煤矿开采学课件第一篇采煤方法第八章 急倾斜煤层开采

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第八章 急斜煤层采煤法
林世豪
急倾斜煤层采煤方法
一、急倾斜煤层开采特点和巷道布置 二、常用的急倾斜煤层采煤法 三、小煤矿常用的急倾斜煤层采煤法
主讲:林世豪
一 、急倾斜煤层开采特点和巷道布置
知识点
1、急倾斜采煤法特点 2、急倾斜采煤法采区巷道布置 3、急倾斜采煤法采区车场布置方式
主讲:林世豪
主讲:林世豪
俯伪斜工作面初采示意图
1—区段运输平巷;2—区段回风平巷;3—开切眼;4—溜煤、人行眼; 5—调整中工作面煤壁;6—调整结束时工作面煤壁
主讲:林世豪
工作面采用爆破破煤,自上而下分段爆破。支护采用单体液压 支柱和铰接顶梁,支护形式采用倒悬壁齐梁齐柱布置,排、柱距均 为0.9 m。单体液压支柱架设时应采取防倒措施。沿煤层倾斜方向, 每隔4~5 m设置一排水平密集支护,每排密集支柱沿走向长4 m, 上铺竹笆或荆笆。密集支柱随工作面推进,先添后回,支柱间距一 般不超过0.3 m,放顶前后始终保持13~15根带帽点柱。相邻的排密 集支柱沿煤层走向保持1.0~1.5 m错距,密集支柱除起到切顶作用 外,还用于挡矸。
主讲:林世豪
缺点:① 工作面支、回柱工作量大,工人操作不便; ② 分段密集下方三角区通风条件较差,易于瓦斯积聚; ③ 区段煤柱损失较大; ④ 煤层顶板有淋水时,作业环境较差。
适用:适用于倾角为40°~75°,顶板中等稳定,易片帮、采高不超 过2.0 m的低瓦斯煤层,或不宜使用伪斜柔性掩护支架采煤法的 不稳定的急斜薄及中厚煤层。它是当前开采地质条件较复杂的 急斜薄及中厚煤层的一种较好方法,将逐步替代倒台阶采煤法。
俯伪斜走向长壁采煤法的主要特点:采煤工作面沿伪斜方向呈直 线布置,沿走向推进;用分段水平密集支柱切顶挡矸隔离采空区与采 煤空间;工作面分段爆破方式破煤,煤炭自溜运输。
主讲:林世豪
1、采煤系统
♫ 俯伪斜走向长壁采煤法工作面呈伪斜直线布置,放顶密集支柱呈近水 平排列,工作面沿走向推进,如图16—6所示。通过对正台阶采煤法 的改进,改善了工作面近煤壁处的通风条件,提高了工作面煤壁的有 效利用率,大大改善了工作面顶板管理,为采煤机械化创造了条件。
③ 工作面有效利用率提高,为提高单产,改善工作面近煤壁处的 通风状况,为采煤机械化的发展提供了技术支持;
④ 分段走向密集除切顶外,主要起挡矸作用,拦截采空区矸石, 在工作空间与采空区垮落区之间形成一个自然充填带,使老顶 来压滞后,减缓了老顶来压作用,减少了工作面支柱损耗量及 维修工作量;
⑤ 减少了煤炭自溜过程中因窜入采空区造成的煤炭损失,提高了 采区回收率,有利于工作面煤层自然发火的防治。
相关知识
(一)急斜煤层开采的特点 (二)急斜煤层采区巷道布置方式
1、单层布置 2、近距离煤层群联合布置 3、采区车场布置
主讲:林世豪
(一)急斜煤层开采的特点
1、矿井地质构造复杂、开采难度大、生产能力小。 2、由于煤层倾角已经超过岩石自然安息角,采煤工作面 破
落的煤块会沿底板自动向下滑滚,简化了采煤工作面 的装运工作,但其安全性较差。
主讲:林世豪
二、常用的急倾斜煤层采煤法
(一)倒台阶采煤法 (二)俯伪斜长壁采煤法 (三)伪斜柔性掩护支架采煤法 (四)水平分段放顶煤采煤法 (五)仓储采煤法 (六)水平分层、斜切分层采煤法
主讲:林世豪
(一) 倒台阶采煤法

巷道布置 区段划分:采
区沿倾斜划分 为2 3个区段

主讲:林世豪
1—区段运输平巷; 2—区段回风平巷; 3—收尾眼; 4—联络平巷; 5—收缩中工作面煤壁 6—收尾眼煤柱
主讲:林世豪
3、优缺点及适用条件
优点:① 减少煤矸下滑速度,有利于防止冲倒支架和砸伤人员,改善了 工作面安全生产条件;
② 改善了工作面顶底板受力状况,相对增加了稳定性,出现大面 积底推和顶板拉裂的可能性减小;
伪斜柔性掩护支架采煤法经过近40年的发展,已在安徽、 河北、江苏、四川、重庆、贵州、浙江、新疆、云南、青海、 广东、广西、吉林、陕西等省(市)急斜煤层中广泛使用,成 为我国开采急斜煤层的一种主要采煤方法。
主讲:林世豪
1、采煤系统
区段高度一般为30~50 m 距采区边界5 m处开掘一处
开切眼 ,溜煤眼和人行眼, 两眼间距5~8 m,沿倾斜每 隔10~15 m用联络平巷贯通。 利用开切眼逐步把水平铺设 的掩护支架下放到与水平面 成30°~35°夹角的伪斜位 置,形成伪倾斜采煤工作面。
主讲:林世豪
通风系统。新鲜风流自 采区运输石门进入,经 运输平巷到采煤工作面。 污浊风流从采煤工作面 经回风平巷到回风石门 排出。
运料系统。支架等材料 由回风石门运进,经回 风平巷运到支架安装地 点。
运煤系统。工作面破煤 经自溜到运输平巷,经 刮板输送机转到运输石 门,到采区溜煤眼,大 巷装车。
适用:煤层赋存变化大,不适宜采用掩护支架开采,厚度小 于2m的煤层。
主讲:林世豪
(二)俯伪斜长壁采煤法
知识点
1、俯伪斜走向长壁采煤法采煤系统 2、俯伪斜走向长壁采煤法采煤工艺 3、俯伪斜走向长壁采煤法的优缺点和
适用条件
主讲:林世豪
相关知识
俯伪斜走向长壁采煤法又称俯伪斜走向长壁分段密集采煤法,它 是由正台阶采煤法逐渐演变而形成的。1987年首次在四川芙蓉巡场矿 试验成功,现已在四川广旺、湖南白沙及涟邵、江西萍乡、河北开滦 等矿区广泛采用,取得较好经济效果。
采空区采用全部垮落法处理。当回风平巷上方采空区出现大面 积悬顶时,除采用人工强制放顶外,还可将上区段采空后垮落矸石 放入本区段采空区 。
主讲:林世豪
当工作面上端推进到距收尾眼4 m时,工作面进入收尾阶段,工 作面逐渐缩短,如图所示。为满足工作面收尾时的通风、行人和运料 需要,收尾眼必须加强维护,始终保持畅通,在收尾眼靠工作面一侧 应设保安煤柱,宽度为4 m。
主讲:林世豪
(三)伪斜柔性掩护支架采煤法

1、伪斜柔性掩护支架采煤法采区巷布和主要生产系统

2、柔性掩护支架的结构特征

3、伪斜柔性掩护支架采煤法采煤工艺
主讲:林世豪
相关知识
伪斜柔性掩护支架采煤法是指在急斜煤层中,沿伪倾斜 布置采煤工作面,用柔性掩护支架将采空区和工作空间隔 开,沿走向推进的采煤方法。

0.9m
7 2.4m
6
Ⅱ-Ⅱ
5 800

主讲:林世豪
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、 工作量大;坑木耗量大;煤尘大,安全性差;难以实现机 械化,技术经济指标低。
15.0m 45.0m
• 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
采面下部:超前平巷, 煤柱4 5m,超前下 台阶2 3个溜煤眼。
5 .0m
1700
主讲:林世豪
在工作面采煤时,同样要在回风平巷中不断铺设掩护支架,以便 连续采煤。随着工作面不断向前推进,要及时拆除工作面下端的掩护 支架。拆除掩护支架时,将工作面下端掩护支架放平在运输辅巷中, 如图(a)所示。在放平段尾部,由地沟向煤层顶底板两帮扩巷,到支 架两端露出为止。这时支架失去两侧煤台的支承,应及时打上点柱支 承悬露出来的掩护支架,下部回收巷道高度不应小于1.2 m,如图(b) 所示。拆架工作自最后一根支架开始,卸掉螺栓、夹板,将支架由下 煤眼运出,钢绳由小眼拉出。后方悬露出的假顶应及时架设点柱维护, 当达到一定控顶距时回柱放顶,如图(c)所示。
♫ 工作面伪斜角应满足煤炭自溜、人员行走和减轻工人劳动强度的要求, 一般取30°~35°。在目前技术条件下,区段垂高一般为50~60 m, 工作面伪斜长度可达80~90 m。为了溜煤、通风、行人和掘进方便, 工作面下部的溜煤眼不得少于3个,掘成漏斗状,以便溜煤。
主讲:林世豪
俯伪斜走向长壁采煤法工作面布置
主讲:林世豪
1—区段运输平巷; 2—区段回风平巷; 3—超前准备眼; 4—下安全出口; 5—溜煤眼; 6—分段密集; 7—上安全出口
2、采煤工艺
工作面初采由开切眼与区段回风平巷交接处开始,按工作面伪斜 角要求自上而下推进,工作面斜长逐渐增大,如下图所示。为了便于 初采时工作面出煤和人员通行,开切眼沿伪斜方向布置,随工作面推 进开切眼自上而下逐段报废。当工作面下端距区段回风平巷4 m时, 开始支设分段密集支柱。当第一分段密集长度达到5 m而直接顶不垮 落时,应采取强制放顶措施,打眼爆破获取垫层。随着工作面继续推 进,不断增设新的分段密集,当工作面煤壁达到下图所示位置时,初 采工作结束。
主讲:林世豪
2、近距离煤层群联合布置
急斜煤层群分组联合采区巷道布置 主讲:林世豪
1—采区进风石门; 2—采区回风石门; 3、3′—采区溜煤眼; 4、4′—采区溜矸眼; 5、5′—采区人行眼; 6、6′—采区运料眼; 7、7′—区段输送机石门; 8、8′—区段轨道石
3、采区车场布置
开采急斜煤层时,往往在煤层中布置一组上山眼,由 于煤层倾角较大,一般不使用轨道运输,可以不布置上部 车场和中部车场,但必须设置下部车场。急斜煤层采区下 部车场多为石门车场。当采用岩石轨道上山布置方式时, 仍需设置上部车场、中部车场、下部车场,其布置原则与 缓倾斜煤层基本相同。
1—工字钢; 2—钢丝绳; 3—荆笆; 4—压木; 5—撑木
主讲:林世豪
3、采煤工艺
1)准备阶段
准备阶段的工作主要是扩巷、挖地沟、铺设掩护支架、调架。安装支架前, 先将区段回风平巷扩至煤层顶底板,从开切眼以外5 m处开始挖倒梯形地沟。 煤厚在1.3~3.0 m时,地沟深度不小于0.8 m,厚度大于3.0 m时,地沟深度不 小于1 m。
主讲:林世豪
2)正常采煤阶段
在正常采煤阶段,除了在掩护支架下破煤外,同时要在回风平巷铺 设支架,在工作面下端掩护支架放平位置撤除部分支架。
工作面炮眼爆破后,自下而上铺设溜槽,煤炭装入溜槽自溜到下部 运输平巷。随着煤层的破落,掩护支架会自动下落,操作人员应随时注 意调整,使掩护支架落到预定位置。一般采用点柱来控制掩护支架下 落,使它在工作面中保持平直。支架应垂直顶底板,并根据煤层倾角不 同而保持2°~ 5°。当煤层倾角为90°时,仰角为0°;当煤层倾角为 60°时,仰角为5°。破煤清除后,支架会整体沿走向推进一定距离, 一般为0.8~0.9 m。先拆除溜槽,再进行下循环打眼爆破、出煤调架工 作。
主讲:林世豪
2、掩护支架结构
平板型掩护支架结构简单,由长度比煤层厚度小0.2~0.4 m直钢梁及钢丝 绳构成。钢梁排列密度根据煤层厚度灵活掌握。煤厚在2.5~4 m时,钢梁密度 为3~5根/m,煤厚在4~5 m时,钢梁密度为5~6根/m,钢梁可采用矿用工字 钢、U形钢及旧钢轨。钢梁的规格应根据开采煤层厚度选用不同型号。
扩巷及地沟挖好后,可以安装掩护支架。第一根支架应从距开切眼以外3 ~5 m的地方开始铺起,其一端紧靠顶板,垫高0.2~0.4 m,使钢梁与水平方 向呈3°~5°,以便于支架、钢丝绳连接,有利于支架下放。钢丝绳、支架、 方木(荆条捆)用螺栓夹板连接成整体后,应在支架上铺设竹笆。安装工作沿 走向推进15 m后应将回风平巷支架拆除,使上部煤矸垮落,保证掩护支架上有 2~3 m厚的垫层,以避免开采过程中大块顶底板岩石垮落砸坏掩护支架。
3、采煤工作面的行人、破煤、支护、采空区处理、运料 等各项工序的操作困难,增加了采煤机械化的难度。
主讲:林世豪
4、急斜煤层顶板压力垂直作用于支柱或煤柱上的分力比 缓斜要小,而沿倾斜作用的分力要大,煤层顶底板都 有可能沿倾斜方向滑动、垮落,支柱稳定性差,增加 了破煤和支柱工作的复杂性。
5、由于煤层倾角超过底板岩层移动角,煤层开采后顶板 会发生移动垮落,底板也会发生滑动和垮落。(图)
6、由于急斜煤层倾角大于岩石自然安息角,采空区垮落 矸石会自动由上部向下部滚落,对下部采空区产生局 部充填作用。
主讲:林世豪
急斜煤层群开采对未采煤层的影响
(a) 上部煤层开采底板移动影响未采煤层; (b) 下部煤层开采顶板移动影响未采煤层
主讲:林世豪
(二)急斜煤层采区巷道布置方式
1、单层布置
在采区中央沿煤 层倾斜方向掘进3~5 条上山眼,用于溜煤、 运料、行人以及溜矸 等。当工作面涌水量 大时,还需设置放水 眼。
3.0m
2 8Ⅱ

0.9m
7 2.4m
6
Ⅱ-Ⅱ
5 800
3400
3
8
4
5.0m 5.0m 1
主讲:林世豪
1700 15.0m 45.0m
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。
5 .0m
3.0m
2 8Ⅱ
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