大倾角煤层开采课件、
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四、沈煤集团林盛煤矿大倾角煤层长壁工作面开采
85年沈煤集团林盛煤矿引进了单体液压支柱，在12煤、7煤缓倾斜长壁回采 工作面试采成功后，所有的缓倾斜采煤工作面全部使用单体液压支柱支护。取消 了采煤工作面摩擦支柱和木支柱支护。在生产实践中通过对单体液压支柱支护的 特性了解、掌握了单体液压支柱的特点：1）单体液压支柱是用高压液体作为动 力的一种支柱，支柱初撑力决定于泵站的泵压，所以支柱初撑力较大可达到 18Mpa（摩擦支柱初撑力是靠人工手动油压升柱器来达到，支柱初撑力的只能达 到30KN）。支柱初撑力大提高了对顶板的支撑能力。特别在工作面初采期间，支 柱初撑力大，能有效的防止顶板离层而导致出现推垮型冒顶事故的发生。2) 单 体液压支柱是基本恒定的工作阻力，当工作面正常开采时顶板压力增大时，单体 液压支柱工作阻力随着增大。当达到额定工作阻力（28～30吨）时，支柱的安全 阀开启支柱沉缩，工作阻力略有下降，安全阀又重新关闭，工作阻力又有所上升， 安全阀又重新打开，如此往复，保证了单体液压支柱工作阻力，同时单体液压支 柱又能随顶板的下沉而下缩，这一特性有效的降底了顶板下沉量。单体液压支柱 由于工作阻力大，在工作面切顶线侧做切顶支柱非常好，有效的把顶板沿采空区 方向切落。根据这一特性我们又将单体液压支柱引入到大倾角工作面中试用。
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大倾角长壁工作面开采选择采煤方法为走向长壁后退式、放炮落煤。顶板管 理为全部垮落法。工作面支护选择DZ14-14/100型、DZ16-16/100型、DZ2222/100型DZ25-25/100型单体液压支柱与HDJA-1000型铰接顶梁配套支护。（泵站 对单体液压支柱供乳化液，泵站为WRB-100型乳化液泵站，它由两台泵组和一台 乳化液箱组成，一台泵组工作，另一台泵组备用。）工作面支柱排距1米，柱距 0.5米。支护方式：3～4排支柱管理顶板，支柱为齐梁齐柱悬臂对称布置如图。 工作面上、下出口采用DZ25-25/100型单体液压支柱，HDJA-1000铰接顶，超 前工作面煤壁外20m范围内棚梁下加打双棚支护。 出煤铺设塑料跑槽出煤，工作面抓煤层顶底板开采。
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三、沈煤集团林盛煤矿急倾斜煤层采煤的开采历史
（一）沈煤集团林盛煤矿井田地质状况 林盛煤矿井田地质状况
沈煤集团林盛煤矿于1981年12月25日正式建成投产，设计年生产能 力90万吨，2006年核定生产能力120万吨，目前实际年产量120万吨。井田 煤质牌号为气煤、肥煤，其中肥煤占90%，气煤和焦煤占10% 。林盛煤矿 隶属于沈阳煤业（集团）有限责任公司，位于沈阳市苏家屯区林盛堡镇。 Your Text here Your Text here 矿井井田面积为27平方公里。林盛煤矿井田在构造单元上位于辽东台背斜 与下辽河凹陷之过渡带内，林盛堡向斜的北端，全井为一不对称的倾伏向 斜构造，轴向为北北东向，倾向西南，其西翼倾角较缓，一般为20°～ 40°，东翼倾角较陡,从北向南由20°～45°～55°～70°。井田煤层为 14层煤，矿井可采煤层为3煤、5煤、7煤、12煤。其中7煤、12煤为主采煤 层，3煤、5煤为局部可采煤层，煤层厚度：3煤、5煤、7煤为薄煤层，其 中3煤煤层厚度不均，煤质较好，12煤为中厚煤层。 矿井分东西翼开采，目前煤层已开采到-735水平，开延工程已掘到 -800水平。
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二、急倾斜煤层构造的主要特点
特点1、急倾斜煤层赋存状态是由煤层水平成层状态变化而 来，经历了较大的或多次的地质构造变化。因此，急倾斜煤 层地质构造复杂，煤层赋存不稳定。 特点2、急倾斜煤层顶板受力分析，由于煤层倾角大，顶板 垂直层面的重力被分解为沿顶板倾斜方向的下滑力，顶板法 线方向的分力。煤层倾角越大，沿倾斜方向的下滑力越大， 而垂直层面方向的作用力越小。因此，作用在工作面支架上 的压力变小，支架的稳定性降低，容易倾倒。由于倾角大， 垂直层面的作用力变小，在顶板岩性相同时，急倾斜煤层的 顶板比缓倾斜煤层顶板难于冒落，冒落步距会增大。由于沿 倾斜方向的作用力增大，底板岩层的稳定性降低。为此在开 采急倾斜煤层时，不仅顶板会发生移动和冒落，而且底板也 可能发生移动滑底。
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84年又选择了仓储采煤法，这种采煤 方法的特点是，在区段范围内沿走向以一 定宽度，划分成若干仓房。在每个仓房内 有一个沿走向布置仰斜推进的工作面，采 落的煤就暂时贮存在工作面下面的采空区 内，临时支撑顶板，待这个仓房采完后， 再把贮存的煤全部放出，见图2，这种采 煤方法适合于顶板岩石坚硬，能暴露较大 面积而不跨落，底板平整稳固不滑脱；煤 层倾角在45°以上，最好在50°（小于 50°时，放仓比较困难）；煤层厚度1～3 米，厚度过大时，回收率很低，煤质不易 保证。厚度过小时，放仓也有困难。另外， 对煤质要求坚硬， 层理、节理不太发育， 不易自燃，煤层瓦斯含量低，无淋水等条 件，而林盛煤矿煤层条件与上述要求正相 反，煤层层理、节理发育，易自燃（煤的 Text 1 Tet 2 发火期1～3个月），煤层瓦斯含量较大。 自从选择了仓储式采煤法后受通风限制， 易发生瓦斯事故， 94年取消了仓储式采 煤法。 同年又选择了水采方法，因为一次性 投资大，回收较低，95年取消了水采方法。
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走向长壁后退式采煤工艺 流程为：打眼—装药—铺槽— 放炮—放货—临时支柱—扫 货—支柱—放顶。 工作面出货；炮后煤在塑 料跑槽内下滑到运输顺槽刮板 溜子上，在工作面倾角较大段， 煤沿着工作面底板自行滑落。 回柱放顶；使用3.0吨回 柱器由下往上分伙分段进行回 柱放顶。
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急倾斜煤层开采现状
急倾斜煤层构造的主要特点 沈煤集团林盛煤矿急倾斜煤层采煤的开采历史
沈煤集团林盛煤矿大倾角煤层长壁工作面开采
大倾角长壁工作面开采存在的主要问题和关键技术处理 结论
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一、急倾斜煤层开采现状
国内急倾斜煤层储量和产量均占4%左右，由于急倾斜 左右， 国内急倾斜煤层储量和产量均占 左右 煤层倾角大、地质条件复杂等因素影响。 煤层倾角大、地质条件复杂等因素影响。急倾斜煤层采煤机 械化的发展远较缓倾斜煤层缓慢，因此， 械化的发展远较缓倾斜煤层缓慢，因此，国内急倾斜煤层目 前仍以炮采为主，主要的采煤方法：倒台阶式采煤法； 前仍以炮采为主，主要的采煤方法：倒台阶式采煤法；仓储 采煤法；钢丝绳锯采煤法；伪倾斜柔性掩护支架采煤法； 采煤法；钢丝绳锯采煤法；伪倾斜柔性掩护支架采煤法；走 向长壁采煤法…等 向长壁采煤法 等。沈煤集团林盛煤矿在开采大倾角煤层同 时不断探索急倾斜煤层开采支护技术，经过多年的开采经验， 时不断探索急倾斜煤层开采支护技术，经过多年的开采经验， 结合本矿煤层地质实际情况， 结合本矿煤层地质实际情况，最终选择了走向长壁后退式采 煤法。 煤法。当工作面遇地质构造煤层倾角突变采取长壁柔掩联合 采煤。 采煤。
小区段内煤层倾角在30—50度之间变化，当倾角超过45 度之间变化，当倾角超过 小区段内煤层倾角在 度之间变化 度时，为急倾斜煤层。 度时，为急倾斜煤层。大倾角煤层开采回采效率和资源回收 率都很低。因此， 率都很低。因此，大倾角煤层开采一直是采煤工作者重点研 究的课题。近年来， 究的课题。近年来，沈煤集团林盛煤矿重点研究了对大倾角 煤层开采这一课题，并在30～ 度倾角的煤层工作面采取 煤层开采这一课题，并在 ～50度倾角的煤层工作面采取 走向长壁后退式开采，通过详细掌握地质条件、 走向长壁后退式开采，通过详细掌握地质条件、认真分析技 术关键、合理选择配套支柱、采取一系列防滑、 术关键、合理选择配套支柱、采取一系列防滑、防倒和顶板 控制以及伪斜开采等措施， 年以来， 控制以及伪斜开采等措施，自2002年以来，采煤工作面没 年以来 有发生过事故，实现了安全生产，回采率、 有发生过事故，实现了安全生产，回采率、生产效率分别得 到了提高。 到了提高。 关键词: 关键词 急倾斜 薄及中厚煤层 单体 炮采
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五、大倾角长壁工作面开采存在的主要问题和关键技术处理
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特点3、急倾斜煤层工作面采下的煤块和垮落的矸石会沿底 板自动下滑，简化了工作面的装运工作。但下滑的煤块和矸 石容易冲倒支架，砸伤人员，给安全生产带来不利因素。 特点4、采空区管理，采空区垮落的矸石自动向下滑滚把采 空区下部空间充填起来，对顶板起着自然支撑作用，在短期 内，离工作面较近的采空区老顶不会折断。所以急倾斜工作 面在正常开采期间一般不出现明显的周期来压现象。 特点5、急倾斜煤层的落煤和支护机械化要比缓倾斜煤层困 难的多，要考虑到机械化采煤支架稳定性和防倒防滑问题， 增加了机械化采煤的难度。
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大倾角煤层开采、 大倾角煤层开采、单体液压 支柱炮采技术
主讲人： 沈煤集团科研中心主任工程师 主讲人： 沈煤集团科研中心主任工程师
王 奎
高级工程师
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大倾角煤层开采、 大倾角煤层开采、单体液压支柱炮采技术 内容提要: 大倾角煤层开采，煤层倾角变化无常， 内容提要: 大倾角煤层开采，煤层倾角变化无常，一个
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倒台阶采煤法实质上是走向长壁采煤 法在急倾斜煤层的应用，它在采区巷道布 置和生产系统上与缓倾斜煤层走向长壁采 煤法基本相同，只是工作面不是直线，而 是倒台阶形状见图1，倒台阶采煤法巷道 布置简单，但是回采工序多，落煤、支架、 回柱等项工序主要靠人力操作，劳动条件 困难而且繁重，不够安全，坑木消耗量大， 回采工作面煤尘大，产量、效率等项技术 经济指标都比较低，由于上述缺点，在建 矿初期使用一段时间后取消了这种采煤方 法。
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三、沈煤集团林盛煤矿急倾斜煤层采煤的开采历史
沈煤集团林盛煤矿在开采倾斜、 沈煤集团林盛煤矿在开采倾斜、急倾斜 煤层的方法主要经过了以下阶段： 煤层的方法主要经过了以下阶段： 1、倒台阶采煤法 、 2、 2、仓储式采煤法 3、水力采煤法 、 4、伪倾斜柔性掩护支架采煤法 、 5、走向长壁采煤法 、
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96年到外地学习伪倾斜金属柔性掩护支架采煤法，柔性掩护支架采 煤法是开采急倾斜煤层的较好的一种方法。优点是：工人在掩护支架下 作业比较安全，劳动条件较好。回采工作面工序简单，取消了单体支护 和采空区顶板管理。减轻了工人劳动强度，减少了作业人员，降低了材 料消耗。但是伪倾斜金属柔性掩护支架采煤法，适用条件是煤层赋存稳 定，倾角大于55°，煤层厚度在1.8—4.0米。当煤层倾角小于50度时支 架下放有困难。林盛煤矿煤层在30～50度倾角的煤层赋存量较大，占总 储量的（70）%，急倾斜中厚煤层赋存量较小（只有12煤层）。由于伪倾 斜金属柔性掩护支架采煤法受煤层条件限制，煤层倾角在55度以上的中 厚煤层，选择伪倾斜金属柔性掩护支架采煤法。 沈煤集团林盛煤矿在开采大倾角煤层（煤层倾角在30～50度之 间）最终选择走向长壁后退式采煤法，使用单体液压支柱进行支护。在 大倾角煤层工作面遇地质构造，煤层倾角突然增大我们采取长壁、柔性 联合支护的方式开采。通过不断的学习和总结，已经摸索出适合林盛煤 矿煤层条件的支护形式和采煤方法。保证了安全生产。
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四、沈煤集团林盛煤矿大倾角煤层长壁工作面开采
85年沈煤集团林盛煤矿引进了单体液压支柱，在12煤、7煤缓倾斜长壁回采 工作面试采成功后，所有的缓倾斜采煤工作面全部使用单体液压支柱支护。取消 了采煤工作面摩擦支柱和木支柱支护。在生产实践中通过对单体液压支柱支护的 特性了解、掌握了单体液压支柱的特点：1）单体液压支柱是用高压液体作为动 力的一种支柱，支柱初撑力决定于泵站的泵压，所以支柱初撑力较大可达到 18Mpa（摩擦支柱初撑力是靠人工手动油压升柱器来达到，支柱初撑力的只能达 到30KN）。支柱初撑力大提高了对顶板的支撑能力。特别在工作面初采期间，支 柱初撑力大，能有效的防止顶板离层而导致出现推垮型冒顶事故的发生。2) 单 体液压支柱是基本恒定的工作阻力，当工作面正常开采时顶板压力增大时，单体 液压支柱工作阻力随着增大。当达到额定工作阻力（28～30吨）时，支柱的安全 阀开启支柱沉缩，工作阻力略有下降，安全阀又重新关闭，工作阻力又有所上升， 安全阀又重新打开，如此往复，保证了单体液压支柱工作阻力，同时单体液压支 柱又能随顶板的下沉而下缩，这一特性有效的降底了顶板下沉量。单体液压支柱 由于工作阻力大，在工作面切顶线侧做切顶支柱非常好，有效的把顶板沿采空区 方向切落。根据这一特性我们又将单体液压支柱引入到大倾角工作面中试用。
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大倾角长壁工作面开采选择采煤方法为走向长壁后退式、放炮落煤。顶板管 理为全部垮落法。工作面支护选择DZ14-14/100型、DZ16-16/100型、DZ2222/100型DZ25-25/100型单体液压支柱与HDJA-1000型铰接顶梁配套支护。（泵站 对单体液压支柱供乳化液，泵站为WRB-100型乳化液泵站，它由两台泵组和一台 乳化液箱组成，一台泵组工作，另一台泵组备用。）工作面支柱排距1米，柱距 0.5米。支护方式：3～4排支柱管理顶板，支柱为齐梁齐柱悬臂对称布置如图。 工作面上、下出口采用DZ25-25/100型单体液压支柱，HDJA-1000铰接顶，超 前工作面煤壁外20m范围内棚梁下加打双棚支护。 出煤铺设塑料跑槽出煤，工作面抓煤层顶底板开采。
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三、沈煤集团林盛煤矿急倾斜煤层采煤的开采历史
（一）沈煤集团林盛煤矿井田地质状况 林盛煤矿井田地质状况
沈煤集团林盛煤矿于1981年12月25日正式建成投产，设计年生产能 力90万吨，2006年核定生产能力120万吨，目前实际年产量120万吨。井田 煤质牌号为气煤、肥煤，其中肥煤占90%，气煤和焦煤占10% 。林盛煤矿 隶属于沈阳煤业（集团）有限责任公司，位于沈阳市苏家屯区林盛堡镇。 Your Text here Your Text here 矿井井田面积为27平方公里。林盛煤矿井田在构造单元上位于辽东台背斜 与下辽河凹陷之过渡带内，林盛堡向斜的北端，全井为一不对称的倾伏向 斜构造，轴向为北北东向，倾向西南，其西翼倾角较缓，一般为20°～ 40°，东翼倾角较陡,从北向南由20°～45°～55°～70°。井田煤层为 14层煤，矿井可采煤层为3煤、5煤、7煤、12煤。其中7煤、12煤为主采煤 层，3煤、5煤为局部可采煤层，煤层厚度：3煤、5煤、7煤为薄煤层，其 中3煤煤层厚度不均，煤质较好，12煤为中厚煤层。 矿井分东西翼开采，目前煤层已开采到-735水平，开延工程已掘到 -800水平。
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二、急倾斜煤层构造的主要特点
特点1、急倾斜煤层赋存状态是由煤层水平成层状态变化而 来，经历了较大的或多次的地质构造变化。因此，急倾斜煤 层地质构造复杂，煤层赋存不稳定。 特点2、急倾斜煤层顶板受力分析，由于煤层倾角大，顶板 垂直层面的重力被分解为沿顶板倾斜方向的下滑力，顶板法 线方向的分力。煤层倾角越大，沿倾斜方向的下滑力越大， 而垂直层面方向的作用力越小。因此，作用在工作面支架上 的压力变小，支架的稳定性降低，容易倾倒。由于倾角大， 垂直层面的作用力变小，在顶板岩性相同时，急倾斜煤层的 顶板比缓倾斜煤层顶板难于冒落，冒落步距会增大。由于沿 倾斜方向的作用力增大，底板岩层的稳定性降低。为此在开 采急倾斜煤层时，不仅顶板会发生移动和冒落，而且底板也 可能发生移动滑底。
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84年又选择了仓储采煤法，这种采煤 方法的特点是，在区段范围内沿走向以一 定宽度，划分成若干仓房。在每个仓房内 有一个沿走向布置仰斜推进的工作面，采 落的煤就暂时贮存在工作面下面的采空区 内，临时支撑顶板，待这个仓房采完后， 再把贮存的煤全部放出，见图2，这种采 煤方法适合于顶板岩石坚硬，能暴露较大 面积而不跨落，底板平整稳固不滑脱；煤 层倾角在45°以上，最好在50°（小于 50°时，放仓比较困难）；煤层厚度1～3 米，厚度过大时，回收率很低，煤质不易 保证。厚度过小时，放仓也有困难。另外， 对煤质要求坚硬， 层理、节理不太发育， 不易自燃，煤层瓦斯含量低，无淋水等条 件，而林盛煤矿煤层条件与上述要求正相 反，煤层层理、节理发育，易自燃（煤的 Text 1 Tet 2 发火期1～3个月），煤层瓦斯含量较大。 自从选择了仓储式采煤法后受通风限制， 易发生瓦斯事故， 94年取消了仓储式采 煤法。 同年又选择了水采方法，因为一次性 投资大，回收较低，95年取消了水采方法。
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走向长壁后退式采煤工艺 流程为：打眼—装药—铺槽— 放炮—放货—临时支柱—扫 货—支柱—放顶。 工作面出货；炮后煤在塑 料跑槽内下滑到运输顺槽刮板 溜子上，在工作面倾角较大段， 煤沿着工作面底板自行滑落。 回柱放顶；使用3.0吨回 柱器由下往上分伙分段进行回 柱放顶。
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急倾斜煤层开采现状
急倾斜煤层构造的主要特点 沈煤集团林盛煤矿急倾斜煤层采煤的开采历史
沈煤集团林盛煤矿大倾角煤层长壁工作面开采
大倾角长壁工作面开采存在的主要问题和关键技术处理 结论
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一、急倾斜煤层开采现状
国内急倾斜煤层储量和产量均占4%左右，由于急倾斜 左右， 国内急倾斜煤层储量和产量均占 左右 煤层倾角大、地质条件复杂等因素影响。 煤层倾角大、地质条件复杂等因素影响。急倾斜煤层采煤机 械化的发展远较缓倾斜煤层缓慢，因此， 械化的发展远较缓倾斜煤层缓慢，因此，国内急倾斜煤层目 前仍以炮采为主，主要的采煤方法：倒台阶式采煤法； 前仍以炮采为主，主要的采煤方法：倒台阶式采煤法；仓储 采煤法；钢丝绳锯采煤法；伪倾斜柔性掩护支架采煤法； 采煤法；钢丝绳锯采煤法；伪倾斜柔性掩护支架采煤法；走 向长壁采煤法…等 向长壁采煤法 等。沈煤集团林盛煤矿在开采大倾角煤层同 时不断探索急倾斜煤层开采支护技术，经过多年的开采经验， 时不断探索急倾斜煤层开采支护技术，经过多年的开采经验， 结合本矿煤层地质实际情况， 结合本矿煤层地质实际情况，最终选择了走向长壁后退式采 煤法。 煤法。当工作面遇地质构造煤层倾角突变采取长壁柔掩联合 采煤。 采煤。
小区段内煤层倾角在30—50度之间变化，当倾角超过45 度之间变化，当倾角超过 小区段内煤层倾角在 度之间变化 度时，为急倾斜煤层。 度时，为急倾斜煤层。大倾角煤层开采回采效率和资源回收 率都很低。因此， 率都很低。因此，大倾角煤层开采一直是采煤工作者重点研 究的课题。近年来， 究的课题。近年来，沈煤集团林盛煤矿重点研究了对大倾角 煤层开采这一课题，并在30～ 度倾角的煤层工作面采取 煤层开采这一课题，并在 ～50度倾角的煤层工作面采取 走向长壁后退式开采，通过详细掌握地质条件、 走向长壁后退式开采，通过详细掌握地质条件、认真分析技 术关键、合理选择配套支柱、采取一系列防滑、 术关键、合理选择配套支柱、采取一系列防滑、防倒和顶板 控制以及伪斜开采等措施， 年以来， 控制以及伪斜开采等措施，自2002年以来，采煤工作面没 年以来 有发生过事故，实现了安全生产，回采率、 有发生过事故，实现了安全生产，回采率、生产效率分别得 到了提高。 到了提高。 关键词: 关键词 急倾斜 薄及中厚煤层 单体 炮采
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特点3、急倾斜煤层工作面采下的煤块和垮落的矸石会沿底 板自动下滑，简化了工作面的装运工作。但下滑的煤块和矸 石容易冲倒支架，砸伤人员，给安全生产带来不利因素。 特点4、采空区管理，采空区垮落的矸石自动向下滑滚把采 空区下部空间充填起来，对顶板起着自然支撑作用，在短期 内，离工作面较近的采空区老顶不会折断。所以急倾斜工作 面在正常开采期间一般不出现明显的周期来压现象。 特点5、急倾斜煤层的落煤和支护机械化要比缓倾斜煤层困 难的多，要考虑到机械化采煤支架稳定性和防倒防滑问题， 增加了机械化采煤的难度。
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大倾角煤层开采、 大倾角煤层开采、单体液压支柱炮采技术 内容提要: 大倾角煤层开采，煤层倾角变化无常， 内容提要: 大倾角煤层开采，煤层倾角变化无常，一个
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三、沈煤集团林盛煤矿急倾斜煤层采煤的开采历史
沈煤集团林盛煤矿在开采倾斜、 沈煤集团林盛煤矿在开采倾斜、急倾斜 煤层的方法主要经过了以下阶段： 煤层的方法主要经过了以下阶段： 1、倒台阶采煤法 、 2、 2、仓储式采煤法 3、水力采煤法 、 4、伪倾斜柔性掩护支架采煤法 、 5、走向长壁采煤法 、
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96年到外地学习伪倾斜金属柔性掩护支架采煤法，柔性掩护支架采 煤法是开采急倾斜煤层的较好的一种方法。优点是：工人在掩护支架下 作业比较安全，劳动条件较好。回采工作面工序简单，取消了单体支护 和采空区顶板管理。减轻了工人劳动强度，减少了作业人员，降低了材 料消耗。但是伪倾斜金属柔性掩护支架采煤法，适用条件是煤层赋存稳 定，倾角大于55°，煤层厚度在1.8—4.0米。当煤层倾角小于50度时支 架下放有困难。林盛煤矿煤层在30～50度倾角的煤层赋存量较大，占总 储量的（70）%，急倾斜中厚煤层赋存量较小（只有12煤层）。由于伪倾 斜金属柔性掩护支架采煤法受煤层条件限制，煤层倾角在55度以上的中 厚煤层，选择伪倾斜金属柔性掩护支架采煤法。 沈煤集团林盛煤矿在开采大倾角煤层（煤层倾角在30～50度之 间）最终选择走向长壁后退式采煤法，使用单体液压支柱进行支护。在 大倾角煤层工作面遇地质构造，煤层倾角突然增大我们采取长壁、柔性 联合支护的方式开采。通过不断的学习和总结，已经摸索出适合林盛煤 矿煤层条件的支护形式和采煤方法。保证了安全生产。