采煤概論第十三章_急傾斜煤層采煤法

1、3/4/2022整理課件1河南理工大學(xué)采煤概論精品課程第四篇 準(zhǔn)備方式與采煤方法第13章 急傾斜煤層采煤法3/4/2022整理課件2主要內(nèi)容第13章 急傾斜煤層采煤法第一節(jié)第一節(jié) 急傾斜煤層開采特點(diǎn)急傾斜煤層開采特點(diǎn)第二節(jié)第二節(jié) 急傾斜煤層采煤方法急傾斜煤層采煤方法復(fù)習(xí)思考題復(fù)習(xí)思考題3/4/2022整理課件3第一節(jié)第一節(jié) 急傾斜煤層開采特點(diǎn)急傾斜煤層開采特點(diǎn)我國急傾斜煤層儲量豐富，分布很廣。由于急傾斜煤層傾角大，在開采上具有許多特點(diǎn)。1由于煤層傾角大，落在底板上的煤巖塊，會自動向下滑落，從而簡化了采場內(nèi)的裝運(yùn)工作。為了防止滑落的煤塊沖倒支架，砸傷人員，在技術(shù)上必須采取相應(yīng)的安全措施。2急傾斜

2、煤層中，煤炭、矸石沿傾斜方向可采用自溜運(yùn)輸，在采區(qū)中可開掘采區(qū)溜煤眼以代替緩傾斜煤層中的運(yùn)輸上山。3/4/2022整理課件4第一節(jié)第一節(jié) 急傾斜煤層開采特點(diǎn)急傾斜煤層開采特點(diǎn)圖71 采區(qū)上山眼布置1采區(qū)運(yùn)輸石門；2采區(qū)溜煤眼；3運(yùn)料眼；4行人眼；5-聯(lián)絡(luò)巷；6-區(qū)段運(yùn)輸平巷；7-區(qū)段回風(fēng)平巷；8采區(qū)回風(fēng)石門；9采區(qū)煤倉3/4/2022整理課件5第一節(jié)第一節(jié) 急傾斜煤層開采特點(diǎn)急傾斜煤層開采特點(diǎn)由于煤層傾角大，沿走向留設(shè)的煤柱容易片幫塌落，使得在采空區(qū)上方布置的煤層平巷維護(hù)困難。因此，階段平巷一般均布置在底板巖石或底板不可采的煤層中，通過采區(qū)石門與煤層進(jìn)行聯(lián)系。采煤工作面皆由采區(qū)邊界向采區(qū)石門（

3、或采區(qū)溜煤眼）方向推進(jìn)。3開采急傾斜煤層，多采用立井多水平開拓方式。由于受到技術(shù)上的限制，其水平垂高一般為100m150m。3/4/2022整理課件6第一節(jié)第一節(jié) 急傾斜煤層開采特點(diǎn)急傾斜煤層開采特點(diǎn)4開采兩個(gè)相距較近的急傾斜煤層，上層開采后，由于底板巖層移動，會使下層煤遭受破壞。因此，應(yīng)合理安排上、下煤層的開采順序。圖72 急傾斜煤層群開采順序a先采上層煤影響下層煤； b上下煤層各區(qū)段的開采順序3/4/2022整理課件7第二節(jié)第二節(jié) 急傾斜煤層采煤方法急傾斜煤層采煤方法一、倒臺階采煤法 倒臺階采煤法采區(qū)巷道布置如圖71所示，工作面沿傾斜方向呈倒臺階布置，目的在于充分利用工作面長度，使工人在各

4、個(gè)臺階階檐的保護(hù)下，多點(diǎn)同時(shí)作業(yè)。如圖73所示。圖73 倒臺階工作面支架1溜煤板；2-腳手架；3護(hù)身板3/4/2022整理課件8第二節(jié)第二節(jié) 急傾斜煤層采煤方法急傾斜煤層采煤方法工作面落煤一般用風(fēng)鎬或用炮采。落煤一般先從上隅角開始，然后逐次沿臺階面向下采。采空區(qū)處理多用全部垮落法。工作面采出的煤，沿工作面自溜，經(jīng)溜煤眼到區(qū)段運(yùn)輸巷，用輸送機(jī)運(yùn)至采區(qū)溜煤眼，下放至采區(qū)石門裝車外運(yùn)至井底車場。新鮮風(fēng)流經(jīng)行人眼、運(yùn)料眼、區(qū)段運(yùn)輸巷進(jìn)入回采工作面、然后經(jīng)回風(fēng)巷、采區(qū)回風(fēng)石門排至區(qū)段回風(fēng)平巷。工作面所需的材料、設(shè)備一般由回風(fēng)石門運(yùn)入，沿回風(fēng)巷送至工作面。下區(qū)段工作面用料，可用運(yùn)料眼中安裝的小絞車提升至區(qū)

5、段回巷道，再送至各采煤工作面。工作面長度為40m50m左右，一般由23個(gè)臺階組成。倒臺階采煤法的優(yōu)點(diǎn)是：巷道系統(tǒng)簡單，掘進(jìn)率底，采出率高，通風(fēng)方便。但是，這種采煤方法具有生產(chǎn)工藝復(fù)雜，工作面支護(hù)和頂板管理工作量大，操作不便，以及坑木消耗大，安全條件差，工作面難以實(shí)現(xiàn)機(jī)械化等缺點(diǎn)。3/4/2022整理課件9第二節(jié)第二節(jié) 急傾斜煤層采煤方法急傾斜煤層采煤方法二、正臺階采煤法在急斜煤層的階段或區(qū)段內(nèi)沿傾斜或偽斜方向布置正臺階形工作面而沿走向推進(jìn)的采煤方法?，F(xiàn)將沿偽斜方向布置正臺階工作面的正臺階采煤法又稱偽斜短壁采煤法或斜臺階采煤法。該采煤法是將一個(gè)在上下區(qū)段平巷之間的偽斜長壁工作面分為若干個(gè)短壁工作

6、面，短壁工作面呈正臺階狀布置。每個(gè)短壁工作面沿傾斜長5m左右，沿層面與走向線30夾角的偽斜方向間距為15m20m。長壁工作面沿走向推進(jìn)，始終保持沿傾斜方向的短壁工作面沿30偽斜方向推進(jìn)，見圖74所示。3/4/2022整理課件10圖74 偽斜短壁采煤法工作面布置圖1回風(fēng)石門；2運(yùn)輸石門；3工作面回風(fēng)巷；4工作面運(yùn)輸巷；5偽斜小巷；6竹笆；7膠帶擋煤板；8-支柱；9放煤插板；10溜槽3/4/2022整理課件11第二節(jié)第二節(jié) 急傾斜煤層采煤方法急傾斜煤層采煤方法短壁工作面上方利用木支柱、竹笆護(hù)頂使假采空區(qū)冒落矸石形成的墊層構(gòu)成人工頂板以隔離采空區(qū)，該人工頂板與偽斜煤壁之間為一小巷，作為短壁工作面行人

7、、運(yùn)料、通風(fēng)、溜煤的通道。短壁工作面用風(fēng)鎬落煤，采落的煤先堆積與其下部偽斜小巷的溜煤槽內(nèi)。各小巷內(nèi)設(shè)擋煤板，當(dāng)煤堆積到一定高度時(shí)，停止采煤，開始從下向上去掉擋煤板放煤。為防止煤炭竄到人工頂板上造成損失，可掛一膠皮擋煤板，使煤流落到偽斜小巷內(nèi)。采用木支柱支護(hù)，木支柱支在沿頂?shù)装宓淖o(hù)板上，排距和柱距約為0.8m1.0m。人工頂板支柱支在柱窩內(nèi)，上有短梁，支柱上仰5。短壁工作面用人工回柱，回撤工作面支柱前，先補(bǔ)人工頂板柱和加強(qiáng)支柱，再鋪上竹笆，然后按矸石堆積的斜面，由下而上，由采空區(qū)向煤壁回收支柱。并使矸石滾到新鋪的人工頂板上。放頂時(shí)短壁工作面停止生產(chǎn)，并擋住上短壁工作面的煤流，使回柱放頂與采煤交替

8、進(jìn)行。3/4/2022整理課件12第二節(jié)第二節(jié) 急傾斜煤層采煤方法急傾斜煤層采煤方法優(yōu)點(diǎn)是：工作面位于采空區(qū)下方，不會積聚瓦斯，為采空區(qū)抽放瓦斯創(chuàng)造了條件；工作面浮煤少，采出率高，減少了采空區(qū)自然發(fā)火的隱患；對煤層厚度和傾角多變化、瓦斯含量大等地質(zhì)條件適應(yīng)性較強(qiáng)；巷道布置簡單、掘進(jìn)率低。缺點(diǎn)是：短壁工作面多，溜煤相互干擾，工作面利用率低；偽斜小巷斷面小，煤塵大；落煤方法、支護(hù)設(shè)備有待改進(jìn)；片幫滑底事故仍未能完全杜絕。這種采煤方法可用于煤厚、傾角有變化或有小構(gòu)造、厚度在2.4m以下，不宜使用偽斜柔性掩護(hù)支架采煤法的急斜煤層。3/4/2022整理課件13第二節(jié)第二節(jié) 急傾斜煤層采煤方法急傾斜煤層采

9、煤方法三、水平分層及斜切分層采煤法水平分層采煤法就是把煤層沿水平面劃分成若干分層，并在每個(gè)分層中布置準(zhǔn)備巷道及采煤工作面，然后順次進(jìn)行回采，采煤工作面一般沿走向推進(jìn)。水平分層采煤法分層間的開采順序及采空區(qū)處理方法，有下行垮落法和上行（下行）充填法。我國煤礦都采用的是下行垮落法。在雙面采區(qū)的中間，沿煤層底板布置一組上山眼。采區(qū)沿傾斜分為56個(gè)區(qū)段，區(qū)段高度一般為15 m 20 m。區(qū)段內(nèi)的分層數(shù)目一般為57個(gè)，每個(gè)分層的厚度為2.2 m 2.8 m。3/4/2022整理課件14第二節(jié)第二節(jié) 急傾斜煤層采煤方法急傾斜煤層采煤方法圖75 水平分層下行垮落采煤法采區(qū)巷道布置1采區(qū)運(yùn)輸石門；2采區(qū)溜煤眼

10、；3采區(qū)行人眼；4采區(qū)運(yùn)料眼；5區(qū)段運(yùn)輸石門；6溜煤眼；7分層平巷8分層采煤工作面；9區(qū)段回風(fēng)平巷；10回風(fēng)石門圖76 斜切分層采煤法分層平巷布置1區(qū)段運(yùn)輸平巷；2區(qū)段回風(fēng)平巷（第一分層沿底板平巷）；3第一分層沿頂板平巷；4小眼；5斜煤門3/4/2022整理課件15第二節(jié)第二節(jié) 急傾斜煤層采煤方法急傾斜煤層采煤方法水平分層、斜切分層采煤法的主要優(yōu)點(diǎn)是對煤層地質(zhì)條件適應(yīng)性強(qiáng)，能適應(yīng)煤層傾角和厚度的變化，回采率較高。這種采煤法的主要缺點(diǎn)是：巷道布置和通風(fēng)系統(tǒng)復(fù)雜，巷道掘進(jìn)量大，回采工序多，通風(fēng)運(yùn)料困難，工作面勞動強(qiáng)度大，特別是水平分層工作面，人工攉煤繁重。由于這些缺點(diǎn)，這種采煤方法的產(chǎn)量、效率較底

11、，材料消耗較多。3/4/2022整理課件16第二節(jié)第二節(jié) 急傾斜煤層采煤方法急傾斜煤層采煤方法四、偽傾斜柔性掩護(hù)支架采煤法特點(diǎn)：采煤工作面成直線形，按偽傾斜方向布置，沿走向推進(jìn)；用柔性掩護(hù)支架隔離采空區(qū)與回采空間，工作人員在掩護(hù)支架的保護(hù)下進(jìn)行采煤工作。圖77 偽傾斜柔性掩護(hù)支架采煤法巷道布置1采區(qū)運(yùn)輸石門；2采區(qū)回風(fēng)石門；3采區(qū)溜煤眼；4采區(qū)運(yùn)料眼；5采區(qū)行人眼；6-區(qū)段運(yùn)輸平巷；7區(qū)段回風(fēng)平巷；8采煤工作面；9溜煤眼；10開切眼3/4/2022整理課件17第二節(jié)第二節(jié) 急傾斜煤層采煤方法急傾斜煤層采煤方法（一）采區(qū)巷道布置采區(qū)運(yùn)輸石門1通入煤層后，向上掘進(jìn)一組上山眼，布置區(qū)段運(yùn)輸平巷6、回

12、風(fēng)平巷7，在采區(qū)邊界開掘一對開切眼10，用于回采開始階段的運(yùn)輸、通風(fēng)和行人。然后即可安裝支架，進(jìn)行回采工作。正常的采煤工作面應(yīng)有2530的偽傾斜角。回采時(shí)，為了溜煤、行人、通風(fēng)和運(yùn)料，在工作面下端掘進(jìn)超前平巷，并沿走向每隔5 m左右，由區(qū)段運(yùn)輸平巷回風(fēng)巷向上開掘小眼與超前平巷貫通。工作面落下的煤，自溜至區(qū)段運(yùn)輸平巷6，再運(yùn)至采區(qū)溜煤眼3，在石門裝車外運(yùn)。新鮮風(fēng)流從采區(qū)石門進(jìn)入，經(jīng)行人眼區(qū)段運(yùn)輸平巷6，到采煤工作面。廢風(fēng)從工作面經(jīng)區(qū)段回風(fēng)巷7到采區(qū)石門2排出。 3/4/2022整理課件18第二節(jié)第二節(jié) 急傾斜煤層采煤方法急傾斜煤層采煤方法（二）掩護(hù)支架的結(jié)構(gòu)柔性掩護(hù)支架主要由鋼梁及鋼絲組成。鋼絲

13、繩沿走向布置，鋼梁沿煤層厚度布置。鋼梁與鋼繩進(jìn)行聯(lián)結(jié)。在鋼梁上部鋪設(shè)雙層荊笆，用作隔離采空區(qū)矸石和折架子時(shí)的人工假頂。這種架子結(jié)構(gòu)，其有柔性切便于控制和回收。（三）回采工作這種采煤法的回采工作，大致可分為三個(gè)階段：即準(zhǔn)備回采、正常回采和收尾工作。3/4/2022整理課件19圖78 柔性掩護(hù)支架結(jié)構(gòu)1工字鋼；2鋼絲繩；3荊笆條；4壓木；5撐木3/4/2022整理課件20第二節(jié)第二節(jié) 急傾斜煤層采煤方法急傾斜煤層采煤方法1準(zhǔn)備回采主要是在回風(fēng)平巷內(nèi)安裝掩護(hù)支架，并逐步下放成為偽傾斜工作面，為正?；夭勺鰷?zhǔn)備。2正?；夭稍谡；夭蛇^程中，除了在掩護(hù)支架下回采外，同時(shí)要在回風(fēng)平巷中擴(kuò)巷、挖地溝，加長掩護(hù)

14、支架，以及在工作面下端的順槽中拆除支架。在支架下采煤，目前主要用打眼放炮圖79 支架的安裝 3/4/2022整理課件21第二節(jié)第二節(jié) 急傾斜煤層采煤方法急傾斜煤層采煤方法3收尾工作當(dāng)工作面推進(jìn)到區(qū)段停采線附近時(shí)，在停采線靠工作面一側(cè)掘進(jìn)兩條收尾上山眼，然后加大工作面上部的下放步距，縮小工作面下部的進(jìn)尺，同時(shí)逐漸縮小工作面長度和偽傾斜角度，直至變成水平狀態(tài)（見圖710）。最后將支架全部拆除。圖710 掩護(hù)支架采煤工作面收尾3/4/2022整理課件22第二節(jié)第二節(jié) 急傾斜煤層采煤方法急傾斜煤層采煤方法偽斜柔性掩護(hù)支架采煤法與水平分層，倒臺階采煤法比較，具有產(chǎn)量高，效率高，工序簡單，操作方便，生產(chǎn)安

15、全，掘進(jìn)率底等優(yōu)點(diǎn) 。主要缺點(diǎn)是掩護(hù)支架的寬度不能自動調(diào)節(jié)，難以適應(yīng)煤層厚度的變化。因此，當(dāng)煤層厚度為1.5 m 6.0 m，傾角大于55，在一個(gè)條帶內(nèi)煤層比較穩(wěn)定的條件下，應(yīng)優(yōu)先選用偽傾斜柔性掩支架采煤法，其工作面?zhèn)蝺A角度一般不小于25，工作面長度一般為30 m 60 m，年進(jìn)度可達(dá)480 m 660 m。3/4/2022整理課件23第二節(jié)第二節(jié) 急傾斜煤層采煤方法急傾斜煤層采煤方法五、水平分段放頂煤采煤法在急斜特厚煤層中，水平分段放頂煤采煤法類似于水平分層采煤法，其差別是按一定高度劃分為分段，在分段底部采用水平分層采煤法的落煤方法（機(jī)采或炮采），分段上部的煤炭由采場后方放出運(yùn)走。這樣，各段

16、依次自上而下使用放頂煤采煤工藝進(jìn)行回采。（一）采煤系統(tǒng) (如下圖)3/4/2022整理課件24第二節(jié)第二節(jié) 急傾斜煤層采煤方法急傾斜煤層采煤方法圖711水平分段放頂煤采煤法巷道布置1主斜井；2副斜井；31650 m運(yùn)輸大巷；41700 m回風(fēng)大巷；51650 m運(yùn)輸石門；61700 m回風(fēng)石門；7開切眼；8運(yùn)輸巷；9回風(fēng)巷；10進(jìn)風(fēng)斜巷；11溜煤眼；12回風(fēng)斜巷 特點(diǎn)：分段高度大。10 m的分段高度相當(dāng)于四個(gè)水平分層的高度。由此，巷道掘進(jìn)工程量小，費(fèi)用低；減少鋪網(wǎng)工作量及其費(fèi)用。 3/4/2022整理課件25第二節(jié)第二節(jié) 急傾斜煤層采煤方法急傾斜煤層采煤方法（二）綜采放項(xiàng)煤采煤工藝特點(diǎn) 急斜煤

17、層綜采放頂煤的采煤工藝過程及其參數(shù)選擇的原則與緩斜煤層放頂煤采煤法基本相同。由于在急斜煤層中水平分段放頂煤工作面的長度受煤層厚度限制，根據(jù)我國的煤層條件，一般在以下。由此，對采煤設(shè)備有一些特殊要求。主要是要求適用于短工作面的短機(jī)身采煤機(jī)及其與之相配套使用的輸送機(jī)。液壓支架的型式并無差異，只是根據(jù)采場壓力顯現(xiàn)特征，可適當(dāng)減小工作阻力及其重量。我國生產(chǎn)有MGD150-NW型采煤機(jī)，為無鏈牽引采煤機(jī)，包括滾筒在內(nèi)，全長只有3 m。它的搖臂出軸位于機(jī)身中部，能自由回轉(zhuǎn)270。3/4/2022整理課件26第二節(jié)第二節(jié) 急傾斜煤層采煤方法急傾斜煤層采煤方法與短機(jī)身采煤機(jī)配套使用的SGI-730/90W型工作面刮板輸送機(jī)的特點(diǎn)是：機(jī)頭和機(jī)尾短而矮；在機(jī)頭和機(jī)尾的側(cè)幫上也設(shè)有齒軌。從而使采煤機(jī)能直接開到機(jī)頭或機(jī)尾上部，滾筒能割透端部，進(jìn)人巷道。這樣，采煤機(jī)可從巷道人刀，不需專開切口。采煤工藝過程為：割煤、移架、推移輸送機(jī)和放頂煤。一般割煤進(jìn)刀量為0.5 m。放煤自底板向頂板方向依次進(jìn)行，放煤