采礦學(xué)(第12章急傾斜煤層采煤方法)

1、第十二章第十二章 急傾斜煤層采煤方法急傾斜煤層采煤方法 Mining methods of steeply inclined seam 第一節(jié)第一節(jié) 采煤方法發(fā)展及圍巖破壞特征采煤方法發(fā)展及圍巖破壞特征 一、一、一一般特點(diǎn)般特點(diǎn)煤層煤層 ，急斜煤層開采的特點(diǎn)均由煤層，急斜煤層開采的特點(diǎn)均由煤層傾角傾角 增大引起增大引起 1 1、地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜，煤層賦存不穩(wěn)定、地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜，煤層賦存不穩(wěn)定 煤層由原水平狀態(tài)，經(jīng)過多次地質(zhì)變動，變成煤層由原水平狀態(tài)，經(jīng)過多次地質(zhì)變動，變成急斜煤層。急斜煤層。地質(zhì)地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜；煤層不穩(wěn)定構(gòu)造復(fù)雜；煤層不穩(wěn)定； 在尺寸相同、煤在尺寸相同、煤層數(shù)目相同的井田內(nèi)，煤的層數(shù)目

2、相同的井田內(nèi)，煤的儲量相對下降儲量相對下降。 急傾斜煤層開采的一般特點(diǎn)急傾斜煤層開采的一般特點(diǎn)2 2、采下的煤和垮落矸石會自動下滑、采下的煤和垮落矸石會自動下滑 簡化簡化煤的煤的運(yùn)輸運(yùn)輸；帶來；帶來不安全不安全因素因素3 3、采煤工作面行人，運(yùn)料及操作等各工序、采煤工作面行人，運(yùn)料及操作等各工序均較困難均較困難 急傾斜煤層開采的一般特點(diǎn)急傾斜煤層開采的一般特點(diǎn)4、 頂板沿傾斜方向的分力頂板沿傾斜方向的分力增大，垂直于層面方向的增大，垂直于層面方向的分力減小，礦壓顯現(xiàn)緩分力減小，礦壓顯現(xiàn)緩 和，同時引起：和，同時引起： 工作面支架不穩(wěn)定；工作面支架不穩(wěn)定； 底板巖層穩(wěn)定性下降；底板巖層穩(wěn)定性下降

3、； 頂板、底板均會滑動頂板、底板均會滑動 急傾斜煤層開采的一般特點(diǎn)急傾斜煤層開采的一般特點(diǎn)5 5、機(jī)械化采煤一般比較困難、機(jī)械化采煤一般比較困難 6 6、急斜煤層采礦工程圖采用立面圖或?qū)用鎴D、急斜煤層采礦工程圖采用立面圖或?qū)用鎴D 629178543216758 - 629178543216758 - 急傾斜煤層開采的特點(diǎn)急傾斜煤層開采的特點(diǎn)1 1、礦井常采用立井（斜井）多水平集中運(yùn)、礦井常采用立井（斜井）多水平集中運(yùn)輸大巷和采區(qū)石門開拓方式輸大巷和采區(qū)石門開拓方式 開采水平垂高：開采水平垂高：80 150m。 采區(qū)走向長：采區(qū)走向長：600 1000m 2 2、采區(qū)用一組上山眼的布置方式，、采

4、區(qū)用一組上山眼的布置方式，或用偽或用偽斜折返上山。斜折返上山。629178543216758 - 偽斜折返上山偽斜折返上山1-運(yùn)輸石門2-溜煤眼3-運(yùn)料眼4-行人眼5-回風(fēng)石門23415急傾斜煤層開采的特點(diǎn)急傾斜煤層開采的特點(diǎn)3 3、采區(qū)一般不設(shè)上、中部車場，設(shè)下部車、采區(qū)一般不設(shè)上、中部車場，設(shè)下部車場。場。4 4、采煤方法多樣、采煤方法多樣 三、急傾斜煤層采煤法的發(fā)展三、急傾斜煤層采煤法的發(fā)展 表表 急傾斜煤層采煤法的發(fā)展急傾斜煤層采煤法的發(fā)展 解放前解放前柱式采煤柱式采煤高落式或殘柱式高落式或殘柱式倒臺階走向長壁倒臺階走向長壁（20世紀(jì)世紀(jì)50年代初）年代初）水平分層，斜切分層水平分層，

5、斜切分層（20世紀(jì)世紀(jì)50年代年代)解放后解放后偽傾斜長壁偽傾斜長壁（20世紀(jì)世紀(jì)80年代）年代）偽傾斜柔性掩護(hù)支架偽傾斜柔性掩護(hù)支架采煤采煤（1965年）年）巷道布置巷道布置區(qū)段劃分：采區(qū)區(qū)段劃分：采區(qū)沿傾斜劃分為沿傾斜劃分為2 2 3 3個區(qū)段個區(qū)段 1、倒臺階采煤法、倒臺階采煤法（overhand step method）45.0m5.0m15 .0 m5 .0 m3 4 0 0 - 17008 0 0315.0m8453.0m20.9m762 .4 m8采面下部：超前采面下部：超前平巷，煤柱平巷，煤柱4 5m，超前下臺階，超前下臺階2 3個溜煤眼。個溜煤眼。工作面布置：工作面布置：（1

6、）采面參數(shù)：一個臺階長采面參數(shù)：一個臺階長15 20m，臺階數(shù)：，臺階數(shù)：2 4個；個； 倒臺階布置：上下臺階錯距為倒臺階布置：上下臺階錯距為2 3m，最下一個臺階：最下一個臺階： 錯距為錯距為5 6m 臺階較短：臺階較短：12m 回采工藝回采工藝 落煤落煤 風(fēng)鎬；爆破。風(fēng)鎬；爆破。裝運(yùn)裝運(yùn) 煤自溜。煤自溜。支護(hù)支護(hù) 人工，木支人工，木支柱，設(shè)頂梁、底柱，設(shè)頂梁、底梁、護(hù)身板。梁、護(hù)身板。處理采空區(qū)處理采空區(qū) 垮落垮落法或充填法。法或充填法。45.0m5.0m15 .0 m5 .0 m3 4 0 0 - 17008 0 0315.0m8453.0m20.9m762 .4 m8 評價及適用評價及

7、適用 優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：巷道布置簡單；掘進(jìn)率低；通風(fēng)系巷道布置簡單；掘進(jìn)率低；通風(fēng)系統(tǒng)簡單；采出率高；對地質(zhì)條件的適應(yīng)統(tǒng)簡單；采出率高；對地質(zhì)條件的適應(yīng)性強(qiáng)。性強(qiáng)。缺點(diǎn)：缺點(diǎn)：工藝多，操作復(fù)雜，勞動強(qiáng)度大，工藝多，操作復(fù)雜，勞動強(qiáng)度大，支護(hù)技術(shù)要求高；坑木耗量大；煤塵大，支護(hù)技術(shù)要求高；坑木耗量大；煤塵大，安全性差；技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)低。安全性差；技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)低。適用：適用：煤層賦存變化大，厚度小于煤層賦存變化大，厚度小于2m的煤的煤層。層。 第二節(jié)第二節(jié) 偽斜長壁采煤法偽斜長壁采煤法 一、俯偽斜走向長壁分段水平密集采煤法一、俯偽斜走向長壁分段水平密集采煤法 （Oblique longwall retre

8、ating on the strike with sectional horizontal breaking -off props ）b 工作面線與水平面夾角，工作面線與水平面夾角，b 一般為一般為3030 35 351 1、特點(diǎn)：、特點(diǎn)：采面呈偽斜直線采面呈偽斜直線布置，沿走向推布置，沿走向推進(jìn)；水平分段密進(jìn)；水平分段密集切頂、檔矸、集切頂、檔矸、隔離采空區(qū)與采隔離采空區(qū)與采面工作空間；采面工作空間；采面分段爆破采煤，面分段爆破采煤，煤自溜。煤自溜。2 2、采煤系統(tǒng)：、采煤系統(tǒng)：Fig、12 7示示3 3、回采工藝：、回采工藝：正常支護(hù)正常支護(hù) 金屬支柱加鉸金屬支柱加鉸接頂梁接頂梁 密集支柱

9、密集支柱 沿傾斜沿傾斜4 4 5m5m設(shè)設(shè)置一排密集支柱，一般為置一排密集支柱，一般為點(diǎn)柱，支柱間距點(diǎn)柱，支柱間距0.20.2 0.3m0.3m，每排密集支柱沿走向長約每排密集支柱沿走向長約4 4 6m6m，密集支柱隨面前移，密集支柱隨面前移前添后回前添后回采面分段爆破一般由下向上采面分段爆破一般由下向上裝煤由一般由上向下，裝入裝煤由一般由上向下，裝入搪瓷溜槽搪瓷溜槽 2 8313 5432 5m4 5。1.6m1 0 0 01 0 0 01 0 0 01 .5 m2.0m4 0 0 04 0 0 013006 0 01 0 0 01 0 0 06 0 01.3m2.0m1 . 3 m0.8m

10、4 - 5 m1 .5 m1 . 6 m1 .2 moo6 6 0 07 6 0 013001 0 m1 .2 m1000400010001000600760013001000 100010004000400013006001000 1000 6006600760013001-密集，密集，2-人字溜人字溜煤眼，煤眼，3-單邊鋼板單邊鋼板溜槽，溜槽，4-點(diǎn)柱點(diǎn)柱分段水平密集分段水平密集初采初采Fig、12 8示，示，采面正?；夭刹擅嬲；夭刹擅媸瘴膊擅媸瘴睩ig、12 8示。示。28-4635415313 534652o4 4、評價及適用：、評價及適用： 采面?zhèn)涡敝本€布置，減少了煤、矸下滑采面?zhèn)?/p>

11、斜直線布置，減少了煤、矸下滑速度，安全速度，安全 頂?shù)装迨芰Ω纳?，相對穩(wěn)定頂?shù)装迨芰Ω纳?，相對穩(wěn)定 采面利用率高，單產(chǎn)高采面利用率高，單產(chǎn)高 支柱工作量大支柱工作量大 分段密集分段密集“三角區(qū)三角區(qū)”易積易積CH4 頂如有淋水，勞動條件差頂如有淋水，勞動條件差 適用：適用： ，頂板中等穩(wěn)定，頂板中等穩(wěn)定，M 2m 第三節(jié)第三節(jié) 偽傾斜柔性掩護(hù)支架采煤法偽傾斜柔性掩護(hù)支架采煤法（ flexible shields mining in false dip ）一、采煤系統(tǒng)一、采煤系統(tǒng) 偽斜柔性掩護(hù)支架采煤法偽斜柔性掩護(hù)支架采煤法 采面呈直線偽采面呈直線偽斜布置，沿走向推進(jìn)，并用柔性掩護(hù)支斜布置，沿走

12、向推進(jìn)，并用柔性掩護(hù)支架隔離采空區(qū)，工人在掩護(hù)支架下采煤架隔離采空區(qū)，工人在掩護(hù)支架下采煤 1 1、巷道布置、巷道布置2 2、采面布置、采面布置 3 3、采煤系統(tǒng)、采煤系統(tǒng) 采空區(qū)采空區(qū)12水平水平1149988101013157345-250-14010m 10m6200m5m11二、平板型支架結(jié)構(gòu)二、平板型支架結(jié)構(gòu)6 341A 放 大1625631A241 23460 050 0110 060 0280 030 0一、一、 回采工作回采工作 準(zhǔn)備、回采、收尾準(zhǔn)備、回采、收尾1 1、準(zhǔn)備、準(zhǔn)備 將回風(fēng)巷擴(kuò)寬到煤層頂?shù)装?，從切眼外將回風(fēng)巷擴(kuò)寬到煤層頂?shù)装?，從切眼?m處挖地溝處挖地溝 在擴(kuò)寬的

13、回風(fēng)巷里安掩護(hù)支架在擴(kuò)寬的回風(fēng)巷里安掩護(hù)支架 頂板板底0.8m553947612185347621.4m1.0m 掩護(hù)支護(hù)調(diào)斜掩護(hù)支護(hù)調(diào)斜 將掩護(hù)支護(hù)調(diào)斜成偽斜工作面，斜角為將掩護(hù)支護(hù)調(diào)斜成偽斜工作面，斜角為25 30o1248m15m3.5m73635m板板-o60312頂?shù)?00380032 2、正?；夭?、正常回采 1 1）接長掩護(hù)支架）接長掩護(hù)支架 采煤采煤 溜煤眼上留巷溜煤眼上留巷拆支架拆支架 在回風(fēng)巷接長掩護(hù)支架，超過上出口在回風(fēng)巷接長掩護(hù)支架，超過上出口8 10m 2 2）采煤）采煤 炮采炮采 打眼打眼- 裝藥裝藥- 聯(lián)線聯(lián)線- 放炮（全采面一次爆破放炮（全采面一次爆破或分段爆破）

14、或分段爆破） 出煤（鋪溜槽）出煤（鋪溜槽）- 調(diào)支架等。調(diào)支架等。3 3）拆支架）拆支架 在采面下端將支架放平，并在采面下端將支架放平，并留出空間留出空間1.2m高，拆除支架高，拆除支架3 3、收尾、收尾 1） 在停采線一側(cè)掘兩條收尾上山在停采線一側(cè)掘兩條收尾上山 走向間距走向間距8 10m，用聯(lián)絡(luò)眼貫通用聯(lián)絡(luò)眼貫通 2 2）支架安裝到收尾上山處，不再接長）支架安裝到收尾上山處，不再接長 3 3）隨采煤下放前端支架，偽斜角逐漸變小，并）隨采煤下放前端支架，偽斜角逐漸變小，并拆除上端多余的支架，放平支架。拆除上端多余的支架，放平支架。 4 4）全部拆除支架）全部拆除支架 147633524 4、

15、改進(jìn)支架結(jié)構(gòu)，擴(kuò)大使用范圍、改進(jìn)支架結(jié)構(gòu)，擴(kuò)大使用范圍 八字形掩護(hù)支架八字形掩護(hù)支架 適用：適用： M =1.3 1.6m “ ”形支架形支架 適用：適用： ， 4.6m 單支撐式支架單支撐式支架 適用：適用： ； M = 1.45 4.6m 211541A3五、改進(jìn)巷道布置，減少支架拆除和安裝次數(shù)五、改進(jìn)巷道布置，減少支架拆除和安裝次數(shù) 偽斜上山工作面?zhèn)涡鄙仙焦ぷ髅娣侄纬雒悍侄纬雒?3040m2530625565m514332530。32m32413040m2535m溜煤眼工作面溜煤眼工作面分段出煤分段出煤 六、評價及適用六、評價及適用 優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)： 安全、勞動條件好；安全、勞動條件好； 巷

16、道布置簡單，掘進(jìn)率低；巷道布置簡單，掘進(jìn)率低； 工序簡單，可全天連續(xù)采煤；工序簡單，可全天連續(xù)采煤； 材料消耗低；材料消耗低； 采面較長，利于高產(chǎn)；采面較長，利于高產(chǎn)； 技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)較好。技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)較好。 14763352缺點(diǎn)：缺點(diǎn)： 支架結(jié)構(gòu)不完善，不能調(diào)節(jié)寬度；支架結(jié)構(gòu)不完善，不能調(diào)節(jié)寬度； 如有淋水，勞動條件差；如有淋水，勞動條件差； 采面僅一組工人工作，工藝待改進(jìn)；采面僅一組工人工作，工藝待改進(jìn)； 煤塵大；煤塵大； 支架拆除費(fèi)事。支架拆除費(fèi)事。 適用：適用： M= 2 6m14763352第四節(jié)第四節(jié) 水平分段放頂煤采煤法水平分段放頂煤采煤法（top slicing system o

17、f sublevel caving）ConceptConcept： 水平分段放頂煤采煤法水平分段放頂煤采煤法 在急斜煤層在急斜煤層中，按一定高度分成若干個分段。在分段的底中，按一定高度分成若干個分段。在分段的底部布置采煤工作面，先采出底部工作面的煤，部布置采煤工作面，先采出底部工作面的煤，隨即放出上部頂煤的方法。隨即放出上部頂煤的方法。 一、采煤系統(tǒng)一、采煤系統(tǒng) 窯街二礦窯街二礦 1-主斜井，主斜井，2-副斜井，副斜井，3-1650運(yùn)輸大巷，運(yùn)輸大巷，4-1700回風(fēng)大巷，回風(fēng)大巷，5-1650運(yùn)輸石門，運(yùn)輸石門， 6-1700回風(fēng)石門，回風(fēng)石門，7-開切眼，開切眼，8-區(qū)段運(yùn)輸巷，區(qū)段運(yùn)輸巷

18、，9-區(qū)段回風(fēng)巷，區(qū)段回風(fēng)巷，10-進(jìn)風(fēng)斜巷，進(jìn)風(fēng)斜巷，11-溜煤眼，溜煤眼，12-回風(fēng)斜巷回風(fēng)斜巷126+16501690+169098+1650+1690345689+170012310115二、綜采放頂煤回采工藝二、綜采放頂煤回采工藝 割煤、移架、推溜、放頂煤。割煤、移架、推溜、放頂煤。適用：采面長適用：采面長 25m。310 2337 1503630321最 小 控 頂 距80075002500630624165最 大 控 頂 距43400210040003220025007500綜采放頂煤液壓支架綜采放頂煤液壓支架綜采放頂煤液壓支架綜采放頂煤液壓支架三、滑移

19、支架放頂煤回采工藝三、滑移支架放頂煤回采工藝 滑移頂梁支架是一滑移頂梁支架是一種無底梁，由滑種無底梁，由滑移頂梁與雙作用移頂梁與雙作用液壓支柱等組成液壓支柱等組成的液壓支架。的液壓支架。采面布置采面布置（靖遠(yuǎn)局王家山礦）（靖遠(yuǎn)局王家山礦） M=56.5m， ， 采面長采面長74m，分段高，分段高6m，其中采高其中采高2m，放頂煤，放頂煤4m，炮采工藝。，炮采工藝。q工作面落煤方式：工作面落煤方式： 采煤機(jī)落煤采煤機(jī)落煤多采用爆破落煤（工作面長度短限制了采煤機(jī)的多采用爆破落煤（工作面長度短限制了采煤機(jī)的發(fā)揮，采煤機(jī)的機(jī)道較大）發(fā)揮，采煤機(jī)的機(jī)道較大）q 鋪頂網(wǎng)鋪頂網(wǎng) q 推移輸送機(jī)及推移輸送機(jī)及

20、滑移頂梁液壓支架滑移頂梁液壓支架0.8m6545320004000431437255321最 大 控 頂 距45502000644000q 工作面落煤方式：工作面落煤方式： 采煤機(jī)落煤采煤機(jī)落煤多采用爆破落煤（工作面長度短限多采用爆破落煤（工作面長度短限制了采煤機(jī)的發(fā)揮，采煤機(jī)的機(jī)道制了采煤機(jī)的發(fā)揮，采煤機(jī)的機(jī)道較大）較大）q 鋪頂網(wǎng)鋪頂網(wǎng) q 推移輸送機(jī)及推移輸送機(jī)及滑移頂梁液壓支架滑移頂梁液壓支架鋪頂網(wǎng)，伸出前伸梁，出煤鋪頂網(wǎng)，伸出前伸梁，出煤移前輸送機(jī)移前輸送機(jī)提前梁柱，準(zhǔn)備滑移前梁提前梁柱，準(zhǔn)備滑移前梁縮前伸梁，滑移前梁到位，縮前伸梁，滑移前梁到位，支前梁支柱，提后梁前支柱，支前梁支柱

21、，提后梁前支柱，移后輸送機(jī)移后輸送機(jī)提后梁后柱提后梁后柱滑移后梁到位，支后梁支柱滑移后梁到位，支后梁支柱q放落頂煤放落頂煤 到放煤步距，移架后面停到放煤步距，移架后面停推，剪網(wǎng)放煤推，剪網(wǎng)放煤剪網(wǎng)寬剪網(wǎng)寬0.4 0.5m，高，高0.8 1.0m，距頂板，距頂板1m左左右的放煤口右的放煤口放煤順序：放煤順序： 從底板一端至頂板從底板一端至頂板 依次間隔依次間隔 1#、3#、5# 2#、4#、6#放煤口不超過放煤口不超過2個個2 3輪往復(fù)放煤輪往復(fù)放煤補(bǔ)剪好放煤口補(bǔ)剪好放煤口適用：采面長適用：采面長 15mlh1h底板方向三角煤損失底板方向三角煤損失第五節(jié)第五節(jié) 倉儲式采煤法倉儲式采煤法 （Shr

22、inkage stoping mining method） 一一 、仰斜推進(jìn)的倉儲、仰斜推進(jìn)的倉儲采煤法采煤法 （一）特點(diǎn)（一）特點(diǎn)（feature） 1 1、沿走向每、沿走向每15 30m劃分為倉房，倉房的劃分為倉房，倉房的傾斜長度（區(qū)段斜長）傾斜長度（區(qū)段斜長）一般為一般為40 80m。47234567211234567 (b )(a )2 2、一般倉房間留煤柱、一般倉房間留煤柱3 3 6m 6m 3 3、倉房內(nèi)開掘一條上山、倉房內(nèi)開掘一條上山進(jìn)風(fēng)行人進(jìn)風(fēng)行人 4 4、倉房底部留小煤柱形、倉房底部留小煤柱形成放煤口成放煤口 5 5、每個倉房內(nèi)布置一個、每個倉房內(nèi)布置一個工作面，工作面呈偽傾工作面，工作面呈偽傾斜布置（便于通風(fēng)），斜布置（便于通風(fēng)），由下向上推進(jìn)采煤由下向上推進(jìn)采煤6 6、采下的煤暫時存于采、采下的煤暫時存于采面下的采空區(qū)內(nèi)，臨時面下的采空區(qū)內(nèi)，臨時支護(hù)頂板支護(hù)頂板 47234567211234567 (b )(a )7 7、倉房采完后，再把貯、倉房采完后，再把貯存的煤放出存的煤放出 （二）生產(chǎn)（二）生產(chǎn)系統(tǒng)系統(tǒng) ：（三）采煤工藝：（三）采煤工藝：炮采工藝，不支護(hù)或只設(shè)炮采工藝，不支護(hù)或只設(shè)臨時點(diǎn)柱。上部臨時點(diǎn)柱。上部4m4m煤柱煤柱回收：放倉