柱式體系采煤法(煤礦開采學(xué))課件

1、煤礦開采學(xué)資源與環(huán)境工程學(xué)院劉承論第九章 柱式體系采煤法 柱式體系采煤法基本類型1.房式采煤法2.房柱式采煤法 柱式體系采煤法的實(shí)質(zhì)是在煤層內(nèi)開掘一系列寬為57 m左右的煤房，煤房間用聯(lián)絡(luò)巷相連，形成近似于長(zhǎng)條形或塊狀的煤柱，煤柱寬度由數(shù)米至二十多米不等。采煤在煤房中進(jìn)行。煤柱可根據(jù)條件留下不采，或在煤房采完后，再將煤柱按要求盡可能采出。 留下煤柱不采的稱為房式采煤法，既采煤房又采煤柱的稱為房柱式采煤法。根據(jù)地質(zhì)和技術(shù)條件的不同，每類采煤法又有很多變化。背景及發(fā)展 80年代以前，美國和澳大利亞主要采用這種柱式體系采煤法。 但近年來，壁式采煤法在迅速增加，出現(xiàn)了長(zhǎng)壁工作面采煤，巷道仍是采用柱式采

2、煤法的多巷布置系統(tǒng)，利用煤房采出一部分煤，同時(shí)為長(zhǎng)壁工作面準(zhǔn)備出兩側(cè)平巷。這種柱式與壁式相結(jié)合的采煤法，在美國和澳大利亞有較大的發(fā)展。第一節(jié) 柱式體系采煤工藝 采煤工藝：按落煤方式的不同：一類為傳統(tǒng)的放炮落煤工藝；一類為連續(xù)采煤機(jī)采煤的工藝。目前美國和澳大利亞一般采用后者。連續(xù)采煤機(jī)采煤的工藝連續(xù)采煤機(jī)梭車轉(zhuǎn)載破碎機(jī)膠帶輸送機(jī) 工藝系統(tǒng)連續(xù)采煤機(jī)橋式轉(zhuǎn) 載機(jī)萬向接長(zhǎng)機(jī)膠帶輸送機(jī)工藝系統(tǒng)一、連續(xù)采煤機(jī)一梭車工藝系統(tǒng)適應(yīng)：薄及中厚煤層 連續(xù)采煤機(jī)主要有橫滾筒和縱螺旋兩大類。在中厚煤層中使用的都是橫滾筒。 如喬伊(J()Y)1 2CM型滾筒 寬度2.93.2 m，采煤機(jī)長(zhǎng)91 0 m，同時(shí)完成割煤與

3、裝煤工作。梭車容量一般為7-16t車高O.71.6 m，車長(zhǎng)8.O m左右橫滾筒采煤機(jī)縱螺旋采煤機(jī)連續(xù)采煤機(jī)一梭車工藝系統(tǒng) 1連續(xù)采煤機(jī)；2梭車；3轉(zhuǎn)載破碎機(jī)；4膠帶輸送機(jī)；5一錨桿機(jī)；6縱向風(fēng)障；7風(fēng)簾；8風(fēng)墻；9電源中心 為了將煤勻速送入膠帶輸送機(jī)，在輸送機(jī)前面設(shè)置了轉(zhuǎn)載破碎機(jī)，以利梭車快速卸載，并破碎大塊煤。錨桿機(jī)是系統(tǒng)中的重要設(shè)備，大多為拖電纜膠輪自行式(也有簡(jiǎn)易手提的)，打錨桿也是作業(yè)中耗時(shí)較多的一道工序，采煤機(jī)與錨桿機(jī)輪流進(jìn)入煤房作業(yè)。先采煤到一定進(jìn)度(例如6 m)，采煤機(jī)退出至另一煤房采煤，錨桿機(jī)進(jìn)入進(jìn)行支護(hù)。 這種工藝系統(tǒng)與傳統(tǒng)工藝系統(tǒng)相比，機(jī)械化程度高，大大減少了作業(yè)人員。一

4、般采用三班作業(yè)制，每班配備79人，工效較高。二、連續(xù)采煤機(jī)一輸送機(jī)工藝系統(tǒng) 這種系統(tǒng)主要用于薄煤層，在中厚煤層的使用也呈上升趨勢(shì)。這種連續(xù)運(yùn)輸系統(tǒng)克服了梭車間斷運(yùn)輸產(chǎn)生的影響，且有利于在薄煤層中應(yīng)用?？v螺旋采煤機(jī)滾筒長(zhǎng)1.2m，可鉆進(jìn)1.1m. 由于薄煤層巷道低，條件較差，為方便運(yùn)送人員、設(shè)備和材料及清掃浮煤，設(shè)一臺(tái)鏟車。 連續(xù)采煤機(jī)采煤后，若頂板不太穩(wěn)固，可先用金屬支柱臨時(shí)支護(hù)，永久支護(hù)采用金屬錨桿或樹脂錨桿，邊打錨桿邊回撤臨時(shí)支柱。一臺(tái)采煤機(jī)配備2臺(tái)頂板錨桿機(jī)，進(jìn)行頂板打眼和安裝錨桿。第二節(jié) 采煤方法特點(diǎn) 一、房式采煤法 這種采煤方法的特點(diǎn)是只采煤房不回收煤柱，用房間煤柱支承上覆巖層。 房

5、式采煤方法。主巷由5條巷道組成，盤區(qū)準(zhǔn)備巷為3條，在盤區(qū)巷兩側(cè)布置煤房，形成區(qū)段。盤區(qū)一翼前進(jìn)，另一翼后退。 區(qū)段由6個(gè)房同時(shí)推進(jìn)。房寬7 m，煤柱尺寸為8 m8 m，區(qū)段間煤柱寬為8 m，因受地質(zhì)構(gòu)造影響，房長(zhǎng)約220 m。美國某礦井采用連續(xù)采煤機(jī)一梭車工藝系統(tǒng)前進(jìn)后退 房式采煤法根據(jù)煤柱尺寸和形狀可分為很多種形式，如長(zhǎng)條式、切塊式等。但其布置方式相似。 房式采煤法適應(yīng)于頂板穩(wěn)定、堅(jiān)硬的條件，采出率可達(dá)5060%。山西西曲礦回收高壓輸電鐵塔下的煤柱，采用了房式采煤法。該礦為低瓦斯礦井，近水平煤層，平均厚度2.2 m，采用LN一800連續(xù)采煤機(jī)及其配套的10SC2240B型梭車，TD1-45型

6、錨桿機(jī)等設(shè)備。煤房寬度5 m，房間煤柱寬為15 m。采煤工作在區(qū)段內(nèi)三個(gè)煤房中交替進(jìn)行。錨桿錨桿機(jī) 二、房柱式采煤法 這種方法的特點(diǎn)是房間留設(shè)不同形狀的煤柱，采完煤房后有計(jì)劃地回收這些煤柱。 (一)切塊式房柱式采煤法 通常把45個(gè)以上煤房組成一組同時(shí)掘進(jìn)，煤房寬56 m，煤房中心距為2030 m，每隔一定距離用聯(lián)絡(luò)巷貫通，形成方塊或矩形煤柱。煤房掘進(jìn)到預(yù)定長(zhǎng)度后，即可回收煤柱。 盤區(qū)間煤柱24m煤柱回收方式外進(jìn)式袋翼式 1袋翼式 袋翼式是使用連續(xù)采煤機(jī)采煤時(shí)的一種常用方式。這種方式是在煤柱中采出23條通道做為回收煤柱時(shí)的通路(袋)，然后回收其兩翼留下的煤(翼)，通道的頂板仍用錨桿支護(hù)。通道不少

7、于兩條，以便連續(xù)采煤機(jī)、錨桿機(jī)輪流進(jìn)入通道進(jìn)行采煤工作。當(dāng)穿過煤柱的通道打通時(shí)，連續(xù)采煤機(jī)斜過來對(duì)著留下的側(cè)翼煤柱采煤，側(cè)翼采煤時(shí)不再支護(hù)，邊采邊退出，然后頂板冒落。為了安全，在回收側(cè)翼煤柱前，在通道中近采空區(qū)一側(cè)打一排支柱。錨桿木支柱圖中數(shù)字表示連續(xù)采煤機(jī)在煤柱中的采煤順序。當(dāng)進(jìn)至16后，采煤機(jī)轉(zhuǎn)至另外的房(柱)內(nèi)工作。袋翼 2外進(jìn)式 當(dāng)煤柱寬1O12 m左右時(shí)，可直接在房?jī)?nèi)向兩側(cè)煤柱進(jìn)刀。 (二)“汪格維里采煤法(以澳大利亞一個(gè)煤層名命名) 在盤區(qū)準(zhǔn)備巷道一側(cè)或兩側(cè)布置長(zhǎng)條形房柱，房長(zhǎng)條形房柱寬約15 m，長(zhǎng)約6595 m。條形房柱內(nèi)先采房，房寬6 m，到邊界后，后退回出9 m寬的煤柱。長(zhǎng)

8、條房柱間的回采順序一般用后退式。兩側(cè)布置時(shí)，也可以一側(cè)前進(jìn)式，另一側(cè)后退式。柱 (二)“汪格維里采煤法(以澳大利亞一個(gè)煤層名命名)雞西小恒山煤礦回采順序 1 運(yùn)輸大巷； 2 煤倉； 3 采區(qū)車場(chǎng)； 4 回風(fēng)巷； 5 聯(lián)絡(luò)巷； 6 巷間煤柱； 7 密閉； 8 膠帶輸送機(jī)巷； 9 材料巷；10采段回風(fēng)巷；11聯(lián)絡(luò)巷；12巷間煤柱；13采段回風(fēng)巷輔巷；14瓦斯尾巷；15護(hù)巷煤柱；16回采中巷；17區(qū)段巷回風(fēng)巷10區(qū)段巷采段 平均月產(chǎn)量為16270 t，最高月產(chǎn)量為21475 t，平均效率1 325 6 t工。 自運(yùn)輸大巷起，沿煤層傾向，開掘3條準(zhǔn)備巷道，中間為膠帶輸送機(jī)巷，一側(cè)為材料巷，另一側(cè)為回風(fēng)

9、巷。每隔2025 m開聯(lián)絡(luò)巷，巷寬4.56.0 m，巷間煤柱尺寸為1 4 m1 5m或10 m25 m。準(zhǔn)備巷道兩側(cè)的煤層沿傾斜劃分為若干區(qū)段。在區(qū)段中央，大致順走向開掘區(qū)段巷道。區(qū)段巷道兩側(cè)的煤房，沿走向劃分為若干采段。采段中央自區(qū)段巷道向邊界開一條回采中巷，將采段分為左右兩翼。在第一個(gè)采段的一側(cè)邊界開兩條巷道，一為采段回風(fēng)巷，一為其輔巷，并與回采中巷用瓦斯尾巷相通。另一側(cè)邊界在回采過程中留出下一采段的回風(fēng)巷，下一采段不再開掘輔巷?；夭芍邢飪蓚?cè)煤體被劃分為若干長(zhǎng)條，每一長(zhǎng)條內(nèi)包括一條煤房和一條待采煤柱。所有巷道斷面均為矩形，寬度為4.56.0 m，高度與煤層厚度相同。用樹脂錨固的金屬錨桿和波

10、形鋼帶支護(hù)，錨桿長(zhǎng)度1.21.6 m，間距0.8 m，矩形或?qū)遣贾谩?平均月產(chǎn)量為16270 t，最高月產(chǎn)量為21475 t，平均效率1 325 6 t工。第三節(jié) 適用條件及評(píng)價(jià) 柱式體系采煤法在美國、澳大利亞、加拿大、印度和南非等國廣泛應(yīng)用。目前在美國的地下開采中，這種采煤方法的產(chǎn)量約占50。澳大利亞使用房柱式采煤法所占的比重也較大。 我國已引進(jìn)多套連續(xù)采煤機(jī)配套設(shè)備，在雞西、大同、西山、黃陵礦區(qū)和神府大柳塔等礦使用。 柱式體系采煤法有以下優(yōu)點(diǎn)：設(shè)備投資少，一套柱式機(jī)械化采煤設(shè)備的價(jià)格為長(zhǎng)壁綜采 的四分之一到五分之一；采掘可實(shí)現(xiàn)合一，建設(shè)期短，出煤快；設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)靈活，搬遷快；巷道壓力小，便于

11、維護(hù)，支護(hù)簡(jiǎn)單，可用錨桿支護(hù)頂板； 由于大部分為煤層巷道，故矸石量很少；矸石可在井下處 理不外運(yùn)，有利于環(huán)境保護(hù)；當(dāng)?shù)孛嬉Ｗo(hù)農(nóng)田水利設(shè)施和建筑物時(shí)，采用房式采煤法 有時(shí)可使總的噸煤成本降低；全員效率較高，特別是中小型礦井更為明顯。一、評(píng)價(jià)主要缺點(diǎn)：采區(qū)采出率低，一般為5060左右，回收煤柱時(shí) 可提高到7075左右；通風(fēng)條件差，進(jìn)回風(fēng)并列布置，通風(fēng)構(gòu)筑物多，漏風(fēng) 大，采房及回收煤柱時(shí)，出現(xiàn)多頭串聯(lián)通風(fēng)。開采深度較淺，一般不宜超過300500 m；頂板較穩(wěn)定的薄及中厚煤層；傾角在10o以下，最好為近水平煤層，煤層賦存穩(wěn)定，起 伏變化小，地質(zhì)構(gòu)造簡(jiǎn)單；底板較平整，不太軟，且頂板無淋水；低瓦斯煤層，且不易自然發(fā)火。二、適用條件我國有一部分煤