放出頂煤，由后輸送機(jī)運(yùn)出2024/6/133513.5倉儲(chǔ)式采煤法13.5.1主要特點(diǎn)及分類倉儲(chǔ)式采煤法主要特點(diǎn)：利用急斜煤層傾角大，煤炭可以自溜的特點(diǎn)，將采落的松散煤炭暫時(shí)存儲(chǔ)在倉房中，然后有計(jì)劃地將煤炭放出。根據(jù)倉房布置和采煤工作面推進(jìn)方向不同，倉儲(chǔ)采煤法主要有下列兩種：傾斜條帶倉儲(chǔ)采煤法：工作面沿仰斜方向推進(jìn)。偽斜