急倾斜煤层综采关键技术与装备.pptx

（二）急倾斜综采面区段半充填煤柱留设及充填技术
区段煤柱宽度与煤层倾角、采高关系
➢当煤层倾角大于60°时，区段煤柱宽度受倾角影响急剧增大，煤 柱宽度与工作面采高基本上呈线性正比关系。 ➢新铁煤矿合理区段煤柱宽度应大于13m，现场实际留设煤柱尺 寸为10m偏小，实际开采过程中曾出现煤柱失稳引起工作面支架 压架，回风巷变形破坏严重，造成巷道围岩控制困难。
液压支架选型要求： （1）安全防护装置——保障人员设备安全 （2）高初撑力——控制复合顶板离层 （3）电液阀——移架速度快、提高支架稳定性 （4）调架及防滑防倒装置——提高支架稳定性 （5）高阻力侧护装置——提高支架稳定性、利于设备回撤 （6）与刮板输送机间的铰接装置——提高刮板输送机稳定性
林州重型机械公司研制了 带电液阀的ZQY3600/12/26型 液压支架，支架工作阻力为3600kN、初撑力3092kN，配有防矸 装置、防滑防倒装置、调架装置、高阻力侧护装置、斜拉装置、 单体戗柱的受力支撑点。
（一）急倾斜综采面覆岩变形破坏机理 急倾斜煤层开采覆岩运动一般规律
➢直接顶垮落后，冒
上覆变形 较小区域
落矸石在自重作用下，
向工作面下部滑落；
工作面下 部离层区
➢覆岩破断范围集中
上区段煤柱 发生变形
工作面中上部老顶首 先发生破段位置处
冒落矸石对工作 面下部有效充填
在工作面中上部。
急倾斜煤层开采的覆岩运动规律模拟
急倾斜工作面区段煤柱变形失稳后，将引起本工作面和上方 已采工作面老顶失稳，造成工作面大面积来压，上部采空区中水 和瓦斯等有害气体溃入工作面，引发灾害性事故。
煤柱失稳后形成 冒落漏斗
已回采工 作面采空 区
破断岩块之 间的相互咬 合
煤柱变形 失稳
区段煤柱失稳后顶板冒落特征
（二）急倾斜综采面区段半充填煤柱留设及充填技术
（一）急倾斜综采面覆岩变形破坏机理
工作面倾角对急倾斜工作面围岩应力分布的影响
随着煤层倾角的增大，采空区顶底板围岩中垂直应力减小，剪 切应力增大，角度越大，顶底板围岩受剪切破坏的可能性越大、 工作面支护设备和区段煤柱的稳定性降低。
（二）急倾斜综采面区段半充填煤柱留设及充填技术
急倾斜工作面区段煤柱变形破坏特征
人行道挡矸装置设计
（三）急倾斜综采面支架研制与设备配套
（三）急倾斜综采面支架研制与设备配套
（二）急倾斜综采面区段半充填煤柱留设及充填技术
区段煤柱巷旁充填技术研究
➢巷旁充填参数确定
充填宽度：巷旁充填体上部沿顶板
注浆充填体
充填体结构特征
宽度为4m，下部沿底板宽度为7.5m； 充填体强度：5MPa； 充填材料配比：42.5普通硅酸盐水 泥：水：砂：碎石=1:0.5:2:2； 充填设备：充填泵型号为HBGS6013-90灌浆泵，充填泵安装在皮带道 距工作面切眼300m处，充填管路采 用5英寸无缝钢管。
（二）急倾斜综采面区段半充填煤柱留设及充填技术
巷道支护
49上
顶板用三排预应力树脂锚索联
煤
合铁网及钢带支护，间排距1.0m；
砂
岩
两帮结合顶板一根锚索与帮部两
炭 页
岩
根锚杆加铁网形成帮部煤体与复
合顶板全封闭的刚柔支护，间距
49下煤
1.0m。
回采巷道支护图
（三）急倾斜综采面支架研制与设备配套
急倾斜综采面支架研制
急倾斜煤层综采关键技术
➢ 新铁煤矿主采煤层，煤厚1.7m，倾角58~62°、平均60°， 复（合1）顶急板倾条斜件综、采工面作覆面岩长变84形m破。坏机理 （2）急倾斜综采面区段半充填煤柱留设及充填技术 （3）急倾斜综采面支架研制与设备配套 （4）急倾斜综采面“三机”设备动态稳定控制 （5）急倾斜综采面设备安撤技术
挡矸插板 千斤顶
挡矸板千 斤顶
人行道挡
矸装置
机道人行道间挡矸装置设计
（三）急倾斜综采面支架研制与设备配套
3） 人行道挡矸装置 人行道挡矸装置兼做人员作业平台，处于常开状态：
➢ 防止人行道有煤块、矸块飞起伤人和设备。 ➢ 可以作为采煤机司机、液压支架司机的工作平台。 ➢ 人员通过工作面时，可以借助挡矸板进行攀爬。
（二）急倾斜综采面区段半充填煤柱留设及充填技术
➢充填工艺
49下# 右六片
注浆挡板
充填体
锚索
2寸白塑料管
工作面充填平面图
20m超前支护
工作面割完煤移支架过程中保留靠近工作面充填体上侧的支架
不移架，在排头支架后方形成充填空间，在充填空间内铺充填
袋与充填隔板，在充填袋上方预先放置厚木板，在短时间内起
到缓冲顶板下沉作用，工作面每推进两个循环充填一次。
L1 L
L为工作面长度，M为采高，k 为碎涨系数，该工作面极易冒 落岩层为1.9m煤和粉砂岩，滞 后冒落岩层为2.4m的细砂岩和 粉砂岩，因此可得矸石充填带 宽度为57m。
（一）急倾斜综采面覆岩变形破坏机理
急倾斜工作面围岩应力分布特征
A
C
D
F
1
F
4
F
3
BF 2
L
0
m
H
Hl
M
O
L
2
L
1
急倾斜α 工作面中上部顶板中卸压范围大，岩层冒落高度大，中 下部顶板由于冒落矸石支撑作用卸压范围小，岩层冒落高度小， 造成上巷、区段煤柱围岩稳定性差，需对巷道加强支护、选择 合理区段煤柱尺寸。
（一）急倾斜综采面覆岩变形破坏机理
采空区矸石自溜充填带宽度
将直接顶分为极易冒落岩层H1和滞后冒落岩层H2 ，极易冒落 岩层随移架很快冒落，工作面上部滞后冒落岩层随着工作面的
源自文库
推进冒落并对工作面下部采空区进行充填。得出充填带宽度L1
L1
L(H1 H2 )k M H1 H2k
θ
α 采空区冒落矸石充填示意图
机道挡 矸装置
机道挡矸装置设计
（三）急倾斜综采面支架研制与设备配套
2） 机道人行道间挡矸装置 机道人行道间挡矸装置处于常开状态，只有移架时关闭，有以 下特点和作用： ➢ 隔离工作面机道和人行道，防止煤或矸石飞入人行道伤人。 ➢ 挡矸装置设有二级挡矸板（挡矸插板）。 ➢ 适应煤层厚度变化大。
挡矸板
机道人行 道间挡矸 装置 挡矸插板
（三）急倾斜综采面支架研制与设备配套
1） 机道挡矸装置 设计了刚性和柔性机道挡矸装置，每7架支架安装一套，处于 常开状态，只有采煤机通过时关闭，其作用主要有： ➢ 降低采煤机割下的煤与矸石在刮板输送机内下滑的速度。 ➢ 工作面片帮冒顶时能将煤与矸石分段阻挡在刮板槽内防止
大量冒落下的煤与矸石涌至工作面下出口。