第十三章 急斜煤層采煤方法

第十三章急斜煤層采煤法13.1采煤方法發(fā)展及主要特點13.2急斜煤層走向長壁采煤法13.3俯偽斜柔性掩護支架采煤法13.4水平分段放頂煤采煤法13.5倉儲采煤法2023/2/1113.1采煤方法特點及發(fā)展13.1.1急斜煤層采煤法一般特點急傾斜煤層采煤法所開采煤層傾角>，急斜煤層開采的特點均由煤層傾角增大引起。1）地質構造復雜，煤層賦存不穩(wěn)定。煤層由原水平狀態(tài)，經過多次地質變動，變成急斜煤層。在尺寸相同、煤層數(shù)目相同的井田內，煤的儲量相對下降。2）采下的煤和垮落矸石會自動下滑，從而簡化了工作面的裝運工作，但下滑的煤塊和矸石容易沖倒支架，砸傷人員，給生產帶來不安全因素。2023/2/1213.1采煤方法特點及發(fā)展13.1.1急斜煤層采煤法一般特點3）采煤工作面行人，運料及落煤、支護、采空區(qū)處理等各工序均較困難。4）頂板沿傾斜方向的分力增大，垂直于層面方向的分力減小，礦壓顯現(xiàn)緩和，并同時引起：工作面支架不穩(wěn)定；底板巖層穩(wěn)定性下降；頂板、底板均會沿傾向滑動

5）采區(qū)中一組上山眼的布置可如下圖所示，以溜煤眼代替緩斜煤層中運輸上山。2023/2/13上山眼布置1-采區(qū)運輸石門；2-采區(qū)溜煤眼；3－運料眼；4－行人眼；5－聯(lián)絡巷；6－區(qū)段運輸平巷；7－區(qū)段回風平巷；8－采區(qū)回風石門；9－采區(qū)煤倉2023/2/1413.1采煤方法特點及發(fā)展13.1.2急斜煤層采煤法主要特點1）礦井常采用立井（斜井）多水平集中運輸大巷和采區(qū)石門開拓方式。開采水平垂高：80150m；采區(qū)走向長：6001000m。2）采區(qū)用一組上山眼的布置方式，或用偽斜折返上山。3）采區(qū)一般不設上、中部車場，設下部車場。4）采煤方法多樣

2023/2/1513.1采煤方法特點及發(fā)展53421俯斜折返上山1-運輸石門；2-溜煤眼；3-運料眼；4-行人眼；5-回風石門2023/2/1613.1采煤方法特點及發(fā)展急傾斜煤層采煤法的發(fā)展

解放前柱式采煤高落式或殘柱式解放后倒臺階走向長壁（20世紀50年代初）水平分層，斜切分層（20世紀50年代)偽傾斜長壁（20世紀80年代）偽傾斜柔性掩護支架采煤（1965年）2023/2/1713.2急斜煤層走向長壁采煤法13.2.1倒臺階采煤法1）基本概念

倒臺階采煤法（overhandstepmethod）工作面呈倒臺階形。工人在各臺階下分組作業(yè)，既可避免上方采落煤塊的傷害，又能充分利用工作面全長進行多點作業(yè)。

臺階劃分

工作面長度一般為40-50m，采區(qū)沿傾斜劃分為23個臺階。2）工作面布置工作面一個臺階長1020m

倒臺階布置：上下臺階錯距為23m，為了通風和行人方便及臨時儲存煤炭最下一個臺階與上一臺階應加寬到56m，臺階長度縮短為8-10m。為了通風、溜煤和行人，在區(qū)段運輸巷上方45m處開超前輔助平巷，兩者之間每隔5-6m用聯(lián)絡眼貫通。超前下臺階23個溜煤眼。2023/2/1813.2急斜煤層走向長壁采煤法13.2.1倒臺階采煤法3）采煤工藝

落煤—每個臺階配備一臺風鎬裝運—煤自溜。支護—人工，木支柱，平行工作面的一梁三柱或兩柱的對接棚子，棚距、柱距0.8-0.9m。

底板不堅固有滑脫危險時，支架應設底梁。處理采空區(qū)—垮落法或充填法。工作面控頂距一般不超過4-6排支柱，各臺階錯開一定距離放煤。2023/2/19倒臺階采煤法2023/2/11013.2急斜煤層走向長壁采煤法13.2.1倒臺階采煤法4）評價及適用條件優(yōu)點：50年代開采急斜薄及中厚煤層常用方法，巷道布置簡單；掘進率低；通風系統(tǒng)簡單；采出率高；對地質條件的適應性強。缺點：工藝多，操作復雜，勞動強度大，支護技術要求高；坑木耗量大；煤塵大，安全性差；技術經濟指標低。適用：煤層賦存變化大，厚度小于2m的急斜薄及中厚煤層。

2023/2/11113.2急斜煤層走向長壁采煤法13.2.2俯偽斜走向長壁分段水平密集采煤法

1）特點

采煤工作面呈直線形按俯偽斜方向布置，沿走向推進；用水平分段密集切頂擋矸、隔離采空區(qū)與采面工作空間；采面分段爆破采煤，煤自溜。β

β—工作面線與水平面夾角

β一般為30°35°，工作面斜長可達80-90m，工作面下部的溜煤眼不少于3個，漏斗狀，有溜槽。2023/2/11213.2急斜煤層走向長壁采煤法13.2.2俯偽斜走向長壁分段水平密集采煤法

2）采煤工藝工作面初采階段工作面初采由開切眼與區(qū)段回風巷交接處開始，按工作面?zhèn)蝺A角要求自上而下推進，工作面長度逐漸增大。為便于初采時工作面出煤和人員通行，開切眼沿偽斜方向布置。隨著工作面向下推進，開切眼自上而下報廢。當工作面下端距回風巷4m時，開始支設分段密集支柱。當工作面煤壁達6的位置時初采工作結束。工作面初采1-區(qū)段運輸巷；2-區(qū)段回風巷；3-開切眼，4-溜煤行人眼，5-調整中的工作面煤壁，6-調整好的工作面煤壁2023/2/11313.2急斜煤層走向長壁采煤法13.2.2俯偽斜走向長壁分段水平密集采煤法

2）采煤工藝工作面回采工作面初采由開切眼與區(qū)段回風巷交接處開始，按工作面?zhèn)蝺A角要求自上而下推進，工作面長度逐漸增大。正常支護

—

金屬支柱加鉸接頂梁。密集支柱

—

沿傾斜45m設置一排密集支柱，一般為點柱，支柱間距0.20.3m，每排密集支柱沿走向長約4m。采空區(qū)采用全部垮落法處理。分段密集支柱過長，工作面控頂增大，頂板壓力隨之增大，造成回柱困難。分段密集支柱長度過短，則不能有效地起到擋矸作用。2023/2/11413.2急斜煤層走向長壁采煤法13.2.2俯偽斜走向長壁分段水平密集采煤法

2）采煤工藝工作面收尾階段當工作面上端推進到距收作眼4m時，工作面進入收尾階段，這時工作面長度逐漸縮短。在收作眼靠工作面一側應設保護煤柱，其尺寸寬4m，傾斜長5m。1-區(qū)段運輸巷2-區(qū)段回風巷3-收作眼4-聯(lián)絡巷5-收尾中的工作面煤壁6-收作眼煤柱2023/2/11513.2急斜煤層走向長壁采煤法13.2.2俯偽斜走向長壁分段水平密集采煤法

3）評價及適用優(yōu)點采面?zhèn)涡敝本€布置，減少了煤、矸下滑速度，安全。頂?shù)装迨芰Ω纳?，相對穩(wěn)定，不會出現(xiàn)大面積推底和頂板拉裂現(xiàn)象。

工作面有效利用率比臺階采煤法高，單產高

工作面支柱的損耗量及維修工作量減小

2023/2/11613.2急斜煤層走向長壁采煤法13.2.2俯偽斜走向長壁分段水平密集采煤法

3）評價及適用缺點工作面支柱回柱工作量大，工人操作不夠方便。分段密集支柱下方的“三角區(qū)”通風條件較差，易積聚CH4

。煤層頂板有淋水時，勞動環(huán)境比較差。適用適用于傾角40°以上，頂板中等穩(wěn)定，煤壁易片幫，工作面采高不超過2.0m的低瓦斯煤層。不宜適用偽傾斜柔性掩護支架采煤法的不穩(wěn)定急斜薄及中厚煤層。2023/2/11713.3偽傾斜柔性掩護支架采煤法13.3.1采煤系統(tǒng)

偽斜柔性掩護支架采煤法—采面呈直線偽斜方向布置，沿走向推進，并用柔性掩護支架隔離采空區(qū)，工人在掩護支架下采煤

。該采煤法區(qū)段高度取決于煤層傾角大小、沿傾斜變化情況以及采煤技術條件。目前一般為30-60m。工作面采下的煤沿工作面鋪設的搪瓷溜煤，經溜煤小眼到區(qū)段運輸巷的輸送機。當工作面推進到采區(qū)上山眼附近時，在該處開掘一對收作眼，逐步將掩護支架下放成水平位置，然后回收。2023/2/11813.3偽傾斜柔性掩護支架采煤法13.3.1采煤系統(tǒng)

通風系統(tǒng)：采區(qū)運輸石門→行人眼→區(qū)段運輸巷→溜煤小眼→采煤工作面→區(qū)段回風巷→行人眼→采區(qū)回風石門運料：運輸石門→采區(qū)運料眼→區(qū)段回風巷→運料小車到支架安裝地點2023/2/119偽傾斜柔性掩護支架采煤法巷道布置1-采區(qū)回采石門2-采區(qū)運輸石門3-運料眼4-溜煤眼5-行人眼6-區(qū)段回風巷7-區(qū)段運輸巷8-初采斜巷9-收作眼13-溜煤小眼2023/2/12013.3偽傾斜柔性掩護支架采煤法13.3.2回采工作

可將回采工作分為三個階段，即準備回采、正?；夭珊褪瘴病?）準備回采在回風巷內安裝掩護支架，并逐步下放支架使工作面成偽斜安裝支架前，將回風巷擴寬到煤層頂?shù)装澹瑥那醒弁?m處挖地溝。在擴寬的回風巷里安裝掩護支架。為了防止支架在下放過程中下滑，應使煤和矸石冒落點距偽斜工作上部拐點的距離經常保持在5m以上。2023/2/12113.3偽傾斜柔性掩護支架采煤法13.3.2回采工作

2）正?；夭稍谘谧o支架下采煤，同時在回風巷接長支架，并在工作面下端支架放平位置拆除一段支架。

在回風巷接長掩護支架，超過上出口810m

。在掩護支架下采煤（

炮采）：打眼→裝藥→聯(lián)線→放炮（全采面一次爆破或分段爆破）→鋪溜槽出煤→調支架等。拆支架：在采面下端將支架放平，并留出空間1.2m高，拆除支架。2023/2/12213.3偽傾斜柔性掩護支架采煤法13.3.2回采工作

3）收尾階段在停采線一側掘兩條收尾上山—走向間距810m，用聯(lián)絡眼貫通。支架安裝到收尾上山處，不再接長。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。

全部拆除支架。2023/2/12313.3偽傾斜柔性掩護支架采煤法13.3.3改進支架結構，擴大使用范圍1）“八”字形掩護支架“八”字形掩護支架高度可在0.3-0.5m范圍內變化，以便增大掩護支架下工作空間的高度。適用煤層厚度1.3～1.6m?！鞍恕弊中窝谧o支架2023/2/12413.3偽傾斜柔性掩護支架采煤法13.3.3改進支架結構，擴大使用范圍2）“”形掩護支架“<”型掩護支架可以用來開采傾角55°～60°、厚度M<4.6m的急斜煤層初步認為煤層傾角55°左右時，肢長比應采用1：1為宜，肢間夾角140°

，支架的角度（下肢與水平面的夾角）應保持在65°～80°之間，防止支架出現(xiàn)啃底或后仰的現(xiàn)象。2023/2/12513.3偽傾斜柔性掩護支架采煤法13.3.3改進支架結構，擴大使用范圍3單腿支撐式掩護支架掩護支架由扁八字形鋼梁和連接這些鋼梁的走向鋼梁組成，在偽斜工作面中每隔1m在掩護支架下打一根金屬支柱。掩護支架采用邁步式下放。下放步距為0.5-0.8m。適用于開采傾角

、厚度M=1.454.6m的煤層1-走向鋼梁；2-鋼絲繩；3-滑撬板；4-單腿；5-炮眼2023/2/12613.3偽傾斜柔性掩護支架采煤法13.3.3改進支架結構，擴大使用范圍1）“7”字形掩護支架結構：是由木梁排成的平板形結構和木梁下工作空間內每隔0.7m安裝一根7字型的鋼梁，木梁之間以及木梁與“7”字型鋼梁之間，用u形螺栓將其與鋼絲繩聯(lián)合成一個柔性整體，并在其上鋪設兩層笆網片。適用開采厚度M=0.7～1.3m的急斜煤層。2023/2/12713.3偽傾斜柔性掩護支架采煤法13.3.4改進巷道布置，減少支架拆除和安裝次數(shù)

為了減少支架的安裝、拆除次數(shù)，以節(jié)省人力和減少材料消耗，有些礦井改進了巷道布置，增加區(qū)段高度、加長了工作面長度，用偽斜上山或溜煤眼把工作面分段。有些礦井在不改變原來區(qū)段高度和巷道布置的情況下，成功地把掩護支架連續(xù)下放兩個區(qū)段，甚至三個區(qū)段，也達到了減少支架安裝和拆除的目的。2023/2/1281-區(qū)段回風巷2-區(qū)段運輸巷3-偽斜上山4-工作面5-溜煤小眼6-聯(lián)絡巷偽斜上山工作面分段出煤溜煤眼工作面分段出煤1-區(qū)段回風巷2-區(qū)段運輸巷3-溜煤眼4-工作面2023/2/12913.3偽傾斜柔性掩護支架采煤法13.3.5評價及適用

優(yōu)點將工作面傾角變緩、工作面較長，從而具有緩斜、傾斜煤層走向長壁采煤法巷道布置和生產系統(tǒng)簡單、掘進率低優(yōu)點。簡化了復雜繁重的頂板管理工作，為安全生產和三班出煤創(chuàng)造了條件工作面煤炭自溜，減輕了繁重的攉煤工作。缺點架結構不完善，不能調節(jié)寬度，今后設計可以伸縮和調整的液壓掩護支架；2023/2/13013.3偽傾斜柔性掩護支架采煤法13.3.5評價及適用

缺點煤塵大，勞動條件差；對煤層厚度、傾角等產狀變化的適應性較差；采煤工藝尚未實現(xiàn)機械化，限制了各項技術經濟指標的進一步提高；支架拆除費事。

適用偽傾斜柔性掩護支架采煤方法一般適用于開采傾角

、厚度M=26m埋藏穩(wěn)定、煤厚變化不大的急斜厚煤層。2023/2/13113.4水平分段放頂煤采煤法13.4.1水平分段放頂煤采煤法水平分段放頂煤采煤法—在急斜煤層中，按一定高度分成若干個分段。在分段的底部采用水平分層采煤法的落煤方式，分段上部的煤由采場后方放出運走的方法。

水平分段放頂煤采煤法示意圖2023/2/1321-主斜井，2-副斜井，3-1650運輸大巷，4-1700回風大巷，5-1650運輸石門，6-1700回風石門，7-開切眼，8-區(qū)段運輸巷，9-區(qū)段回風巷，10-進風斜巷，11-溜煤眼，12-回風斜巷水平分段放頂煤采煤法巷道布置2023/2/13313.4水平分段放頂煤采煤法13.4.2綜采放頂煤采煤工藝急斜煤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，但對采煤設備有一些特殊要求。

由于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60m以下。采煤工藝過程為：割煤→移架→推移輸送機→放頂煤。2023/2/13413.4水平分段放頂煤采煤法13.4.3滑移支架放頂煤采煤工藝滑移支架放頂煤——工作面裝備有滑移頂梁支架進行機采或炮采的一種水平分段放頂煤采煤法?；祈斄褐Ъ堋环N無底梁，由滑移頂梁與雙作用液壓支柱等組成的液壓支架。工作面落煤方式：采煤機割煤開幫；清煤后立即鋪頂網

，伸探梁，一般網長10m，寬0.9m，前移輸送機，至煤壁；滑移頂梁液壓支架放出頂煤，由后輸送機運出2023/2/13513.5倉儲式采煤法13.5.1主要特點及分類倉儲式采煤法主要特點：利用急斜煤層傾角大，煤炭可以自溜的特點，將采落的松散煤炭暫時存儲在倉房中，然后有計劃地將煤炭放出。根據(jù)倉房布置和采煤工作面推進方向不同，倉儲采煤法主要有下列兩種：傾斜條帶倉儲采煤法：工作面沿仰斜方向推進。偽斜走向長壁