第3講采煤方法

安徽理工大學(xué)

《采煤概論》第3講采煤方法第10章采煤方法9/11/20231主要內(nèi)容第10章采煤方法第一節(jié)基本概念第二節(jié)采煤方法分類第三節(jié)爆破采煤工藝第四節(jié)普通機(jī)械化采煤工藝第五節(jié)綜合機(jī)械化采煤工藝第六節(jié)放頂煤采煤法復(fù)習(xí)思考題9/11/20232第一節(jié)基本概念

一、采場和采煤工作面用來直接大量采取煤炭的場所，稱為采場。在采場內(nèi)進(jìn)行回采的煤壁，稱為采煤工作面。二、采煤工作在采場內(nèi)，為了采取煤炭所進(jìn)行的一系列工作，稱為采煤工作。采煤工作可分為基本工序和輔助工序。破煤裝煤運煤支護(hù)采空區(qū)處理9/11/20233第一節(jié)基本概念三、采煤工藝按照一定順序完成各項工作的方法及其配合，稱為采煤工藝。在一定時間內(nèi)，按照一定的順序完成采煤工作各項工序的過程，稱為采煤工藝過程。四、采煤系統(tǒng)采煤巷道之間在時間上的配合以及在空間上的相互位置關(guān)系，稱為采煤巷道布置系統(tǒng)。也即為采煤系統(tǒng)。五、采煤方法是采煤工藝與采煤系統(tǒng)在時間上、空間上相互配合的總稱。根據(jù)不同的礦山地質(zhì)及技術(shù)條件，可有不同的采煤系統(tǒng)與采煤工藝相配合，從而構(gòu)成多種多樣的采煤方法。9/11/20234第二節(jié)采煤方法分類采煤方法的分類方法很多，通常按采煤工藝、礦壓控制特點，首先將采煤方法分為壁式體系和柱式體系兩大類。9/11/20235第二節(jié)采煤方法分類一、壁式體系采煤方法又稱長壁體系采煤方法，以長工作面采煤為主要標(biāo)志。一般特點：①采煤工作面長度較長，通常在80m以上；②隨著采煤工作面推進(jìn)，頂板暴露面積增大，礦山壓力顯現(xiàn)較為強(qiáng)烈；③采煤工作面可分別用爆破、滾筒式采煤機(jī)或刨煤機(jī)破、裝煤，用與采煤工作面相平行鋪設(shè)的刮板輸送機(jī)運煤，用支架支護(hù)工作空間，用放頂垮落法或充填法處理采空區(qū)；④在采煤工作面兩端，一般至少各有一條回采巷道，構(gòu)成完整的生產(chǎn)系統(tǒng)。壁式體系采煤法按所采煤層傾角，分為緩斜、傾斜煤層采煤法和急斜煤層采煤法；按煤層厚度，可分為薄煤層采煤法、中厚煤層采煤法和厚煤層采煤法。按采用的采煤工藝不同，可分為爆破采煤法，普通機(jī)械化采煤法和綜合機(jī)械化采煤法。9/11/20236第二節(jié)采煤方法分類按采空區(qū)處理方法不同，可分為垮落采煤法、刀柱（煤柱支撐）采煤法、充填采煤法。按采煤工作面布置及推進(jìn)方向的不同，可分為走向長壁采煤法和傾斜長壁采煤法。按工作面向仰斜或傾斜推進(jìn)的方向不同，傾斜長壁又有仰斜長壁和俯斜長壁之分。按是否將煤層全厚進(jìn)行一次開采，可分為整層采煤法和分層采煤法。薄煤層、厚度小于3m的中厚煤層采用整層采煤法；厚度較大的中厚煤層、厚煤層既可采甩整層也可采用分層采煤法。9/11/20237第二節(jié)采煤方法分類1．薄及中厚煤層單一長壁采煤方法圖12—2單一長壁采煤法示意圖（a）走向長壁；(b）傾斜長壁（仰斜）；（c）傾斜長壁（俯斜）1、2—區(qū)段運輸、回風(fēng)平巷；3—采煤工作面；4，5—分帶運輸、回風(fēng)斜巷9/11/20238表12—1中國煤礦采用的主要采煤方法及其特征表9/11/20239第二節(jié)采煤方法分類圖12—3刀柱式采煤法示意圖9/11/202310第二節(jié)采煤方法分類2．厚煤層分層開采的采煤方法開采厚煤層時，利用單一長壁采煤法來開采將會遇到困難，在技術(shù)上較復(fù)雜。煤層厚度超過5m，采場空何支護(hù)技術(shù)、裝備目前尚無法合理解決。因此有時為了克服單一長壁開采的困難，可把厚煤層分成若干采高2~3m的分層來開采。根據(jù)煤層賦存條件及開采技術(shù)不同，分層采煤法又可以分為：傾斜分層、水平分層、斜切分層三種，前者用于緩斜、傾斜厚煤層，后兩種主要用于急斜厚煤層（圖12—4）。傾斜分層水平分層斜切分層圖12—4厚煤層分層方法（a)傾斜分層；（b)水平分層；（c)斜切分層1—頂板；2—底板9/11/202311第二節(jié)采煤方法分類各分層的回采有下行式和上行式兩種順序?；夭身樞蚺c處理采空區(qū)的方法有極為密切的關(guān)系。當(dāng)用下行式回采順序時，可采用垮落或充填法來處理采空區(qū)；采用上行式采序時，則一般采用充填法。不同的分層方法、回采順序以及采空區(qū)處理方法的綜合運用，可以演變出各式各樣的分層采煤方法。但是，在實際工作中一般采用的主要有下列三種：①傾斜分層下行垮落采煤法。②傾斜分層上行充填采煤法。③水平或斜切分層下行垮落采煤法。9/11/202312第二節(jié)采煤方法分類急斜特厚煤層條件下，近幾年來已在水平分層采煤法基礎(chǔ)上，成功地采用了水平分段綜采放頂煤采煤法，煤厚一般25m以上，分段高度可為10~12m，分段底部采高約3m，放頂煤高度7~9m.。9/11/202313第二節(jié)采煤方法分類3．厚煤層整層開采的采煤方法在緩斜厚煤層（煤厚3.5~5.0m）條件下，隨著綜采的發(fā)展，成功地采用了大采高一次采全厚的單一長壁采煤法。在緩斜厚煤層（煤厚一般大于5m）條件下，特別是厚度變化較大的特厚煤層，可采用綜采放頂煤長壁采煤法。沿煤層底板開采采高3m左右的一個分層，隨后放出上部的頂煤。在急斜煤層條件下，可利用煤層傾角較大的特點，使工作面俯斜布置，依靠重力下放工作面支架，為有效地進(jìn)行頂板管理創(chuàng)造條件，在煤層賦存較穩(wěn)定條件下河成功采用掩護(hù)支架采煤法，實現(xiàn)整層開采。9/11/202314第二節(jié)采煤方法分類二、柱式體系采煤方法以房柱間隔進(jìn)行采煤為主要標(biāo)志。一般特點：1．在煤層內(nèi)布置一系列寬為５~7m的煤房，采煤房時形成窄（短）工作面成組向前推進(jìn)。房與房之間留設(shè)煤往孟煤柱寬數(shù)米至二三十米不等，每隔一定距離用聯(lián)絡(luò)巷貫通，構(gòu)成生產(chǎn)系統(tǒng)，并形成條狀或塊林煤柱，支撐頂板；2．采房時礦山壓力顯現(xiàn)較和緩，用錨桿支護(hù)工作空間，支護(hù)較簡單；3．采煤用爆破或連續(xù)采煤機(jī)配套設(shè)備。采煤在一組房內(nèi)交替作業(yè)；4．采掘合一，掘進(jìn)準(zhǔn)備也是采煤過程，回收房間煤柱時，也使用同一種類型的采煤配套設(shè)備。9/11/202315第二節(jié)采煤方法分類高度機(jī)械化的柱式體系采煤方法，一般又分為房式采煤法和房柱式采煤法兩類。煤柱可根據(jù)條件留下不采--房式采煤法—部分回采。在煤房采完后，再將煤柱按要求盡可能采出--前者稱為房柱式采煤法—全部回采。典型房柱式采煤法的基本特點是采用短工作面推進(jìn)，將煤柱作為暫時或永久的支撐物，采用連續(xù)采煤機(jī)、梭車（或萬向接長機(jī)）、錨桿等配套設(shè)備進(jìn)行采煤。隨著工作面（房）推進(jìn)，只用較簡單的錨桿支架支護(hù)頂板，用于防止頂板巖石冒落。由于采用錨桿支護(hù)增大了工作面空間，為機(jī)械化采煤創(chuàng)造了有利條件。此外，由于采用同類機(jī)械采房與采柱提高了采煤的靈活性。9/11/202316第二節(jié)采煤方法分類圖12—5房柱式采煤法示意圖1—房；2-煤柱；3—采柱9/11/202317第三節(jié)爆破采煤工藝爆破采煤工藝（又稱炮采工藝），其工藝過程包括打眼、放炮落煤和裝煤、人工裝煤、刮板輸送機(jī)運煤、移置輸送機(jī)、人工支架和回柱放頂?shù)戎饕ば颉Ｒ?、爆破落煤爆破落煤由打眼、裝藥、填炮泥、聯(lián)炮線及放炮等工序組成。一般常用的炮眼布置有以下三種：單排眼，雙排眼，三排眼。9/11/202318第三節(jié)爆破采煤工藝圖12—6炮眼布置圖a—單排眼；b--雙排眼；c--三排眼9/11/202319第三節(jié)爆破采煤工藝爆破采用串聯(lián)法聯(lián)線，一般將可彎曲刮板輸送機(jī)移近煤壁。近年來推廣微差爆破，使炮采工藝發(fā)生深刻變化。微差爆破一次多發(fā)炮，頂板震動次數(shù)減少，爆破產(chǎn)生的地震波因互相干擾、抵消，從而減少了對頂板的震動，有利于頂板管理；同時微差爆破有利于提高爆破裝煤率。9/11/202320第三節(jié)爆破采煤工藝二、裝煤與運煤1．爆破裝煤2．人工裝煤3．機(jī)械裝煤9/11/202321圖12—7爆破裝煤9/11/202322第三節(jié)爆破采煤工藝1.炮采工作面支護(hù)目前，我國正規(guī)炮采工作面都采用金屬支柱和鉸接頂梁支護(hù)，并正在推廣單體液壓支柱，其布置形式主要有兩種：正懸臂齊梁直線柱(圖12—8,a)和正懸臂錯梁三角柱(圖12—8,b)。但后者現(xiàn)在采用較少。在有周期來壓的工作面中，當(dāng)工作空間達(dá)到最大控頂距時，為了加強(qiáng)對放頂處頂板的支撐作用，回柱之前常在放頂排處另外架設(shè)一些加強(qiáng)支架，稱為工作面的特種支架。特種支架的形式很多，有叢柱、密集支柱、木垛、斜撐以及切頂墩為等9/11/202323圖12—8炮采面使用單體支柱和鉸接頂梁的支架布置形式a--正懸臂齊梁直線柱布置；b--正懸臂錯梁三角柱布置9/11/202324第三節(jié)爆破采煤工藝2．采空區(qū)處理全部垮落法通常適用于直接頂易于垮落或具有中等穩(wěn)定性的頂板。其方法是當(dāng)工作面從開切眼推進(jìn)一定距離后，主動撤除采煤工作空間以外的支架，使直接頂自然垮落。以后隨著工作面推進(jìn)，每隔一定距離就按預(yù)定計劃回柱放頂。這樣，不僅可以及時減少工作面的控頂面積，而且由于頂板垮落后破碎矸石體積膨脹而充填采空區(qū)，從而減輕工作面壓力和防止對工作面產(chǎn)生不良影響。其主要工序是配合工作面的推進(jìn)，定期地進(jìn)行回柱放頂工作，如圖12—9所示。當(dāng)工作面推進(jìn)一次或二次之后，工作空間達(dá)到允許的最大寬度，即最大控頂距，應(yīng)及時回柱放頂，使工作空間只保留回采工作所需要的最小寬度，即最小控頂距。如果不放頂工作面繼續(xù)向前推進(jìn)，就會使頂板懸伸寬度和頂板壓力過大，占用支柱和頂梁過多。最小控頂距一般為3排支柱，最大控頂距為4排或5排支柱。最大控頂距與最小控頂距之差即為放頂步距。9/11/202325圖12—9全部垮落法回柱放頂工序a—最小控頂距時支架形式；b—第一次推進(jìn)后支架形式；c—放頂前（最大控頂距）支架形式；d—放頂后恢復(fù)到最小控頂狀態(tài)9/11/202326第四節(jié)普通機(jī)械化采煤工藝一、普采面單滾筒采煤機(jī)割煤方式普采面的生產(chǎn)是以采煤機(jī)為中心的。采煤機(jī)割煤以及與其它工序的合理配合，稱為采煤機(jī)割煤方式。(1)雙向割煤、往返一刀。(2)“8”字形割煤、往返一刀9/11/202327圖12—10雙向割煤、往返一刀a一上行割頂煤，b一下行割底煤圖12—11“”字形割煤、往返一刀a--上行割頂煤；b--下行割底煤9/11/202328第四節(jié)普通機(jī)械化采煤工藝（3）單向割煤、往返一刀這種割煤方式適用于采高1.5m以下的較薄煤層，滾筒直徑接近采高，頂板較穩(wěn)定，煤層粘頂性強(qiáng)，割煤后頂煤不能及時垮落等條件。圖12—12單向割煤、往返一刀a--上行割煤、掛梁；b--下行裝煤、推移輸送機(jī)、支柱

9/11/202329第四節(jié)普通機(jī)械化采煤工藝（4）雙向割煤、往返二刀,該方式又稱穿梭割煤。首先采煤機(jī)自下缺口沿上行割煤，隨機(jī)掛梁和推移輸送機(jī)，并同時鏟裝浮煤、支柱，待采煤機(jī)割至上缺口后，翻轉(zhuǎn)弧形擋煤板，下行重復(fù)同樣工藝過程。當(dāng)煤層厚度大于滾筒直徑時，掛梁前要處理頂煤。該方式主要用于煤層較薄、并且煤層厚度和滾筒直徑相近的普采面。普采面使用雙滾筒采煤機(jī)時，一般也采用雙向割煤往返二刀的割煤方式。該方式在綜采面普遍采用。故留待下節(jié)敘述。圖12—13雙向割煤、往返二刀a--上行割煤、掛梁、推移輸送機(jī)；b--下行重復(fù)上行時工序9/11/202330第四節(jié)普通機(jī)械化采煤工藝二、普采面單體支架普采面單體支架布置應(yīng)與煤層賦存條件、頂?shù)装逍再|(zhì)相適應(yīng)，并符合采煤機(jī)割煤特點，除確保回采空間作業(yè)安全外，還要力求減少支設(shè)工作量。1．支架布置方式帶帽點柱外，單體液壓支柱或磨擦式金屬支柱與鉸接頂梁組成的懸臂支架。9/11/202331第四節(jié)普通機(jī)械化采煤工藝普采工作面支架布置，按梁的排列特點分為齊梁式和錯梁式兩種（圖12—15）。為了行人和工人作業(yè)方便，工作面支柱一般排成直線狀，三角形排列已很少使用。圖12—15支架齊梁式和錯梁式布置a—齊梁直線柱式布置；b--錯梁直線柱式布置1—臨時柱；2—正式柱圖12—14單體支架正懸臂與倒懸臂布置a—正懸臂布置；b—倒懸臂布置(a)(b)9/11/202332第四節(jié)普通機(jī)械化采煤工藝2．支架布置特點齊梁直線柱布置特點是懸梁端沿煤壁方向相齊，支柱排成直線。根據(jù)截深與頂梁長度的關(guān)系，又可分梁長等于截深和梁長等于截深的2倍。梁長等于截深時，每割一刀煤沿工作面全部掛梁、支柱，一般全部為正懸臂支架。這種支架形式簡單，規(guī)格質(zhì)量容易掌握，放頂線整齊；工序較簡單，便于組織和管理，當(dāng)截深為0.8m和1.0m時，一般都采用這種布置方式。但這種布置方式由于截深大，每架支架都要掛梁和支柱，故割一刀煤需時較長。因此在煤層松軟、頂板穩(wěn)定性差的條件下不宜使用。9/11/202333第四節(jié)普通機(jī)械化采煤工藝當(dāng)頂梁長度是截深二倍時，若全部采用正懸臂支架，則割二刀煤掛一次梁。割第一刀時每架支架打臨時柱；割第二刀時，掛梁并將臨時支柱改為永久支柱。因割第一刀時掛不上梁，機(jī)道控頂距太大，頂板易垮落，加之工人的工作量不均衡，故該方式使用較少。錯梁直線柱布置的特點是：截深為頂梁長度的一半；正倒懸臂支架相間；每割一刀煤間隔掛梁，頂梁向前交錯；割第一刀煤時，支臨時支柱，割第二刀煤時，臨時支柱改為永久支柱，每割二刀煤工作面增加一排控頂距，該布置方式機(jī)道上方頂板懸露窄，支護(hù)及時；每割一刀煤掛梁、支柱數(shù)量少，工作量均衡；支柱成直線，行人、運料方便；在切頂線支柱不易被埋住，因此為現(xiàn)場多用。但對切頂不利，倒懸梁易損壞。9/11/202334第五節(jié)綜合機(jī)械化采煤工藝一、綜采面雙滾筒采煤機(jī)割煤方式綜采面采煤機(jī)的割煤方式是綜合考慮頂板管理、移架與進(jìn)刀方式、端頭支護(hù)等因素確定的，主要有如下幾種：1．往返一次割兩刀。這種割煤方式也叫“穿梭割煤”，多用于煤層賦存穩(wěn)定，傾角較緩的綜采面，工作面為端部進(jìn)刀。2．往返一次割一刀，即單向割煤，工作面中間或端部進(jìn)刀。該方式適用于頂板穩(wěn)定性差的綜采面；煤層傾角大，不能自上而下移架，或輸送機(jī)易下滑，只能自下而上推移的綜采面；采高大而滾筒直徑小，采煤機(jī)不能一次采全高的綜采面；采煤機(jī)裝煤效果差，需單獨牽引裝煤行程的綜采面；割煤時產(chǎn)生煤塵多，降塵效果差，移架工不能在采煤機(jī)的回風(fēng)平巷一端工作的綜采面。9/11/202335第五節(jié)綜合機(jī)械化采煤工藝二．綜采面液壓支架的移架方式我國采用較多的移架方式有三種：①單架依次順序式，又稱單架連續(xù)式，支架沿采煤機(jī)牽引方向依次前移，移動步距等于截深，支架移成一條直線，該方式操作簡單，容易保證規(guī)格質(zhì)量，能適應(yīng)不穩(wěn)定頂板，應(yīng)用較多；②分組間隔交錯式；③成組整體依次順序式。三．綜采工作面工序配合方式綜采面割煤、移架、推移輸送機(jī)三個主要工序，按照不同順序有兩種配合方式，即及時支護(hù)方式(圖12—17)和滯后支護(hù)方式。9/11/202336圖12—17及時支護(hù)方式圖12—16液壓支架移架方式（a）單架依次順序式；（b)，（c）分組間隔交錯式；(d),(e）成組整體依次順序式9/11/202337第五節(jié)綜合機(jī)械化采煤工藝

1．及時支護(hù)方式。采煤機(jī)割煤后，支架依次或分組隨機(jī)立即前移支護(hù)頂板，輸送機(jī)隨移架逐段移向煤壁，推移步距等于采煤機(jī)截深。這種支架方式，推移輸送機(jī)后，在支架底座前端與輸送機(jī)之間要富裕一個截深的寬度，工作空間大，有利于行人、運料和通風(fēng)；若煤壁易片幫時，可先于割煤進(jìn)行移架，支護(hù)新暴露出來的頂板。但這種支護(hù)方式增大了工作面控頂寬度，不利于控制頂板。2．滯后支護(hù)式。割煤后輸送機(jī)首先逐段移向煤壁，支架隨輸送機(jī)前移，二者移動步距相同。這種配合方式在底座前端和機(jī)槽之間沒有一個截深富裕量，比較能適應(yīng)周期壓力大及直接頂穩(wěn)定性好的頂板，但對直接頂穩(wěn)定性差的頂板適應(yīng)性差，在我國使用較少。9/11/202338第六節(jié)放頂煤采煤法放頂煤采煤法是沿煤層的底板或煤層某一厚度范圍內(nèi)的底部布置一個采煤工作面，利用礦山壓力將工作面頂部煤層在工作面推進(jìn)過后破碎冒落，并將冒落頂煤予以回收的一種采煤方法。一、放頂煤采煤法的分類（一）頂采頂分層放頂煤采煤法沿煤層頂板布置一個長壁工作面，用炮采、普采或綜采，進(jìn)行預(yù)采。在采煤過程中，沿底板鋪設(shè)金屬網(wǎng)。相隔一段距離后，再沿底板布置一個綜采放頂煤工作面進(jìn)行開采并將上下工作面之間的煤層放落，利用放頂煤工作面后面的輸送機(jī)，將放落的煤運出。這種方法由于在頂層鋪設(shè)金屬網(wǎng)，可以減少放落煤中的含矸量。其缺點是：需要掘進(jìn)頂?shù)變蓚€工作面的設(shè)備；開采頂分層后一般礦山壓力減弱，不利于放落煤的破壞，常有大塊煤出現(xiàn)，需要松動爆破9/11/202339第六節(jié)放頂煤采煤法（二）預(yù)采中分層放頂煤采煤法采用這種方法時，先在距煤層底板約3m處布置一個破煤工作面，進(jìn)行預(yù)采。而后再沿底板布置一個放頂煤工作面，采出沿底板的煤層并回收采空區(qū)破碎了的頂煤（圖12—19）。這種方法易于回收頂煤。但當(dāng)?shù)装迤鸱黄綍r，很難保證放頂煤工作面采高一致，同時，因為頂煤預(yù)先受到破壞，對于易于自然發(fā)火煤層，容易導(dǎo)致采空區(qū)煤的自然，且放頂煤時煤塵較大。圖12—18預(yù)采頂分層頂煤采煤法圖12—19預(yù)采中分層頂煤采煤法9/11/202340第六節(jié)放頂煤采煤法（三）整層開采放頂煤采煤法沿底板布置一個放頂工作面采煤回收頂煤。其優(yōu)點是：回采巷道掘進(jìn)量及維護(hù)量少；工作面設(shè)備少；采區(qū)運輸、通風(fēng)系統(tǒng)簡單；實現(xiàn)了集中生產(chǎn)；防頂在礦山壓力作用下易于回收。缺點是媒質(zhì)較軟時，工作面運輸及回風(fēng)巷維護(hù)困難。如圖12—20所示。（四）分段放頂煤采煤法當(dāng)煤層厚度超過20m乃至幾十米上百米時，可以將特厚煤層分為10m～12m的若干分段。上下分段前后保持一定距離，同時采兩個分段，或者一個一個逐段下行回采。采用這種方法時，可以在第一個放頂煤工作面進(jìn)行鋪網(wǎng)，使以后各分段放頂煤工作，都在網(wǎng)下進(jìn)行，以提高煤的采出率和減少煤的含矸量。當(dāng)然也可以根據(jù)頂板沿性不鋪網(wǎng)（圖12—21）。9/11/202341第六節(jié)放頂煤采煤法圖12—20整層開采頂煤采煤法圖12—21分段放頂煤采煤法9/11/202342第六節(jié)放頂煤采煤法二、頂煤工藝根據(jù)我國近年來在緩斜厚煤層中使用放頂煤采煤法的經(jīng)驗，其工藝過程如下：1．采煤機(jī)采煤與單一中厚煤層一樣，采煤機(jī)可以從工作面端部或中部斜切進(jìn)刀。采用雙向割煤往返一次進(jìn)一刀，下行割煤、上行裝煤。距滾筒12m～15m處推移輸送機(jī)，完成一個綜采循環(huán)。根據(jù)頂煤放落的難易程度，放頂煤工作在完成一個、兩個或三個綜采循環(huán)以后在檢修班或放頂班進(jìn)行。2．放頂煤放頂煤工作多從下部向上部，也可以從上部向下部，逐架或隔一架或隔數(shù)架依次進(jìn)行。一般放頂煤沿工作面全長一次進(jìn)行完畢即一輪放完，如頂煤較厚，也可以兩輪放完。在放煤過程中，如有片幫預(yù)兆，宜停止放煤。當(dāng)放煤口出現(xiàn)矸石時，應(yīng)關(guān)閉放煤口。9/11/202343第六節(jié)放頂煤采煤法三、放頂煤采煤法的優(yōu)點、適用條件及應(yīng)注意的問題1．優(yōu)點（1）在工作面采高不大的情況下，可大大增加一次開采的厚度，用于特厚煤層的開采。（2）簡化巷道布置，減少巷道掘進(jìn)工作量。（3）提高采煤工效。（4）降低噸煤生產(chǎn)費用。2．適用條件放頂煤采煤法適用于煤層厚度5m～20m或更厚的煤層；煤層傾角由緩斜到傾斜或急傾斜厚煤層；煤質(zhì)比較松軟易冒落，冒落塊度不大；頂板容易垮落。3．應(yīng)注意的問題（1）應(yīng)采取措施提高煤炭采出率。（2）防止煤的自燃和瓦斯爆炸事故的發(fā)生。（3）繼續(xù)完善控制頂煤下放的技術(shù)措施。9/11/202344復(fù)習(xí)思考題1．什么叫采場？什么叫采煤工作面？2．什么是采煤工作？采煤工作可分為哪幾種工序？3.什么是采煤工藝？什么叫采煤方法？4．炮采工作面炮眼布置有哪幾種方式？5．普采工作面采煤機(jī)有哪幾種割煤方式？6．普采工作面的支架有哪幾種布置方式？各有什么優(yōu)缺點？7．綜采工作面的采煤機(jī)有哪幾種進(jìn)刀方式？各有什么優(yōu)缺點？8．綜采工作面液壓支架有幾種移架方式？各適用什么條件？9．放頂煤采煤法可分為哪幾類？10.放頂煤采煤法的優(yōu)點、適用條件是什么9/11/202345安徽理工大學(xué)

《采煤概論》第四篇準(zhǔn)備方式與采煤方法第11章急傾斜煤層采煤法9/11/202346主要內(nèi)容第11章急傾斜煤層采煤法第一節(jié)急傾斜煤層開采特點第二節(jié)急傾斜煤層采煤方法復(fù)習(xí)思考題9/11/202347第一節(jié)急傾斜煤層開采特點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。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．急傾斜煤層中，煤炭、矸石沿傾斜方向可采用自溜運輸，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輸上山。9/11/202348第一節(jié)急傾斜煤層開采特點圖7—1采區(qū)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(luò)巷；6--區(qū)段運輸平巷；7--區(qū)段回風(fēng)平巷；8采區(qū)回風(fēng)石門；9—采區(qū)煤倉9/11/202349第一節(jié)急傾斜煤層開采特點由于煤層傾角大，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（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100m~150m。9/11/202350第一節(jié)急傾斜煤層開采特點4．開采兩個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7—2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9/11/202351第二節(jié)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7—1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，使工人在各個臺階階檐的保護(hù)下，多點同時作業(yè)。如圖7—3所示。圖7—3倒臺階工作面支架1—溜煤板；2--腳手架；3—護(hù)身板9/11/202352第二節(jié)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)段運輸巷，用輸送機(jī)運至采區(qū)溜煤眼，下放至采區(qū)石門裝車外運至井底車場。新鮮風(fēng)流經(jīng)行人眼、運料眼、區(qū)段運輸巷進(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)石門運入，沿回風(fēng)巷送至工作面。下區(qū)段工作面用料，可用運料眼中安裝的小絞車提升至區(qū)段回巷道，再送至各采煤工作面。工作面長度為40m~50m左右，一般由2~3個臺階組成。倒臺階采煤法的優(yōu)點是：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，工作面難以實現(xiàn)機(jī)械化等缺點。9/11/202353第二節(jié)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。該采煤法是將一個在上下區(qū)段平巷之間的偽斜長壁工作面分為若干個短壁工作面，短壁工作面呈正臺階狀布置。每個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15m~20m。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7—4所示。9/11/202354圖7—4偽斜短壁采煤法工作面布置圖1—回風(fēng)石門；2—運輸石門；3—工作面回風(fēng)巷；4—工作面運輸巷；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9/11/202355第二節(jié)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、運料、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，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0.8m~1.0m。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進(jìn)行。9/11/202356第二節(jié)急傾斜煤層采煤方法優(yōu)點是：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。9/11/202357第二節(jié)急傾斜煤層采煤方法三、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5~6個區(qū)段，區(qū)段高度一般為15m~20m。區(qū)段內(nèi)的分層數(shù)目一般為5~7個，每個分層的厚度為2.2m~2.8m。9/11/202358第二節(jié)急傾斜煤層采煤方法圖7—5水平分層下行垮落采煤法采區(qū)巷道布置1—采區(qū)運輸石門；2—采區(qū)溜煤眼；3—采區(qū)行人眼；4—采區(qū)運料眼；5—區(qū)段運輸石門；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7—6斜切分層采煤法分層平巷布置1—區(qū)段運輸平巷；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9/11/202359第二節(jié)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，這種采煤方法的產(chǎn)量、效率較底，材料消耗較多。9/11/202360第二節(jié)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：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7—7偽傾斜柔性掩護(hù)支架采煤法巷道布置1—采區(qū)運輸石門；2—采區(qū)回風(fēng)石門；3—采區(qū)溜煤眼；4—采區(qū)運料眼；5—采區(qū)行人眼；6--區(qū)段運輸平巷；7—區(qū)段回風(fēng)平巷；8—采煤工作面；9—溜煤眼；10—開切眼9/11/202361第二節(jié)急傾斜煤層采煤方法（一）采區(qū)巷道布置采區(qū)運輸石門1通入煤層后，向上掘進(jìn)一組上山眼，布置區(qū)段運輸平巷6、回風(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25°~30°的偽傾斜角?；夭蓵r，為了溜煤、行人、通風(fēng)和運料，在工作面下端掘進(jìn)超前平巷，并沿走向每隔5m左右，由區(qū)段運輸平巷回風(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)段運輸平巷6，再運至采區(qū)溜煤眼3，在石門裝車外運。新鮮風(fēng)流從采區(qū)石門進(jìn)入，經(jīng)行人眼區(qū)段運輸平巷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。9/11/202362第二節(jié)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，大致可分為三個階段：即準(zhǔn)備回采、正?；夭珊褪瘴补ぷ?。9/11/202363圖7—8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9/11/202364第二節(jié)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，為正常回采做準(zhǔn)備。2．正?；夭稍谡；夭蛇^程中，除了在掩護(hù)支架下回采外，同時要在回風(fēng)平巷中擴(kuò)巷、挖地溝，加長掩護(hù)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7—9支架的安裝9/11/202365第二節(jié)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，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7—10）。最后將支架全部拆除。圖7—10掩護(hù)支架采煤工作面收尾9/11/202366第二節(jié)急傾斜煤層采煤方法偽斜柔