倾斜长壁采煤法和急倾斜采煤法

8
水平
11
采空区
10
34 5 6
10 12 采空区
7
13
5m
15
-250 水平
2
1 采区回风石门； 2采区运输石门； 3运料眼； 4溜煤眼； 5 行人眼； 6区段回风巷； 7区段运输巷； 8 初采斜巷； 9收作眼； 10架尾移动轨迹线；11架头移动轨迹线； 12采煤工作面； 13溜煤小眼； 14永久封闭墙；15
第三200m节伪倾斜柔性掩护支架采煤法
9 9一、伪斜柔性掩护支架采煤法
8
8
采面呈直线伪斜布置，沿走向推进，并用柔10 性
掩护支架隔采离空采区 空区，工人在掩护支架下采煤
6
10 12 采空区
1、采区巷道7布置 5m
13
15
2、采面布置
伪倾斜柔性掩护支架采煤法
200m
10m 10m
1
14 9 9
8
Hale Waihona Puke Baidu
-140
Ⅰ
Ⅱ
Ⅲ 2
1
3
α Ⅰ
三、 采煤工艺
掩护支架的安装
位置：回风平巷工作面上出口前方15 m
扩巷：将回风巷扩宽到煤层顶底板
运料：柔性掩护支架的全部材料运至工作面回风平巷
挖地沟：在上出口前方的底板开挖地沟
地沟底部最小宽度不小于0.8 m，并铺设搪瓷溜槽。
安装支架：
5m
1
>15m
3.5m 3
8m
3
6
4 2
30o
2、通风：1 — 7 — 4 — 3
I
3 —5 —2
3
3、 运料：1 — 5 — 3
5
小绞车（置巷道一侧）多级上运； 5 4
无级绳上运
2
1
6
I
7
二、倾斜长壁采煤系统分析
（一）仰斜开采与俯 斜开采
1、仰斜开采 — 采 面沿倾斜从下向上推 进采煤。
适用：顶板稳定， 煤质较硬；顶板淋水 大；煤易自燃需注浆；
•采面上下或左右出口必须各与一条回巷道相 连，用于运输及通风等； •采出的煤平行于煤壁运出采场； •随采煤推进，必须有计划地处理采空区。
作业题：
• 1、试述倾斜长壁工作面采煤工艺特点？ • 2、仰斜、俯斜开采的适用范围条件是什么？ • 3、绘图说明单一薄及中厚煤层倾斜长壁采
煤法的巷道布置图，说明掘进顺序、运输和 通风系统？
β
sinβ=
l 1 ×sin α l
2
cosφ= l 1 l
2
sinβ= cosφ ×sin α cosφ =sinβ/sinα
俯伪斜走向长壁分段水平密集采煤法
2、采煤系统
3、采煤工艺
正常支护 — 金属支柱加 铰接顶梁，35排
密集支柱 —密集支柱 （点柱）沿倾斜45m，支 柱间距0.20.3m，每排密 集支柱沿走向长约46m， 随面前移前添后回
（二）单工作面与双工作面
1、单工作面布置 炮采、普采、综采均可。 2、双工作面（两面三巷，面可等长）
普采、炮采。 如用综采，两面不同采，共用煤仓。
主要优点：减少一条巷道，
一套设备。
I 3
5
5
4
2
1
6
I
7
（三）前进式、后退式与混合式
根据倾斜长壁采面推进方向与主要水平大巷 的相互位置， 前进式： 后退式：混合式： 视“井田边界”为前，主要水平大巷为 “后”。
（4）通风系统简单，风路短，通风构筑物减 少约1/3。
倾斜长壁采煤法优点
（5） 对某些地质条件的适应性强，如： 倾向断层 — 可沿断层面布置； 淋水大 — 仰斜开采； 瓦斯大 — 俯斜开采； 片帮严重— 俯斜开采。 （6） 技术经济效益显著 采面单产增加，巷道掘进率降低 采出率增加，工效（t/工）提高 。
采煤工艺特点
2、俯采
1）水流入采面，工作条件差；
2）顶板相对稳定；
3）煤壁相对稳定，但装煤效
果变差；
α (a)
α (b)
3）机组不稳定，易掉道。
四、倾斜长壁采煤法评价及适用条件
（一）评价
1、优点 （1）巷道布置简单，巷道掘进及维护费低， 投产快。巷道掘进工程量少15%，相应工期短。 （2）运输系统简单，占用设备少。运输设备 及辅助人员可减少30。 （3）回采巷道沿煤掘进，易固定方向，采面 可等长布置，利于生产管理。
急倾斜煤层开采的一般特点
5、机械化采煤一般比较困难 6、急倾斜煤层采矿工程图采用 采矿工程立面图、层面图Ⅰ、剖面图
Ⅰ-Ⅰ
8
7
7
8 7
6
3 1
6
6
5
5 4
2
3
9
2
1
1
Ⅰ
Ⅰ-Ⅰ 8
7
6
5 2 9
1
急倾斜煤层开采的特点
1、矿井多采用立井多水 平集中运输大巷和采区 石门开拓方式
采区用一组真倾斜上山（眼）布置方式
第二节伪斜长壁采煤法
一、俯伪斜走向长壁分段水平密集采煤法
1、特点： 采面呈伪斜直线布置， 沿走向推进；水平分段 密集切顶、档矸、隔离 采空区与采面工作空间； 采面分段爆破采煤，煤
β
自溜。
—工作面线与水平面夹角，一般为30° 35°
俯伪斜走向长壁分 段水平密集采煤法
φ l1
α
l 2 β
l 1 ×sin α=l2 × sinβ
倾斜长壁采煤法和 急倾斜煤层采煤法
第一部分 倾斜长壁采煤法 倾斜长壁采煤法 回采工作面沿煤层走向 布置，沿倾斜（仰斜或俯斜）推进采煤。 或 长壁工作面沿倾斜推进的采煤方法。 我国该法采煤量占总产量的12%以上
3
一、单一倾斜长壁 采煤法采煤系统
（一）巷道布置特点： 5
1、巷道名称：
2
1
6
7
1
2
II
•工作面布置
3.0m 0.9m
（1）采面参数 台阶长15 20m
2
8
Ⅱ
Ⅱ
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：
7 2.4m
6
错距为5 6m，台阶较短：12m
Ⅱ-Ⅱ
15.0m 45.0m
采面下部：
1700
5 800
超前平巷
3400
煤柱4 5m
3
8
4
5.0m
超前下台阶2 3个
4
cm0601
I 3 5
4
6
I
7
3
2、巷道布置特点：
1）两大巷沿煤层走向布置于阶段同一侧。 2）分带斜巷沿煤层倾斜方向掘进 3）采面沿煤层走向布置，对拉采面
I 3
5
4
2
1
6
5
6
7
1
2
II
4
3
cm0601
I
7
（二）掘进顺序：
1、原则： 2、顺序：
I 3
5
5
4
2
1
6
I
7
（三）生产系统
1、运煤：3 — 4— 6 — 1
61 2
a 54
3
仰斜开采与俯斜开采
2、俯斜开采 — 采面沿 倾斜自上向下推进采煤。
适用：煤厚， 大，
a
煤松软易片帮，CH4大。
5
当 5 仰斜与俯
4
斜相结合的形式。
6
1
2
仰斜开采与俯斜开采
当 5 仰斜与俯斜相结合的形式。
a
5
4
661
1
a 54
22
3
阳泉一矿
, M=1.6m； CH4 40m3/dt； 采面长180m； 斜长1070m。
倾斜长壁采煤法缺点
2、缺点 （1）长距离倾斜巷道辅运和行人困难； （2）当前采掘运机械设备不完全适应倾斜长 壁的要求； （3）大巷装车点多，可设带区，共用一个煤 仓。 阳泉一矿：4个分带共用一煤仓； 二道河子矿：5个分带共用一煤仓。 （4）下行回风 — 注意监测。
（二）倾斜长壁采煤法适用条件
（1） 煤层，效果最好。 （2）采取一定技术措施，可适用于12 17 的煤层。 （3）可据地质构造的特点采面呈伪斜布置。 （4）不同采深、围岩特性、沼气涌出量及水 涌出量均可采用倾斜长壁开采 。 （5）据不同倾角，同一矿井亦可采用倾斜长 壁和走向长壁配合开采。
急倾斜煤层开采的一般特点
2、采下的煤和垮落矸石会自动下滑 — 简化煤的运输；带来不安全因素 3、采煤工作面行人，运料及操作等各工序 均较困难
急倾斜煤层开采的一般特点
4、 顶板沿倾斜方向的分 力增大，垂直于层面方向的 分力减小，矿压显现缓和， 同时引起： • 工作面支架不稳定； •底板岩层稳定性下降； •顶板、底板均会滑动
溜煤眼。
5.0m
5.0m
1
3.0m 0.9m
•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
1700
2
8
Ⅱ
Ⅱ
7 2.4m
6
Ⅱ-Ⅱ
5 800
3400
3
8
4
15.0m 45.0m
5.0m
5.0m
5.0m
1
倒台阶采煤法
•评价及适用 缺点：工艺多，操作复杂，劳动强度大，支 护技术要求高；坑木耗量大；煤尘大，安全 性差；技术经济指标低。 目前应用少，由俯伪斜走向长壁分段水平密 集采煤法逐渐替代。 适用：厚度小于2m，不能采用其它采煤法开 采的急倾斜煤层。
（三）倾斜长壁与走向长壁采煤法的异同
1）倾斜长壁法取消了采（盘）区巷道，设带 区和分带，巷道少。 2）采面布置及推进方向不同。 3）采煤工艺具有不同特点，倾斜长壁 — 仰 采或俯采。 4）属于壁式体系采煤法，具有共同点： •连续开采，产量高、效益好； •采面长一般100200m左右；
倾斜长壁与走向长壁采煤法的异同
采煤工艺
掩护支护调斜
将掩护支护调斜成伪斜工作面，倾斜角为25
采区用一组伪倾斜折返上山（眼）布置方式
Ⅰ
8 7
Ⅰ-Ⅰ 8
7
5
2
4
6
6
3
5 4
5 2
3
2
91
1
Ⅰ
2、采区用一组上山 眼的布置方式，或 用伪斜折返上山。
1
1-运输石门，2-溜煤眼 3-运料眼，4-行人眼 5-回风石门
急倾斜煤层开采的特点
3、采区一般不设上、Ⅰ中部车场，设下部车场 4、采煤方法多样
三、急倾斜煤层采煤法的发展
解放前
急倾斜煤层采煤法的发展
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
伪倾斜长壁
伪倾斜柔性掩护支架
（20世纪80年代） 采煤（1965年）
水平分段放顶煤（20
世纪80年代后期）
Ⅰ
1、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
多台小绞车；
无极绳运输； 单轨吊；
I 3 5
卡轨车、齿轨车
5
4
2
1
6
I
7
三、采煤工艺特点
1、仰采
1）水自流入采空区；
2）煤壁稳定性差；
α
2）顶板稳定性差，临界角8 ；
(a)
3）当 时，采煤机偏离煤壁，减少截深
输送机，煤滚入下侧，易断链。
4）当 时，采煤机不稳定，易翻倒。
措施：输送机设下部三角架，调平。
评价及适用条件
主要问题
•支回柱的工作量仍很大，
•分段密集支柱下方的“三 角区”通风条件较差，易积 聚瓦斯。
•煤层顶板有淋水时，劳动
β
环境比较差。
4、评价及适用条件
适用条件 倾角４０°以上， 顶板中等稳定，采高不超过 ２ ｍ的低瓦斯煤层
β
或不宜使用伪倾斜柔性掩护 支架采煤法的急斜薄及中厚 煤层。 可替代倒台阶采煤法。
2 4
3
1
Fig.9 — 1(3b) （b），不 设分带煤柱
（四）主要巷道类型
1）回采巷道 2）水平大巷
I 3 5
3）联络巷
5
4
4）硐室
2
1
6
I
7
倾斜长壁取消了采（盘）区上（下）山巷道。
布置方式 ：井筒—井底车场—主石门— 水平大巷—回采巷道。
（五）运输系统
1）运煤 — 胶带机
2）辅运 — 运送物料困难，长距离斜巷
二、柔性掩护支架结构
平板型 工字钢，钢丝绳，荆笆，压木，撑木
钢梁：比煤厚小0.3～0.5 m的直钢梁 平行排列，每米宽度排放3～５根。 钢丝绳： 2 ～5根钢丝绳，直径22～43.5 mm 钢夹板和螺栓将钢梁联成整体。
柔性掩护支架结构
八字形掩护支架 适用： M =1.3 1.6m 增加高度0.3 0.5m 淮南李一矿
采煤工艺
掩护支架的安装 扩巷、挖沟、安装掩护支架
１顶板；２底板；３地沟；４钢梁；５钢丝绳； ６竹笆；７压木；８垫木；９撑木
5m
1
8m
4 2
30o
采煤工艺
>15m
3.5m 3
3 6
7
拆除支架 煤柱冒落或放炮崩落 掩护支架上面有２～３ ｍ厚的煤、矸垫层 支架安装长度超过１５ ｍ，并冒好矸石垫层以后， 即可调整支架下放 由水平状态逐步调斜下放成２５°～３０°的夹角
采面前进式、后退式与混合式回采
1、前进式— 回采工作 面从大巷向井田边界方 向推进采煤。
2、后退式— 回采工作 面从井田边界向主要水 平大巷方向推进采煤。
2
4 3
1
Fig.9 — 1(a3) （a） 示，设分带煤柱；
采面前进式、后退式与混合式回采
3、 混合式（ 往 复式）— 前进式 与后退式回采相 结合。
第二部分 急倾斜煤层采煤方法
第一节 采煤方法发展及围岩破坏特征 第二节 伪斜长壁采煤法 第三节 伪倾斜柔性掩护支架采煤法
第一节 采煤方法发展及围岩破坏特征
一、一般特点 急斜煤层开采的特点均由煤层倾角增大引起 1、地质构造复杂，煤层赋存不稳定 煤层由原水平状态，经过多次地质变动，变成 急斜煤层。 地质构造复杂；煤层不稳定； 在尺寸相同、煤层数目相同的井田内，煤的储 量相对下降。
β
破煤 采面分段爆破一 般由下向上 装煤 由一般由上向下， 装入搪瓷溜槽
分段水平密集
4、评价及适用条件
优点 •减少了煤、矸的下滑速度，有 利于防止冲倒支架和砸伤人员。
•工作条件得到改善。
β
•工作面有效利用率比台阶采煤法高，单产高 。
•分段走向密集切顶、挡矸，可减少支柱的损 耗量及维修工作量。
•较好的技术经济效果