急倾斜煤层采煤法.ppt

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第十五章 急倾斜煤层采煤法
★ 急倾斜煤层开采概述 ★ 俯伪斜走向长壁分段水平密集采煤法 ★ 伪倾斜柔性掩护支架采煤法 ★ 水平分层及水平分段放顶煤采煤法 ★ 水平、圆弧过渡工作面综采长壁放顶煤采煤法
第一节 急倾斜煤层开采概述
一、急倾斜煤层地质特征
我国煤炭储量和产量中,急倾斜煤层所占比例<5%。但在 新疆、青海、甘肃、四川、贵州、海南、福建产量比重大。
第三节 俯伪斜柔性掩护支架采煤法
2、八字型掩护支架 用于
煤层厚度小,支架下地沟断
面小,或通风条件不良时。 M =1.3 1.6m;
八字型演化为“”形支架 适用: , 4.6m
3、单腿支撑式掩护支架
用于厚度1.45~4.6m,倾角 40~60°,Ⅰ Ⅰ产状赋存稳定的A煤1层2

第四节 水平分层或分段放顶煤采煤法
2、水平分段滑移顶梁液压支架放顶煤采煤法
0.8m 3725
3
5
4
4 5
6
2000
4000

14‰
2 3
最大控顶距
1
4550
4000
2000
3 5
6 4
ⅠⅠ
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
6 74
9

3Ⅰ.5m3

35
8m


板 1
8
5
33 4 67 6

4 2
30o
2 5°
0.8m
1

1.0m 1.4m
7
第三节 俯伪斜柔性掩护支架采煤法
2、正常采煤 ◇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 10m; ◇地沟内钻眼、爆破、出煤(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。 ◇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;
由1、开工切作眼面与初区采段回风平巷交接处开始3 ,按伪5倾角要35求自6 上而 下推进,工作面逐渐增长。
◇工作面下端距回风平巷4m时,开始支设4 分段密集支柱
1
°
第二节 俯伪斜走向长壁分段水平密集采煤法
◇密集支柱长度达到5m时顶板不垮,采取强制放顶措施
2、工作面正常回采
☆正常支护 - 金属支柱加铰接顶梁,倒悬臂齐梁齐柱布置
第三节 俯伪斜柔性掩护支架采煤法
四、工作面收尾
◇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
◇支架安装到收尾上山处,不再接长
◇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。
◇全部拆除支架 在拆除过程中保持支架落平部分与区段运
输平巷有3~5个溜煤眼
1
相通(满足通风、行人
第四节 水平分层或分段放顶煤采煤法
一、水平分段放顶煤采煤法
水平分段放顶煤采煤法:把急倾斜厚煤层按一定高度分成若
干分段,在分段内先采出底部工作面的煤,随即放出上部顶煤。
1、水平分段综放
工作Ⅰ面沿10水平垂直走向部置,运输平巷沿底板,回风平巷沿
顶板,在同一水平11 上部署。8 +1690
ⅠⅠ
5 12
9 8
Ⅱ Ⅰ
Ⅱ Ⅰ
ⅡⅡ Ⅲ Ⅲ
4 3
ρ1
α1
5
第三节 俯伪斜柔性掩护支架采煤法
三、采煤工作
生产过程中要完成支架的安装、拆除和地沟内的正常采
煤。
1、柔性掩护支架安装(工作面准备) 在回风平巷内安装,并逐步下放,使工作面成为伪倾斜。
◇将回风巷扩宽到煤层顶底板,从切眼外5m处挖地沟;
在◇扩将宽掩的护回Ⅰ支风护巷5m调里2 斜安成装伪掩斜护工支1 作架面。,斜角>为152m5
和回收支架的需要,同 3
时避免压力过大造成支 3 架拆除困难)。
7

4
6
2
5
第三节 俯伪斜柔性掩护支架采煤法
五、改进与发展
◇掩护支架,扩大应用范围 平板柔性掩护支架→八字型
掩护支架→ “”形支架→单腿支撑掩护式支架。
◇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
§溜煤眼工作面分段出煤
2m
二、柔性掩护支架的结构
1、平板型掩护支架 6 用3 于2Ⅱ~54m厚1 的煤层
采用长度比煤厚小0.3~0.5m的直钢梁,在煤层走向上平
行排列,3~5根/m,然后用钢丝绳、钢夹板和螺栓A放大将钢1 梁
连成柔性掩护支架整体。
6
5


2

ⅠⅠ
4
6
3 1A 2
ⅡⅡ
12
3
4
300
600
500
1100
600
2800
第四节 水平分层或分段放顶煤采煤法
一、水平分层采煤法
水平分层采煤法:把急倾斜厚煤层分成若干个与水平面相平 行的分层,每个分层厚度2m左右,在每个分层内布置回采巷 道,形成采煤工作面,各分层沿走向推进,依次回采。
斜切分层与水平分层的差别:为利于分层工作面运煤,分层 面与水平面成25~30°夹角,采煤方法基本相同。
第一节 急倾斜煤层开采概述
2、采准巷道布置特点 ☆采矿工程图采用立面投影图或层面图; ☆采区一般不设上、中部车场,设下部车场; ☆采区用一组上山眼的布置方式,或用伪斜折返上山;

8 7
Ⅰ-Ⅰ 8
7
6
6
5 4
5 2
3
2
9 1
1

第一节 急倾斜煤层开采概述
3、采煤工艺特点
☆采下的煤自动下滑简化煤的运输,同时带来不安全因素;
5
6
工作面上端推进至距收作眼4m时,进入收尾35o 阶段,工4作面
长度缩短,为满足收尾时通风、运料、行人需要,在收3 作眼一
侧留设保护煤柱,宽4m,倾斜长5m。
1
第二节 俯伪斜走向长壁分段水平密集采煤法
三、评价及适用条件
优点: ◇采面伪斜直线布置,减少了煤、矸下滑速度,安全条 件较好; ◇顶底板受力改善,相对稳定 ; ◇工作面较长,采面利用率高,单产高; 缺点: ◇支柱和回柱工作量大,工人操作不方便; ◇分段密集支柱下方“三角区”通风条件差,易积瓦斯; ◇顶板如有淋水,劳动条件差。 适用条件: ,顶板中等稳定,煤壁易片帮,M 2m 的低瓦斯煤 层;或不宜采用伪倾斜柔性掩护支架采煤法的不稳定急倾斜薄 及中厚煤层。
水平分段综放(窑街、 梅河、乌鲁木齐);滑 移顶梁支架铺网水平分 段放顶煤(靖远、华亭)
20世纪80年代
第二节 俯伪斜走向长壁分段水平密集采煤法
特点:采煤工作面成直线,按俯伪斜方向布置,沿走向推 进;用分段水平密集切顶、挡矸、隔离采空区与工作空间;工 作面分段爆破落煤,煤炭自溜运输。
arccos sin sin
急倾斜煤层是初期地壳不均衡沉降、冲蚀作用及后期褶皱和 断裂运动的结果,煤层倾角45~90°,通常顶底板岩层层理裂 隙发育,易冒落;井田地质构造复杂,多分数在褶皱带或断层 带附近;采深浅瓦斯含量小,有的有煤与瓦斯突出危险;多数 自然发火和煤尘爆炸危险较大。
二、急倾斜煤层开采特点
1、井田开拓特点 ☆井田内储量相对较少,矿井多为中小型矿井; ☆一般采用立井开拓,地面为山地地形时多用平硐开拓; ☆井田划分为阶段,阶段布置1个采区,水平间暗立井延伸 ☆大巷多布置在岩层中,行人辅运困难,只采上山阶段
1、分层工作面及回采巷道布置 ☆沿倾斜划分区段,将区段内按支架所能支撑的高度分层 ☆掘区段运输平巷和回风平巷至采区边界,沿走向每隔5~ 6m,由区段运输平巷向上开掘溜煤眼与区段回风平巷相通。 ☆在区段回风平巷与第1个溜煤眼交叉点开煤门,开始采煤 ☆采煤工作面长度为煤层沿水平方向上的厚度。 ☆为溜煤和通风方面,工作面推进过程中,保持控顶距内始 终保持与两个溜煤眼相通;为避免相互干扰,同采分层上分层 超前下分层20~30m。
☆采煤工作面行人,运料及操作等各工序均较困难;
☆采煤工作面布置形式和推进方向不同,采煤方法多样;
☆采场矿压显现缓和,但工作面支架稳定性差,支护复杂。
4、煤层间不同开采顺序的岩层移动特点
当煤层倾角大于底板岩层移动角,使煤层间不相互影响:
☆下行开采 ☆上行开采
h12

HH12 ssiinn sin( ))
3、采煤工艺 爆破或风镐落煤,人工装煤到附近溜煤,自溜至区段运输巷
工作面采用单体支柱支护,一般采用垮落法处理采空区
4、斜切分层的应用改善装煤方式,靠溜槽溜煤至溜煤眼。 5、评价及应用 安全性好,采出率高,但巷道布置和通风 系统复杂,工序多,通风运料困难,装煤劳动强度高,逐渐被 水平分段放顶煤所代替。
第三节 俯伪斜柔性掩护支架采煤法
特点:工作面按伪倾斜方向布置,沿走向推进,用柔性掩护 支架隔离采空区,工人在掩护支架下作业。
一、工作面及回采巷道布置
沿倾向将采区划分为若干区段,布置一组采区上山眼, 向采区边界掘区段运输平巷和回风平巷,采区一翼长度可 达400~500m,区段垂高18~40m.
第三节 俯伪斜柔性掩护支架采煤法
+1690
6
4 +1700
12 +1690
6
3
+1650
4
10 11
9
Ⅰ2 1
+1700
窑街二矿
5 3 +1650
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,2-回风斜巷
第四节 水平分层或分段放顶煤采煤法
分层工作面 布置
第四节 水平分层或分段放顶煤采煤法
2、生产系统 运煤:人工装到溜煤眼,经区段运输平巷的输送机运出;
运料:材料经分层平巷运至分层工作面
通风:新风经区段运输平巷→溜煤眼→分层工作面→分层回 风平巷→区段回风平巷→采区回风石门(方式以扩散通风为主, 有时辅以局部通风机通风)。
◇采煤工艺 架下侧向放煤技术
1
41
4 3
3
325~30。3。0~40m30~40m
22
25~30
6
3
5
55~2655~m35m
第三节 俯伪斜柔性掩护支架采煤法
六、评价与适用条件
优点: ☆工作面沿走向推进,工作面长,系统简单,连续推进; ☆支架依靠重力自动下放,简化了顶煤管理,减轻了支柱架 设和撤除的劳动强度 ☆工作空间矿压显现缓和,煤炭能自溜运输。 缺点: ☆支架结构不完善,不能调节宽度,对煤层倾角厚度变化适 应性差; ☆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; 适用条件: 55 M= 1.5 6m,厚度稳定的急倾斜煤层 ※ < 55 时,架下需加单腿支撑的支柱,否则,支架不易 下放。
第二节 俯伪斜走向长壁分段水平密集采煤法
一、工作面及回采巷道布置
☆运输平巷、回风平巷布置在上下两端,工作面伪斜30~ 35°,斜长80~90m;
☆为溜煤、通风、行人和溜煤眼掘进方便,溜煤眼不少于3 个;或工作面直接与运输平巷相连,取消溜煤肯和超前掘进巷
二、采煤工艺
主要特点:将工作面沿倾斜方向划分为若干分段,支设分 段水平密集柱。◇防止来压时大块岩块冲击控顶区空间;◇阻 挡各分段向下滚落矸石,形成冒落矸石充填带,2 保护工作空间, 支撑、切断顶板和控制底板,减缓基本顶来压影响。


第四节 水平分层或分段放顶煤采煤法
回采工艺:割煤、移架、推溜、放顶煤。 适用:采面长 25m。
4
3
2
1


6
7500
5
7500
2500
4000 800
1 3
630
2100 630 624
7 150
310 233
最大控顶距
ⅡⅡ
2500
3400
200
3
2
最小控顶距
ⅠⅠ
第四节 水平分层或分段放顶煤采煤法
H 12-上下煤层间距m
-煤层倾角
-上煤层底板岩层移动角
h12--区段或阶段高度m
第一节 急倾斜煤层开采概述
三、我国急倾斜煤层采煤方法的发展
解放前
柱式采煤
高落式或残柱式
倒台阶走向长壁
水平分层,斜切分层
(20世纪50年代初) (20世纪50年代)
解放后 伪倾斜分段走向密集采 伪倾斜柔性掩护支架采煤 煤法(20世纪80年代, (1965年,淮南矿区) 芙蓉、广旺矿区)
☆密集支柱 - 沿倾斜45m设一排密集支柱,一般为点柱,
支柱间距0.20.3m,每排密集支柱沿走向长约45m,密集支
柱随面前移前添后回;
密集支柱沿走向支设长度与顶板性质、采高、采空区冒落矸
石的安息角、瓦斯涌出量和密集支柱排距有关。
☆工作面爆破落煤,自下而上分段爆破;铺设搪瓷2 溜槽,煤
炭自上而下装入溜槽 3、工作面收尾
2、水平分段滑移顶梁液压支架放顶煤采煤法 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。 (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
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