采矿学-第六章倾斜分层走向长壁下行垮落采煤法

第六章厚煤层倾斜分层长壁下行垮落采煤法倾斜分层：将厚煤层分成若干与煤层层面相平行的分层，然后逐层开采。回采顺序：下行式倾斜分层下行垮落采煤法：先采顶分层，依次下行回采各分层，垮落法管理顶板，称倾斜分层下行垮落采煤法。分层同采：在同一区段范围内，上、下分层工作面错开一定距离同时采煤，称：“分层同采”。分层分采：在同一区段或采区范围内，采完一个分层后再采下一个分层称“分层分采”。第一节分层分采的采区巷道布置一、采区巷道布置1、形式：①在同一区段范围内，采完一个分层后再采下一个分层。②在同一采区范围内，采完一个分层后再采下一个分层称“大扒皮”。1、运煤系统：分层工作面—14—11—8—17—4—19—1二、生产系统2、通风系统：1—3—5—7—10—12—11—14—13—9—2。3、材料运输系统：1—3—5—6—9—13—144、排矸及掘进出煤系统：所出的煤矸由矿车从各平巷运至中部车场，经轨道上山运至下部车场。三、采煤方法参数1．倾斜分层厚度普采、炮采分层厚度一般为2米左右，最大不超过2.4米；综采一般为3左右，最大不超过3.5米。控制分层采高的做法是：在开切眼、采面及上、下平巷每隔30~50m向底煤打钻孔探煤厚。2．工作面长度确定分层开采工作面长度时，要综合考虑单一长壁工作面长度的影响因素及铺网工序和在网下作业带来的影响。可略短一些。四、回采巷道布置分析厚煤层倾斜分层开采时，各分层平巷的相互位置主要有以下三种基本布置形式。水平式布置倾斜式布置分为内错式和外错式垂直式布置1．倾斜式布置各分层平巷是按25°~35°角呈斜坡式布置。一般适用于倾角小于15°~20°的煤层。分内错式和外错式两种。如图6-2a、b1）内错式：使下分层平巷置于上分层平巷的内侧，处于上分层采空区下方，形成正梯形的区段煤柱。各分层内错半个到一个巷道宽度。容易维护，并且沿假顶掘进，方向容易拿握。其问题是区段煤柱愈到下面愈大，工作面则愈到下面愈短,也容易向上漏风。2）外错式：使下分层平巷置于上分层平巷的外侧，处于上分层煤柱的下面，形成倒梯形的区段煤柱。维护困难，并下分层工作而的上下出口处没有人工假顶．采煤和支护均较困难。采用较少。2．水平式布置如图6-3各分层工作面运输平巷和回风平巷分别布置在同一标高上，区段煤柱呈平行四边形。各分层之间用水平巷道联系，各分层工作面长度基本一致，利于材料运输、行人和通风，分层运输平巷易于维护，但分层回风平巷维护困难。一般适用倾角大于20°~25°的煤层。3．垂直式布置如图6-3各分层平巷沿铅垂方向呈重叠式布置，区段煤柱呈近似矩形。适用：层倾角小于8°~10°，特别是近水平厚煤层条件下。可减小区段煤柱尺寸，分层平巷受支承压力的影响也较小，易于维护。同时，下分层平巷沿上分层平巷铺设的假顶掘进，容易掌握方向。第二节分层同采的采区巷道布置及生产系统一、采区巷道布置条件：煤层厚、分层层数、运输大巷、回风大巷、采区下部车场、采区上山同分层分采。采煤方法：倾斜分层走向长壁下行垮落采煤法。采区巷道布置:如图6-51－运输大巷；2－回风大巷；3－采区下部车场；4－运输上山；5－轨道上山；6－采区上部车场；7－区段进风运料石门（中部甩入石门车场）；8－区段回风石门；9－区段轨道集中平巷；10－区段运输集中平巷；11－联络斜巷；12－溜煤眼；13－回风石门；14－上分层超前区段运输平巷；15－上分层超前区段回风平巷；16－采区变电所；17－绞车房；18－区段溜煤眼；19－采区煤仓；20－中分层超前区段运输平巷；21－中分层超前区段回风平巷；22－行人联络巷；23—第一分层工作面；24—第二分层工作面巷道名称：1、区段集平巷1）集中运输巷（10）布置在距煤层810m的底板岩石中。2）区段集中轨巷（9）提前在下区段顶分层回风巷位置开掘，超前（10）掘进，为（10）定向。3）分层同采时集中轨道巷（9）作用：•服务于各（顶、中、底）分层之辅助运输。•探清煤层走向变化，为（10）定向；同时满足顶分层超前平巷施工定向和泄水•利用（9）掘二、三分层超前运输机巷，掘进煤由（12）—(10）运出；物料由（9）—（11）。采掘无干扰。•缩短区段准备时间，利于接替。2、区段集中平巷与分层平巷间联系10每隔200400m（一台刮板运输机有效铺设长度，当用吊挂胶带机时，联络眼间距可扩大到400m）掘溜煤眼12沟通各分层运输平巷14、20，最后一个12距采区边界约200m。9每隔200m开联络斜巷11沟通各分层运输平巷14、20，最后一个11距采区边界约200m。利用总回风巷2，每隔200m左右开掘区段回风小石门13沟通各分层风巷。（如采用采区小风井，则另开集中岩石巷）。集中区段平巷与分层平巷间联系（10）—（12）—沟通各分层机巷；（9）—（11）—沟通各分层机巷；从最后一个（11）反向掘（14）至采区边界；从最后一个（13）反向掘（15）至采区边界。9131211101313133、顶分层工作面回采巷道生产中，随分层工作面推进，顶分层14、15超前采面两个12、13掘进。9131211101313134、分层工作面联络斜巷顶分层联络斜巷11沿煤层顶板开掘，每200m一个，沟通（14）问题：顶分层与中、底分层的联络眼间距相同否？间距相同—如何布置？①错开位置后重新开掘；②二、三分层—（11）下口不动，上段向下卧底，形成斜巷，分别沟通二、三分层机巷（超前平巷），形成系统。5、第二区段开采第一区段采完后：（9）作为下区段顶分层回风巷，（10）作为集中轨巷。更换运输设备。二、巷道掘进顺序981513127l611261012201854141721102022311911451839102014127822119176132211513开切眼141098715132645311、顺序：同时开掘19、16、17、18。2、生产中，随分层工作面推进，继续掘上分层超前运输和回风平巷，超前距保持两个溜煤眼与之相通3、中分层准备（1）上分层工作面采过第一个溜煤眼之后，再准备中分层。自（9）—（11）在假顶下，反向掘（20）开切眼，自（2）—（13）—（21）（2）同中分层准备，准备底分层工作面。第一区段底分层采完之前，要准备第二区段顶分层工作面，以备接替。1、运煤系统：分层工作面—14（20）—12—10—18—4—19—1三、生产系统981513127l6112610122018541417211020223119114518391020141278221191761322115132、通风系统：1—3—5—7—10和9—11和12—14（20）—面—15（21）—13—2。3、材料运输系统：1—3—5—6—2—13—15（21）分层工作面；1—3—5—7—9—11—14（20）；1—3—5—7—10。4、排矸及掘进出煤系统：14（20）—12——10—与工作面煤一起运出。15（21）—6—5—3运出。5、上下区段同采通风系统如图6-6四、分层同采的工作面合理错距同一区段内上下分层同采时，采煤工作面之间应保持一定的错距。错距的大小取决于上分层采过后顶板垮落及稳定的状况。下分层工作面必须在上分层采空区的顶板垮落基本稳定后才能超前掘进及回采，以保证生产安全。通常下分层采煤工作面滞后时间不少于3~4个月。五、分层同采优缺点1、优点：1）实行上下分层同采，增产潜力大，能集中生产；2）为超前回采工作面掘进分层平巷和多头掘进提供了条件，缩短了准备时间，利于接替；3）由于各分层平巷超前掘进，维护长度及时间短，维护费用低。第二分层以下的区段运输平巷均布置在上分层采空区下，矿压小，易维护。4）各分层出煤均利用区段集中运输平巷，占用设备少，管理集中；5）利于假顶防腐和防止煤的自燃发火。2、缺点1）岩石工程量大（设区段集中平巷及联络巷）；2）初期准备时间长；3）生产系统复杂；4）同采工作面能力不易发挥3、分层同采的适用条件：随着机械化水平提高，综采放顶煤出现，以及非放顶煤单层工作面生产能力加大，支护条件改善，分层同采的优点已逐渐弱化，缺点（主要是岩石工程量大、生产系统复杂）已日趋明显，分层同采已少用。技术发展趋势：1）多采用分层分采2）综采放顶煤3)综采大采高支架一次采全高第三节采煤工艺特点及应用一、顶分层采煤工艺特点顶板—煤层原生顶板底板—煤层顶分层采煤工艺同中厚煤层工艺为了下分层开采安全，顶分层增加了为下分层铺设人工假顶或形成再生顶板的工作。（一）人工假顶1、竹笆、荆笆假顶竹笆：宽0.71.0m，长2.22.4m，竹片或细竹用铁丝编成。荆笆：宽0.91.0m，长2.22.4m，用细铁丝编成。底梁：半圆木，或厚木板。竹笆、荆笆假顶铺设：铺设：底梁与煤壁呈4560°布置，将竹笆放在底梁上，每片间搭接，用铁丝联好。腐朽期为68月。垮落矸石胶结性能好时可不铺底梁，铺设双层笆片。1526341242、金属网假顶金属网假顶一般用1214#镀锌铁丝编织而成。网边用810#铁丝编成。网孔2025mm网孔形状：正方形（经纬网）、菱形、蜂窝形。菱形网：承力好，延展性好，寿命长，广泛应用。3、塑料网假顶塑料网假顶：聚丙稀树脂制成的塑料编织而成。规格：网带宽1316mm，5.60.9m或2.00.9mm，网孔15mm塑料网：无毒、无味，阻燃，抗静电，重量轻，柔性大，耐腐蚀等。强度高，寿命长；抗剪性能差；延展性大，易形成网兜。4、金属或塑料网假顶铺设方法普（炮）采面要人工铺设，铺顶或底网方式：长边平行于工作面。综采可人工铺设和机械铺设，人工铺设同上，机械铺设网长边垂直于工作面。•铺顶网•铺底网手工机械312452312315、铺顶网优点：1）铺一次网可为上、下分层服务，利于改善工作面顶板管理。2）提高煤质。3）窜矸少，回柱方便。4）支柱工艺简单。5）提高煤炭采出率。（二）再生顶板煤层的顶板为页岩或含泥质成份较高的岩层，冒落后注水或注泥浆，在上覆岩层重压下形成再生顶板。一般46个月胶结形成。甚至一年。二、假顶下回采工艺特点（一）假顶下支护及顶网管理矿压特点：周期来压不明显，但破碎，护好顶板是关键。护好破碎顶板技术措施：1）选用浅截深采煤机，及时支护；；2）滚筒距网100mm；3）普采面：a、采用正倒悬臂错梁直线柱布置；b、割煤后及时挂梁，支贴帮柱；c、型钢梁护顶（图6-8）。4）综采面：选用掩护式或支撑掩护式支架，尽量缩小端面距。（二）假顶下的放顶工艺1、单体支柱采面—无密集放顶。2、假顶下易拉斜（歪）支柱、推垮采面，必须设抬棚，或打斜撑柱。（戗柱）3、沿放顶线倒悬臂铰接顶粱的梁头容易挂破顶网，在放顶前应先用带帽点柱将其替换。4、放顶时可用木柱斜撑顶网，使其缓慢下沉到底板。5、初次放顶时应特别注意加强对顶网的管理，开帮进度不宜太大，工作面可架设适量的木垛、抬棚、料撑柱等以增大支架的稳定性。为防止金属网对支架产生过大的牵制力，可先在底板上加铺—层底网，然后沿放顶线将顶网剪断，使顶网沿放顶线呈自然下垂状态。三、倾斜分层下行垮落采煤法的应用1、优点：1）有效解决中倾斜以下厚煤层开采时顶板支护和采空区处理问题；顶分层以下各分层矿压显现缓和。2）安全；3）采出率高；2、缺点：1）铺假顶及巷道掘进工作量大；2）生产组织管理较复杂；3）开采易自燃煤层，采取防自燃措施等。3、适用条件：煤层顶板不太坚硬，易于垮落、直接顶有一定厚度的缓、中倾斜厚煤层。分层开采在1990年，产量是统配煤矿产量的28.1%，目前占1520%。