采煤新技术、新工艺

学习要点：•掌握急倾斜煤层采煤法的相关知识•了解“三上一下”采煤方法•掌握低透气性煤层群无煤柱煤与瓦斯共采技术第六章采煤新技术、新工艺§6-1急斜煤层采煤法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1.煤层倾角大，采落的煤岩会自动滑落，利于简化煤的运输。应防止滚落的煤矸伤人和冲倒支架。2.采煤工作面行人，运料及操作等各工序均较困难。3.阶段平巷一般布置在底板岩石中，石门联络。双面采区广泛。4.开采两相近急倾斜煤层时，应合理安排开采顺序，避免相互影响。5.工作面支架不稳定；底板岩层稳定性下降；顶板、底板均会滑动。6.机械化采煤比较困难，一般采用风镐或炮采。一、急倾斜煤层开采特点45.0m5.0m15.0m5.0m3400Ⅱ-Ⅱ1700800315.0m8453.0m20.9m762.4mⅡ8Ⅱ工作面布置：沿倾斜方向倒台阶布置。工作面长40~50m，台阶数23个，台阶长1020m，上下台阶错距为23m，最下一个台阶错距为56m。目的：使工人在各个台阶阶檐的保护下，多点同时作业。二、倒台阶采煤法•回采工艺落煤—风镐；爆破。装运—煤自溜。支护—人工，木支柱，设顶梁、底梁、护身板。处理采空区—垮落法或充填法。“三板”—倒台阶工作面安全脚手板、护身板和溜煤板。45.0m5.0m15.0m5.0m3400Ⅱ-Ⅱ1700800315.0m8453.0m20.9m762.4mⅡ8Ⅱ•评价及适用条件优点：巷道布置简单；掘进率低；通风系统简单；采出率高；对地质条件的适应性强。缺点：人工破煤、支柱，工人劳动强度大，劳动生产率低；工作面采用木支柱支护，坑木消耗高；台阶上隅角容易积聚瓦斯，工人高空作业，安全性较差；对支柱操作技术要求高，不利于实现采煤机械化。适用：煤层赋存变化大，厚度小于2m的煤层。三、正台阶采煤法工作面布置：台阶工作面沿倾斜布置，沿走向推进。上一台阶面始终超前下一台阶面1~2个排距，形成正台阶工作面。短壁工作面沿倾斜长5m左右。从溜煤眼7沿煤层按250伪倾角掘分段小斜巷9，作为行人、通风、运料、溜煤的通道。•评价及适用条件•优点：周期来压不明显，提高了工作面的安全可靠性；工作面位于采空区下方，不会积聚瓦斯，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较强；巷道布置简单、掘进率低。•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。•适用：可用于煤厚、倾角有变化或有小构造，厚度在2.4m以下，不宜使用伪斜柔性掩护支架采煤法的急斜煤层。四、水平（斜切）分层采煤法把煤层沿水平面划分成若干分层，并在每个分层中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。可采用下行垮落法（常用）和上行充填法。回采工艺落煤——打眼爆破或用风镐支护——采用金属支柱和铰接顶梁支护人工顶板人工顶板一般用荆笆、竹笆、金属网2019/8/1510图3水平分层下行垮落采煤法采区巷道布置1—采区运输石门；2—采区溜煤眼；3—采区行人眼；4—采区运料眼；5—区段运输石门；6—溜煤眼；7—分层平巷8—分层采煤工作面；9—区段回风平巷；10—回风石门图4斜切分层采煤法分层平巷布置1—区段运输平巷；2—区段回风平巷；3—第一分层沿顶板平巷；4—小眼；5—斜煤门•评价及适用条件•优点：适应性强，适应煤层倾角和厚度的变化，采出率较高。•缺点：巷道布置和通风系统复杂，掘进量大，回采工序多，通风运料困难，劳动强度大，需人工攉煤，产量效率低，材料消耗多。•适用：倾角、煤厚变化不能采用伪斜柔性掩护支架采煤法的厚度大于2m的急倾斜煤层。五、伪倾斜柔性掩护支架采煤法工作面布置：采面呈直线，伪斜布置，沿走向推进，并用柔性掩护支架隔离采空区，工人在掩护支架下采煤。采空区采空区12水平水平1149988101013157345-250-14010m10m6200m5m金属柔性支架（一）柔性支架结构1.钢梁—沿煤层厚度布置，间距不大于0.3m，3~5根2.钢丝绳—沿走向布置钢梁与钢丝绳用垫板和螺栓联结，也可用环形卡子3.荆笆—在钢梁上部双层铺设图7—8柔性掩护支架结构1—工字钢；2—钢丝绳；3—荆笆条；4—压木；5—撑木（二）回采工作将回风巷扩宽到煤层顶底板，从切眼外5m处挖地沟在扩宽的回风巷里安掩护支架顶板板底0.8m5°53947612185347621.4m1.0mⅠⅠⅠⅠ1、准备162、掩护支架调斜将掩护支架调成伪斜工作面，斜角为2530o1248m15m3.5m73635m1）接长掩护支架：在回风巷接长掩护支架，超过上出口810m2）采煤：炮采打眼-装药-联线-放炮（全采面一次爆破或分段爆破）出煤（铺溜槽）-调支架等3）拆支架：溜煤眼上留巷拆支架在采面下端将支架放平，并留出空间1.2m高，拆除支架3、正常回采30o1248m15m3.5m73635m1）在停采线一侧掘两条收尾上山，走向间距810m，用联络眼贯通2）支架安装到收尾上山处，不再接长3）随采煤下放前端支架，伪斜角逐渐变小，并拆除上端多余的支架，放平支架4）全部拆除支架147633524、收尾支架结构改进八字形掩护支架适用：M=1.31.6m“7”形支架适用：，4.6m单支撑式支架适用：；M=1.454.6mⅢⅢⅠⅡⅠⅡⅠⅠⅡⅡ21α1ρ541A3巷道布置改进伪斜上山工作面分段出煤30~40m25~306255~65m5143325~30。。32m324130~40m25~35m溜煤眼工作面分段出煤评价及适用优点：安全、劳动条件好；巷道布置简单，掘进率低；工序简单，可全天连续采煤；材料消耗低；采面较长，利于高产；技术经济指标较好。缺点：支架结构不完善，不能调节宽度；如有淋水，劳动条件差；采面仅一组工人工作，待改进；煤尘大；支架拆除费事。适用：M=26m六、水平分段放顶煤采煤法水平分段放顶煤采煤法：在急斜煤层中，按一定高度分成若干个分段。在分段的底部布置采煤工作面，先采出工作面底部的煤，随即放出上部顶煤的方法。示例：窑街二矿生产系统1-主斜井2-副斜井3-1650运输大巷4-1700回风大巷5-1650运输石门6-1700回风石门7-开切眼8-区段运输巷9-区段回风巷10-进风斜巷11-溜煤眼12-回风斜巷126+1650+17001011124+1690+169098+1650+1690345689+170012Ⅰ310115ⅠⅠⅠ急倾斜煤层综放工艺割煤、移架、推溜、放顶煤适用：采面长25m综采放顶煤液压支架滑移支架滑移顶梁支架：是一种无底梁，由滑移顶梁与双作用液压支柱等组成的液压支架。示例：靖远局王家山矿采面长74m分段高6m采高2m，放顶煤4m落煤方式：爆破落煤铺顶网推移输送机移液压支架Ⅰ0.8m65453200040004314‰ⅠⅠ3725Ⅰ5321最大控顶距45502000644000铺顶网，伸出前伸梁，出煤移前输送机提前梁柱，准备滑移前梁缩前伸梁，滑移前梁到位，支前梁支柱，提后梁前支柱，移后输送机提后梁后柱滑移后梁到位，支后梁支柱放顶煤：到放煤步距，移架后停推，剪网放煤剪网宽0.40.5m，高0.81.0m，距顶板1m左右的放煤口放煤顺序：•从底板一端至顶板•依次间隔1#、3#、5#2#、4#、6#放煤口不超过2个23轮往复放煤补好放煤口适用：采面长15m2019/8/1531复习思考题•1．急倾斜煤层开采有哪些特点？•2．什么是倒台阶采煤法？有哪些优缺点？•3．什么是正台阶采煤法？有何优缺点？•4．什么是水平分层采煤法？有何优缺点？•5．简述伪倾斜柔性掩护支架采煤法的优点，采煤工作各阶段的任务。§6-2三下一上采煤方法即建筑物下、铁路下、水体下、承压水体上开采。“三下一上”压煤量达140亿吨以上建筑物下压煤87.6亿t占63.6%水体下压煤约占28%铁路下压煤约占12%目前为止，我国仅从“三下”采出的煤炭约有10亿吨，只占整个“三个”压煤量的7%左右。（一）岩层与地表移动的一般特征围岩移动顶板弯曲下沉、断裂、垮落底板鼓起、开裂、滑动移动盆地裂缝台阶状塌陷盆地塌陷坑岩层地表移动地表移动1.地表移动对建筑物的影响地表下沉的影响地表倾斜的影响地表曲率的影响地表水平变形的影响（二）建筑物压煤开采均匀下沉对建筑物本身不会产生破坏影响管线：水管、气管、电话线、电线水位上升降低了地基的强度，影响建筑物的使用下沉危害程度与建筑物高度成正比。如烟囱、水塔、高压线路、索道塔架等，地面倾斜使之偏心，稳定性变差。对于普通楼房，即使不丧失稳定性，过量倾斜也会使使用条件恶化。倾斜正曲率建筑物顶部开裂负曲率建筑物底部开裂曲率在正负曲率作用下，应力重新分布水平移动均匀水平移动对建筑物本身不会产生破坏但影响管线（实际是非均匀移动）拉伸变形压缩变形结论下沉：影响管线，水位上升。水平变形和曲率：对建筑物影响最大倾斜：对高度大，底面积小的建筑物影响大2.减少地表移动变形的开采措施（1）防治地表突然下沉①应在一定开采深度进行建下采煤；煤层上部有石灰岩，需查明老空、岩溶等，并填实、排除积水。②开采急倾斜煤层，在煤层露头处应留设足够的煤柱。尽量采用长走向小阶段间歇式采煤法，避免落垛式或倒台阶采煤法。③在缓倾斜、倾斜厚煤层浅部开采时，尽量采用倾斜分层采煤法，并适当减少一、二分层的厚度。（2）减少地表下沉①采用充填采煤法。②采用条带开采法。合理确定采宽和留宽。③采用房柱式采煤法。只才煤房，留煤柱。④减少一次采出煤厚。（3）避免开采影响的不利叠加①分层间隔开采。一个分层开采影响消失后，再采另一分层。②合理布置各煤层的开采边界。尽量避免在建筑物保护煤柱范围内出现永久性的开采边界。③尽量长工作面全柱开采。使建筑物位于移动盆地的中央区。④干净回采，不留残柱。⑤协调开采。使相邻两工作面引起的地表变形互相抵消。（4）消除或减少开采边界的影响在断层两侧，提前做好开拓准备工作，尽可能保证回采工作连续进行。协调开采:就是数个煤层和分层同时进行开采，使所产生的地表拉伸变形和压缩变形互相抵消，以达到减少开采对地表的影响。（三）铁路压煤开采1.铁路压煤开采的特点①采动影响超限，列车运行安全得不到保证。②铁路线路可及时维修。利用起道、拨道、顺坡、调整轨缝等方法消除采动影响。2.铁路下压煤开采技术措施①避免线路处于移动盆地边缘，尽可能使工作面推进方向与线路纵向方向一致。②严禁使用非正规的采煤法。③顶板控制方法合理。开采浅部煤层，应考虑使用充填法。④在缓倾斜、倾斜厚煤层浅部开采时，尽量采用倾斜分层采煤法，并适当减少分层的厚度。不留煤柱、残柱、木垛等。⑤开采急倾斜煤层，尽量采用长走向小阶段伪斜柔性支架采煤法或水平分层采煤法，禁用落垛式或倒台阶采煤法。⑥煤层顶板坚硬，不易垮落时，应进行强制放顶。⑦铁路位于煤层露头附近，或在其下方浅部有煤层或石灰岩时，需查明老空、岩溶等，并填实、排除积水。⑧防止重复采动影响，做好地表移动监测等。（四）水体压煤开采1.水体压煤开采的一般途径①顶水采煤。在水体与煤层之间保留一定厚度煤岩柱（防水安全煤岩柱、防砂安全煤岩柱和防塌安全煤岩柱）。②疏干采煤。先疏后采：直接顶（底）为砂岩、石灰岩岩溶含水层，弱中含水层。边疏边采：基本顶为砂岩、石灰岩岩溶含水层，由采空区涌出。③顶疏结合开采。多种水体威胁，远顶近疏。④帷幕注浆堵水。水泥、黏土等注入含水层，形成地下挡水帷幕。2.水体下采煤的开采原则①有效控制采高和开采范围，防治急倾斜煤层抽冒，防止断层导水或沿断层带抽冒。应在一定开采深度进行建下采煤；煤层上部有石灰岩，需查明老空、岩溶等，并填实、排除积水。②在水体下开采缓倾斜、倾斜厚煤时，宜采用倾斜分层长壁采煤法，并适当减少一、二分层的厚度。③严禁在水体下开采急倾斜煤层。④开采煤层组时，应采用间隔式采煤方法。必要时加大煤柱尺寸。⑤强含水层、导水裂隙带，应