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开滦能源化工股份范各庄矿业分公司培训中心教师授课教案教师姓名：授课班别：采煤机司机复训班授课科目：采煤新技术、新工艺电子教案文件名称：采煤新技术、新工艺审核人签字：（2015年2月）教案内容目录第一部分急倾斜煤层采煤法（一）急倾斜煤层开采特点（二）急倾斜煤层采煤法简介1、倒台阶采煤法2、正台阶采煤法3、水平分层及斜切分层采煤法4、伪倾斜柔性掩护支架采煤法5、水平分段放顶煤采煤法第二部分“三下一上”采煤方法（一）岩层与地表移动的一般特征（二）建（构）筑物压煤开采1、地表移动和变形对建（构）筑物的影响2、减少地表移动和变形的开采措施（三）铁路压煤开采1、铁路压煤开采的特点和要求2、开采技术措施（四）水体压煤开采1、水体压煤开采的一般途径2、水体下采煤的开采原则（五）石灰岩承压含水层上带压开采1、石灰岩承压含水层采煤防治水途径及技术应用特点2、石灰岩承压含水层上带压开采的适用条件及技术措施第三部分低透气性煤层群无煤柱煤与瓦斯共采关键技术（一）技术产生背景、创新成果及推广应用情况（二）无煤柱煤与瓦斯共采技术原理无煤柱煤与瓦斯共采关键技术1、沿空留巷围岩结构稳定性控制技术2、快速巷旁充填技术（三）主要技术特点范各庄矿业公司培训中心教师备课纸教学内容采煤新技术、新工艺授课时数3课时教学目的通过教学，使学员进一步了解与熟悉急倾斜煤层采煤相关知识；了解“三上一下”和低透气性煤层群无煤柱煤与瓦斯共采关键技术。通过学习，开阔员工视野，了解采煤技术的发展趋势。教学重点及难点重点：1、掌握急倾斜采煤法相关知识；2、了解“三上一下”采煤法。难点：掌握低透气性煤层群无煤柱煤与瓦斯共采关键技术教学方法讲解法和讨论法及多媒体。教具常规教学用具。本课小结对本章所讲内容分条进行归纳总结，帮助学员理清条理。并强调重要知识点。思考题1、简述急倾斜煤层开采特点2、建筑物压煤开采时，如何减少地表移动和变形？3、水体下采煤的开采原则有哪些？4、简述无煤柱煤与瓦斯共采技术适用条件？教学过程及时间分配1组织教学：（通过语言、手式或眼神等把学员的注意力集中到授课内容上来，并贯穿课堂始终。）2检查复习：启发学员利用了解或以前学过的知识回答1、简述急倾斜煤层开采特点2、建筑物压煤开采时，如何减少地表移动和变形？3、水体下采煤的开采原则有哪些？4、简述无煤柱煤与瓦斯共采技术适用条件？3新授：采煤新技术、新工艺第一部分急倾斜煤层开采特点（一）急倾斜煤层开采特点我国急倾斜煤层储量丰富，分布很广，产量占有相当大的比重。由于急倾斜煤层倾角大，在开采上具有许多特点。（1）由于煤层倾角大，采落在底板上的煤岩块会自动向下滑落，从而简化了采场内的装运工作。为了防止滑落的煤块冲到支架、砸伤人员，在技术上必须采取相应的安全措施。（2）急倾斜煤层中，煤炭、矸石沿倾斜方向可采用自溜运输，在采区中可开掘采区溜煤眼以代替缓倾斜煤层中的输送机上山。由于煤层倾角大，沿走向留设的煤柱容易片帮塌落，使得在采空区上方布置的煤层平巷维护困难。因此，阶段平巷一般均布置在底板岩石或底板不可采的煤层中，通过采区石门与煤层进行联系。采煤工作面皆由采区边界向采区石门（或采区溜煤眼）方向推进。为了减少采区石门、采区上山眼的开掘费，在急倾斜煤层中，双面采区布置应用极为广泛。（3）开采急倾斜煤层，多采用立井多水平开拓方式，由于受到技术上的限制，其水平垂高一般为100~150m。一般来说，急倾斜煤层的开采速度较慢，煤层自然大多比较严重，因而采区的走向长度比缓倾斜煤层要短。（4）开采两个相距较近的急倾斜煤层时，上层煤开采后，由于底板岩层移动，会使下层没遭受破坏，因此应合理安排上、下层的开采顺序。（二）急倾斜煤层采煤法简介我国煤矿使用过多种采煤方法开采急倾斜煤层。下面就比较常用的几种方法简要介绍。1·倒台阶采煤法倒台阶采煤法的工作面沿倾斜方向呈带台阶布置，其目的在于利用工作面长度，使工人在各个台阶阶檐的保护下，多点同时作业。45min工作面落煤一般采用风镐或炮采。落煤一般先从上偶角开始，然后逐次沿台阶面向下采，每班进2~4排柱，排距为0.8~0.9m。倒台阶工作面一般采用顺板棚子，采空区处理多用全部垮落法。工作面采出的煤沿工作面自溜，经溜煤眼到区段运输巷，用输送机运至采区溜煤眼，下放至采区石门装车外运至井底车场。新鲜风流进行人眼、运聊眼、区段运输巷进入采煤工作面，然后经回风巷、采区回风石门排至区段回风平巷工作面所需的材料、设备一般由回风石门运人，沿回风巷送至工作面。下区段工作面用料，可用运料眼中安装的小绞车提升至区段回风巷道，在送至各采煤工作面。工作面长度为40~50m，一般由2~3个台阶组成。台阶长度一般为10~20m。倒台阶采煤法的优点是巷道系统简单，掘进率低，采出率高，通风方便。但是，这种采煤方法具有生产工艺复杂、工作面支护和顶板控制工作量大、操作不便，以及坑木消耗大、安全条件差、工作面难以实现机械化等缺点。因此，近年来这种采煤法的使用已逐渐减少。当煤层不适宜用掩护支架开采时，厚度2m以下的煤层也可采用倒台阶采煤法。2·正台阶采煤法正台阶采煤法是在急倾斜煤层的阶段或区段内沿倾斜或伪倾斜方向布置正台阶工作面而沿走向推进的采煤方法。沿伪斜方向布置正台阶工作面的正台阶采煤法又称伪斜短壁采煤法或斜台阶采煤法。该采煤法是将一个在上下区段平巷之间的伪斜长壁工作面分为若干短壁工作面，短壁工面呈正台阶状布置。每个短壁工作面沿倾斜长5m左右，沿层面与走向线30°夹角的伪斜方向间距15~20m。长壁工作面沿走向推进，始终保持沿倾斜方向短壁工作面沿30°伪斜方向推进。短壁工作面风镐落煤，采落的煤先堆积于其下部伪斜小巷的溜煤槽内。各小巷内设挡煤板，当煤堆积到一定高度时，停止采煤，开始从下向上去掉挡煤板放煤。为防止煤炭窜到人工顶板造成损失，可挂一胶带挡煤板，使煤流到伪斜小巷内。采用木支柱支护时，木支柱支在沿顶底板的护板上，排距和柱距为0.8~1.0m。人工顶板支柱支在柱窝内，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补人工顶板柱和加强支柱，再铺上柱笆，然后按后按矸石堆积的斜面，自下而上由采空区向煤壁回收支柱，并使矸石滚到新铺的人工顶板上。放顶时，短壁工作面停止生产，并挡住上短壁工作面的煤流，使回柱放顶与采煤交替进行。各短壁工作面每班推进两排并回柱两排，实行一班一循环、昼夜多循环方式。这种采煤方法的优点是工作面位于采空区下方，不会积聚瓦斯，为采空区抽放瓦斯创造了条件；工作面浮煤少，采出率高。减少了采空区自然发火的隐患；对煤层厚度和倾角多变化、瓦斯含量大等地质条件适应性强；巷道布置简单、掘进率低。其缺点是短壁工作面多，溜煤相互干扰，工作面利用率低；伪斜小巷断面小，煤尘大；落煤方法、支护设备有待改进；片帮滑底事故仍未能完全杜绝。这种采煤方法可用于煤厚、倾角有变或小构造、厚度在2.4m以下，不宜使用伪斜柔性掩护支架采煤法的急倾斜煤层。3·水平分层及斜切分层采煤法水平分层采煤法就是把煤层沿水平划分成若干分层，并在每个分层中布置准备巷道及采煤工作面，然后顺次进行回采，采煤工作面一般沿走向推进。斜切分层采煤法分层和水平分层工作面的回采工作基本上是一样的，包括落煤、装煤、支架、铺设人工顶板、回柱放顶等工序。工作面落煤一般采用打眼爆破或用风镐。工作面支架多采用金属支柱和金属铰接顶梁，顶梁垂直工作面布置。人工顶板的铺设方法与倾斜分层下行垮落采煤法中所介绍的基本相同。人工顶板材料目前一般使用荆笆、竹笆，也可使用金属网。水平分层及斜切分层采煤法的主要优点是对煤层地质条件适应性强，能适应煤层倾角和厚度的变化，采出率较高。这种采煤法的主要缺点是巷道布置和通风系统复杂，巷道掘进量大，回采工序多，通风运料困难，工作面劳动强度大，特别是水平分层工作面，人工攉煤的劳动繁重。由于这些缺点，这种采煤方法的产量、效率较低，材料消耗较多。对厚度大于2m的急倾斜煤层，由于倾角、煤厚变化而不能采用伪斜柔性掩护支架采煤法时，可以采用水平分层，而斜切分层采煤法则适用于更厚的急倾斜煤层。4·伪倾斜柔性掩护支架采煤法伪倾斜柔性掩护支架采煤方法的特点是采煤工作面呈直线行，按伪倾斜方向布置，沿走向推进，用柔性掩护支架隔离采空区与回采空间，工作人员在掩护支架下进行采煤工作，（1）采区巷道布置。伪倾斜柔性掩护支架采煤法的巷道布置如图所示采区运输石门1通入煤层后，向上掘进一组上山眼，布置区段运输平巷6、回风平巷7，在采区边界开掘一对开切眼10，用于回采开始阶段的运输、通风和行人。然后即可安装支架，进行回采工作。正常的采煤工作面应有25°~30°的伪倾斜角。回采时，为了溜煤、行人、通风和运料，在工作面下端掘进超前平巷，并沿走向每隔5m左右，由区段向上开掘小眼与超前平巷贯通。工作面采落的煤自溜至区段运输平巷6，再运至采区溜煤眼3，在石门装车外运。新鲜风流从采区石门进入，经行人眼至区段运输平巷6，在到采煤工作面。乏风从工作面经区段回风平巷7到采区回风石门2排出。（2）掩护支架的结构。柔性掩护支架主要由钢梁及钢丝绳组。钢丝绳沿走向布置，钢炼沿煤层厚度布置。架子的厚度视煤层厚度而定，可由3~5根组成。钢梁间距不大于0.3m，其间用撑木及荆笆条填充。钢梁与钢丝绳可用垫板和螺栓进行联结，也可用环形卡子联结。在钢梁上部铺设双层荆笆，用作隔离采空区矸石和拆架子时的人工顶板。这种支架结构具有柔性且便于控制和回收。（3）回采工作。伪倾斜柔性掩护支架采煤法的回采工作大致可分为3个阶段，即准备回采、正常回采和收尾工作。①准备回采。准备回采主要是在回风平巷内安装掩护支架，并逐步下放成为伪倾斜工作面，为正常回采作准备。掩护支架安装前，将回风平巷断面扩大到煤层顶底板并挖出地沟。安装时，可在前面安装支护，在后面进行回柱放顶，使支架顶上有厚度为2~3m的矸石垫层，以缓冲围岩垮落时对支架的冲击。随后进行支架的调整下放，使支架由水平状态逐步下放为伪倾斜状态，采煤工作面的伪倾斜角应不小于25°。②正常回采。在正常回采过程中，除了在掩护支架下回采外，同时要在回风平巷中扩巷、挖地沟，加长掩护支架，以及在工作面下端的巷道中拆除支架。在支架下采煤，目前主要采用打眼爆破。其工序包括打眼、装药、爆破、铺溜槽出煤、调整支架等项内容。回收架尾时先将地沟向两帮扩大，用点桩支撑钢梁，然后卸下钢丝绳，经小眼送至运输平巷，在取下钢梁，运到回风平巷继续复用。③收尾工作。当工作面推进到区段终采线附近时，在终采线靠工作面一侧掘进两条收尾上山眼，然后加大工作面上部的下放步距，缩小工作面下部的进尺，同时逐渐缩小工作面长度和伪倾斜角度，直至变成水平状态，最后将支架全部拆除。伪倾斜柔性掩护支架采煤法与水平分层及倒台阶采煤法比较，具有产量高、效率高、工序简单、操作方便、生产安全、掘进率低等优点；采煤工作面可三班出煤，不需要专门的准备班。这种采煤方法的主要缺点是掩护支架的宽度不能自动调节，难以适应煤层厚度的变化。当煤层厚度为1.5~6.0m，倾角大于55°，在一个条带内煤层比较稳定的条件下，应优先选用伪倾斜柔性掩护支架采煤法，其工作面伪倾斜角度一般不小于25°，工作面长度一般为30~60m，年进度可达480~660m。第二部分“三下一上”采煤方法“三下以上”采煤是指建筑物下、铁路下、水体下和承压水体上采煤。在建筑物下和铁路下采煤时，既要保证建筑物和铁路不受开采影响而破坏，，又要尽量多采出煤炭。在水体下和承压水体上采煤时，要防止矿井发生突水事故，保证矿井安全生产。（一）岩层与地表移动的一般特征（1）上覆岩层移动的一般特征。地下开采破坏了岩体内原有的应力平衡状态，使采空区周围的岩层乃至于地表产生移动和变形。由于地质和开采条件不同，，岩层和地表的移动和变形的表现形式、分布状况和程度大小也各不相同。就煤层的开采来说，采空区周围的岩层移动和变形，一般表现为采空区上方顶板的弯曲下沉、断裂、垮落，底板岩层鼓起、开裂、滑动，以及采空区周围煤壁的压出、片帮等。（2）地表移动的一般特征。地表移动和破坏的主要形式有如下四种：地表移动盆地、裂缝、台阶状塌陷盆地、塌陷坑。（二）建（构）筑物压煤开采