采矿学-第十章倾斜分层下行垮落采煤法

第十章倾斜分层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—先采顶分层，依次按下行顺序回采各分层，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”。第一节倾斜分层走向长壁采煤法巷道布置及参数一、分层同采的采区巷道布置条件：厚煤层，分三层，赋存稳定，低沼气矿；沿倾斜划为35个区段倾斜分层走向长壁采煤法分层厚度：普采一般2m，最大2.4m综采一般3m,最大3.5m981513127l611261012201854141721102022311911451839102014127822119176132211513分层同采巷道布置1、巷道名称2、巷道布置特点2、巷道布置特点:•阶段运输大巷(1)和回风大巷(2)均布置在距煤层1520m的底板岩石中。•各分层采用集中（共用）上山、集中（共用）区段平巷联合布置方式之一114518391020141278221191761322115•集中上山轨上（5）和运上（4）均布置在距煤层15m左右的底板岩石中，错距：≮2m位置：运“上”在下，轨“上”在上114518391020141278221191761322115巷道布置特点•区段集中运输巷（10）布置在距煤层810m的底板岩石中。•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。114518391020141278221191761322115巷道布置特点•从（9）每隔200m左右开（11）沟通各分层。最后一个（11）距采区边界约200m•集中区段平巷与分层平巷间联系（10）—（12）—沟通各分层机巷（14、20）（9）—（11）—沟通各分层机巷（14、20）从最后一个（12）反向掘（14）至采区边界从最后一个（13）反向掘（15）至采区边界9131211101313131091411123、顶分层采面回采巷道顶分层（14）、（15）超前采面两个（12）掘进。（14）—开切眼—（15）顶分层工作面。913121110131313119101412132154、I区段采煤i、利用总回风巷（2）作为轨道集中巷，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）。ii、从（10）每隔200400m（一台刮板运输机有效铺设长度，当用胶带机时，联络眼间距可扩大到400m）掘溜煤眼（12）沟通各分层机巷，最后一个（12）距采区边界约200m。9131211101313131091411125、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；•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）。采掘无干挠。•缩短区段准备时间，利于接替1091411126、联络眼（11）的开掘方法问题：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？i、顶分层—(11)沿煤层顶板开掘，每200m一个，沟通（14）ii、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。109141112913121110131313981513127l611261012201854141721102022311911451839102014127822119176132211513分层同采7、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。9131211101313131145183910201412782211917613221158、区段集中巷与上山间联络（10）—（18）—运上（4）（9）—（7）—轨上（5）可知：分层同采，必须有：共用区段集中机巷；共用区段集中轨巷。98718541410（二）巷道掘进和工作面接替1、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913121110131313巷道掘进和工作面接替2、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）981513127l611261012201854141721102022311911451839102014127822119176132211513巷道掘进中分层采时，准备底分层。第一区段底分层采完之前，要准备第二区段顶分层。913121110131313二、分层同采评价1、优点：1）上下分层同采，增产潜力大，区段内集中生产；2）缩短了准备时间，利于接替；3）分层回采巷道超前掘进，维护长度及时间短，维护费用低；4）集中巷集中运煤，系统集中简单，占用设备少；5）利于假顶防腐和防止煤的自燃发火。981513127l611261012201854141721102022311911451839102014127822119176132211513分层同采评价：2、缺点1）岩石工程量大（设区段集中平巷及联络巷）2）生产系统复杂。3）单工作面能力不易发挥。4）初期准备时间长。981513127l611261012201854141721102022311911451839102014127822119176132211513三、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（岩石工程量大、生产系统复杂）已日趋明显，分层同采渐少用。•技术发展趋势：（1）多采用分层分采；（2）“放顶煤”（3）大采高四、分层同采的参数1、倾斜分层厚度：分层厚度：普采一般2m，最大2.4m综采一般3m,最大3.5m2、工作面长度：150200m；3、分层同采的合理错距：以覆岩稳定为原则，3～4个月后。五、分层分采的采区巷道布置分层分采时，不设区段集中平巷。2第二节倾斜分层长壁采煤法采煤工艺特点一、顶分层回采工艺特点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顶板—煤层原生顶板顶分层采煤工作面—|—工艺同中厚煤层工艺底板—煤层（二分层）铺假顶或形成再生顶板（下分层用）1、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。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6m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）人工假顶铺设方法：•铺顶网•铺底网手工机械31245231231铺顶网优点：•利于改善工作面顶板管理。铺一次网可为上、下分层服务。刚割过煤后，及时移架铺网，及时支护。•提高煤质。•提高煤炭采出率。采面浮煤在金属网下，采下分层时，一并采出。•简化采煤工艺，提高效率。2、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，在上覆岩层重压下能形成再生顶板。一般46个月胶结形成。二、假顶下回采工艺特点1、假顶下支护及顶网管理假顶下回采，顶板是已垮落的碎石，基本顶周期来压不明显，顶板压力较顶分层小。顶板管理的关键是护好破碎顶板。假顶下回采工艺特点护好破碎顶板技术措施：1）浅截深采煤机；2）滚筒距网100mm；3）及时支护；4）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。假顶下回采工艺特点型钢梁护顶0.60.60.10.63.10.35）综采面：掩护式支架，或支撑掩护式支架。假顶下回采工艺特点2、假顶下的放顶工艺单体支柱采面—无密集放顶。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）假顶下回采工艺特点三、分层开采的矿压显现特点第一分层同单一长壁开采以下分层：人工假顶、再生顶板、煤皮、夹矸顶板是已垮落的碎石，顶板管理困难。回采巷道已受开采影响，开掘在假顶或煤体下，维护困难分层开采的矿压显现特点基本顶来压显现减弱工作面支柱载荷一般较小工作面顶底板移近量加变大采场容易出现网下漏垮或推垮型冒顶巷道受多次开采影响，维护困难三、评价优点：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。缺点1）铺假顶工作量大；2）巷道维护较困难；3）掘进巷道多；4）工作面接替较复杂；3）生产组织管理工作较复杂；4）开采易自燃煤层，防自燃的难度大。评价四、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，且不能或不宜采用放顶煤开采。在上世纪80年代，倾斜分层开采的产量占到30%以上。1990年，分层开采的产量占到28.1%。目前占到1520%。六、问题（作业）（讨论）厚煤层底板下方20m处有一薄及中厚煤层，该煤层和顶底板均稳定。1、设计分层分采的采区巷道布置方案画图并附文字说明；2、说明上、下区段过渡期如何独立通风，（可设采区回风井）围岩类别分类名称围岩松动圈/cm支护机理及方法备注小松动圈I稳定围岩0～40喷混凝土支护围岩整体性好，不易风化的可不支护中松动圈Ⅱ较稳定围岩40～100锚杆悬吊理论，喷层局部支护局部锚杆支护Ⅲ一般围岩100～150锚杆悬吊理论，喷层局部支护刚性支护有局部破坏，采用可缩性支护大松动圈Ⅳ一般不稳定围岩(软岩)150～200锚杆组合拱理论，喷层、金属网局部支护刚性支护大面积破坏，采用可缩性支护Ⅴ不稳定围岩(较软围岩)200～300锚杆组合拱理论，喷层、金属网局部支护围岩变形有稳定期Ⅵ极不稳定围岩(极软围岩)300组合拱理论联合支护围岩变形在一般支护下无稳定期