急倾斜煤层采煤法方法大全

1NorthChinaInstituteofScience&Technology急倾斜煤层开采急斜煤层采煤方法发展及采动特征急倾斜煤层开采急斜煤层伪斜长壁采煤法急斜煤层伪倾斜柔掩支架采煤法急斜煤层水平分段放顶煤采煤法急斜煤层仓储式采煤法12345第一节采煤方法发展及围岩破坏特征一、一般特点急斜煤层开采的特点均由煤层倾角增大引起1、地质构造复杂，煤层赋存不稳定煤层由原水平状态，经过多次地质变动，变成急斜煤层。地质构造复杂；煤层不稳定；在尺寸相同、煤层数目相同的井田内，煤的储量相对下降。急倾斜煤层开采的一般特点2、采下的煤和垮落矸石会自动下滑—简化煤的运输；带来不安全因素3、采煤工作面行人，运料及操作等各工序均较困难急倾斜煤层开采的一般特点4、顶板沿倾斜方向的分力增大，垂直于层面方向的分力减小，矿压显现缓和，同时引起：工作面支架不稳定；底板岩层稳定性下降；顶板、底板均会滑动急倾斜煤层开采的一般特点5、机械化采煤一般比较困难6、急倾斜煤层采矿工程图采用采矿工程立面图、层面图、剖面图629178543216758Ⅰ-ⅠⅠⅠ629178543216758Ⅰ-ⅠⅠⅠ急倾斜煤层开采的特点1、矿井多采用立井多水平集中运输大巷和采区石门开拓方式629178543216758Ⅰ-ⅠⅠⅠ2、采区用一组上山眼的布置方式，或用伪斜折返上山。54321采区用一组真倾斜上山（眼）布置方式采区用一组伪倾斜折返上山（眼）布置方式1-运输石门，2-溜煤眼3-运料眼，4-行人眼5-回风石门急倾斜煤层开采的特点3、采区一般不设上、中部车场，设下部车场4、采煤方法多样ⅠⅠ三、急倾斜煤层采煤法的发展急倾斜煤层采煤法的发展解放前柱式采煤高落式或残柱式解放后倒台阶走向长壁（20世纪50年代初）水平分层，斜切分层（20世纪50年代)伪倾斜长壁（20世纪80年代）伪倾斜柔性掩护支架采煤（1965年）水平分段放顶煤（20世纪80年代后期）ⅠⅠ•巷道布置•区段划分：采区沿倾斜划分为23个区段1、倒台阶采煤法45.0m5.0m15.0m5.0m3400Ⅱ-Ⅱ1700800315.0m8453.0m20.9m762.4mⅡ8Ⅱ采面下部：超前平巷煤柱45m超前下台阶23个溜煤眼。•（1）采面参数台阶长1520m台阶数：24个；倒台阶布置：上下台阶错距为23m，最下一个台阶：错距为56m，•台阶较短：12m工作面布置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45.0m5.0m15.0m5.0m3400Ⅱ-Ⅱ1700800315.0m8453.0m20.9m762.4mⅡ8Ⅱ评价及适用缺点：工艺多，操作复杂，劳动强度大，支护技术要求高；坑木耗量大；煤尘大，安全性差；技术经济指标低。目前应用少，由俯伪斜走向长壁分段水平密集采煤法逐渐替代。适用：厚度小于2m，不能采用其它采煤法开采的急倾斜煤层。倒台阶采煤法—工作面线与水平面夹角，一般为30°35°1、特点：采面呈伪斜直线布置，沿走向推进；水平分段密集切顶、档矸、隔离采空区与采面工作空间；采面分段爆破采煤，煤自溜。第二节伪斜长壁采煤法一、俯伪斜走向长壁分段水平密集采煤法β俯伪斜走向长壁分段水平密集采煤法βαll21φ1l×sinα=l　　sinβ2×cosφ=l21lsinβ=2ll1×sinαsinβ=cosφ×sinαcosφ=sinβ/sinαβ2、采煤系统3、采煤工艺正常支护—金属支柱加铰接顶梁，35排密集支柱—密集支柱（点柱）沿倾斜45m，支柱间距0.20.3m，每排密集支柱沿走向长约46m，随面前移前添后回破煤采面分段爆破一般由下向上装煤由一般由上向下，装入搪瓷溜槽俯伪斜走向长壁分段水平密集采煤法β分段水平密集优点减少了煤、矸的下滑速度，有利于防止冲倒支架和砸伤人员。4、评价及适用条件工作条件得到改善。工作面有效利用率比台阶采煤法高，单产高。分段走向密集切顶、挡矸，可减少支柱的损耗量及维修工作量。较好的技术经济效果β评价及适用条件主要问题支、回柱的工作量仍很大，分段密集支柱下方的“三角区”通风条件较差，易积聚瓦斯。煤层顶板有淋水时，劳动环境比较差。β4、评价及适用条件适用条件倾角４０°以上，顶板中等稳定，采高不超过２ｍ的低瓦斯煤层或不宜使用伪倾斜柔性掩护支架采煤法的急斜薄及中厚煤层。可替代倒台阶采煤法。第三节伪倾斜柔性掩护支架采煤法一、伪斜柔性掩护支架采煤法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1149988101013157345-250-14010m10m6200m5m1、采区巷道布置2、采面布置伪倾斜柔性掩护支架采煤法1采区回风石门；2采区运输石门；3运料眼；4溜煤眼；5行人眼；6区段回风巷；7区段运输巷；8初采斜巷；9收作眼；10架尾移动轨迹线；11架头移动轨迹线；12采煤工作面；13溜煤小眼；14永久封闭墙；15采空区采空区12水平水平1149988101013157345-250-14010m10m6200m5m112二、柔性掩护支架结构平板型工字钢，钢丝绳，荆笆，压木，撑木钢梁：比煤厚小0.3～0.5m的直钢梁平行排列，每米宽度排放3～５根。钢丝绳：2～5根钢丝绳，直径22～43.5mm钢夹板和螺栓将钢梁联成整体。柔性掩护支架结构八字形掩护支架适用：M=1.31.6m增加高度0.30.5m淮南李一矿123ⅠⅢⅠⅡα三、采煤工艺掩护支架的安装位置：回风平巷工作面上出口前方15m扩巷：将回风巷扩宽到煤层顶底板运料：柔性掩护支架的全部材料运至工作面回风平巷挖地沟：在上出口前方的底板开挖地沟地沟底部最小宽度不小于0.8m，并铺设搪瓷溜槽。30o1248m15m3.5m73635m安装支架：采煤工艺掩护支架的安装扩巷、挖沟、安装掩护支架１顶板；２底板；３地沟；４钢梁；５钢丝绳；６竹笆；７压木；８垫木；９撑木采煤工艺拆除支架煤柱冒落或放炮崩落掩护支架上面有２～３ｍ厚的煤、矸垫层支架安装长度超过１５ｍ，并冒好矸石垫层以后，即可调整支架下放由水平状态逐步调斜下放成２５°～３０°的夹角30o1248m15m3.5m73635m采煤工艺掩护支护调斜将掩护支护调斜成伪斜工作面，倾斜角为251248m15m3.5m335m30o756１区段回风巷；２区段运输巷；３初采斜巷；４掩护支架；５支架移动轨迹线；６支架放平位置；７溜煤小眼伪斜柔性掩护支架采煤法工作面正常回采接长掩护支架采煤拆支架采煤工艺在回风巷接长掩护支架，超过上出口810m采空区采空区12水平水平1149988101013157345-250-14010m10m6200m5m采煤—炮采工艺打眼-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。采煤工艺打眼-装药-联线-放炮（全采面一次爆破或分段爆破）炮眼布置-o60312顶底8003ⅡⅠ8003板板ⅠⅠⅠⅡⅡⅡ炮眼布置五、评价及适用条件优点安全、劳动条件好；巷道布置简单，掘进率低；工序简单，煤自溜，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。采空区采空区12水平水平1149988101013157345-250-14010m10m6200m5m缺点全部工序以体力劳动为主（支架运输、安装和拆除，打眼、放炮，拆移溜槽等）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，工艺待改进；煤尘大；支架拆装费事。评价及适用条件采空区采空区12水平水平1149988101013157345-250-14010m10m6200m5m适用条件倾角大于60°，厚度2～6m，埋藏稳定的急斜煤层。我国一些矿井在6～10ｍ，埋藏稳定的急斜煤层，以及厚度小到1.3m，埋藏稳定的急斜煤层，也有成功的应用。评价及适用条件采空区采空区12水平水平1149988101013157345-250-14010m10m6200m5m双地沟采煤方法－开滦赵各庄矿赵各庄矿煤层地质条件极为复杂,煤层倾角20~90°,煤层厚度在1·5~11m,矿井采深1150m,且具有突出、自燃发火和煤尘爆炸危险,现生产水平为12、13水平,可采煤层为7、9、12煤层,处于多水平、多煤层开采,急倾斜产量比重占全矿井的40%左右。1970年以后开始试验推广伪倾斜柔性掩护支架采煤法,使柔性掩护支架采煤方法,由一开始大跨度单沟,发展至中厚煤层的单沟,特厚煤层的双沟,在50~60°煤层倾角区域实施了阶梯双沟。从而使柔性掩护支架采煤法得到了很大发展,伪倾斜掩护支架采煤方法在该矿急倾斜煤层开采比重占85%以上.。1采区上山急倾斜煤层采区沿倾斜方向,由运输石门至回风石门沿煤层底板布置一组上山,上山可分立眼上山和伪斜上山。现一般采用伪斜上山的布置方式伪斜角25~30°,伪斜上山分段开掘成折返式,由于上山倾角变缓,掘进技术比较简单,并可使上山断面加大。2阶段划分及回采分段的巷道布置阶段垂高的确定与所采用的采煤方法有直接关系,该矿生产水平阶段垂高90m,急倾斜区回采分段垂高一般15~30m,采区上山两翼走向200~250m由两翼向上山方向相向推采。采区平巷掘到回采边界,依采煤方法的不同而开掘不同形式的切割眼。3双地沟采煤方法巷道布置及回采工艺特点所谓双沟就是在8~10m厚的煤层中,沿煤层底板和顶板布置两个独立的支架跨度为3m的平板式伪斜柔性掩护支架,沿顶板的称为板沟,沿底板的称为底沟。3.1巷道布置(1)在采区生产石门与回风石门之间,沿煤层底板布置伪斜上山,根据上、下巷道之间阶段垂高90m,分为三个回采分阶段,分阶段垂高30m左右沿走向开掘分阶段回风巷和运输巷,一般情况下,分阶段回风巷及运输巷都沿底板布置,巷道规格6m2拱型支架,回风巷布置两条,沿煤层顶板布置一条,做为板沟的回风巷,距煤层底板1~1·5m左右布置一条,做为底沟的回风巷,两条回风巷均与采区上山相通,沿走向每隔50m用平煤门联通。(2)沿煤层顶板和底板各布置4个立眼与回风巷相通,做为底沟和板沟的切割眼。切割眼使用套立眼,立眼垂高7~8m,每套立眼之间用顺槽横通。立眼使用1·0m×1·0m的木垛眼,顺槽使用1·2m×1·8m的梯形金属支架。正常回采时,运输巷沿走向每隔5~6m沿底板超前掘进溜煤眼与底沟相通,板沟用爬坡煤门和立眼与板沟相通,供伪斜工作面通风、行人、运煤及供料之用.3.2回采工艺(1)扩大巷道。从底、板沟回风道切眼开始,用腿长2·1m×梁长2·8m直径240mm的梯形园木支架扩大巷道,扩大后的巷道下宽不小于3·2m,然后开成倒梯形沟槽。(2)支架安装。扩巷后1m开始,沿走向进行铺梁造顶,支架安装时要保持钢梁与回风巷道的方向线垂直。(3)支架下放。亮面在回风巷支架安装20m后,按照板沟在前,底沟在后的顺序,由支架尾部边缘开始,拆除切眼的垛眼,开沟落煤下放支架,逐步将工作面形成25~30°的伪倾角。(4)落煤与下放支架。用放炮方法开沟落煤,放炮后在工作面内由下向上开沟,搪瓷输送槽出煤,用手镐将梁头的煤台找下。使支架依次平稳下落,支架下放时,用点柱控制,一般沿沟面的伪斜方向每1~2m使用一棵点柱,使支架保持与煤层顶底垂直,其水平夹角为90°-α(α角为煤层倾角),支架沿走向的伪倾角保持25~30°。(5)出顶煤。8~10m厚的煤层,使用总跨度6m的支架,因此有顶煤回收问题,顶煤回收在掩护支架底沟的下出口出煤眼以下,支架回撤以前的板、底沟的平沟进行。(6)工作面爆破。采用放炮落煤,一般采用分段放炮。(7)支架回撤。随着伪斜工作面向前推进,在沟尾四个尾后面的支架,必须及时回撤,回撤钢梁地点要扩大断面,露出梁头,梁头打点柱或托板,然后逐根拆卸回收支架材料,支架回下来以后,每隔5~8m,用托板将金属网托住,防止采空区矸石窜入回收支架地点,回下来的支架要及时上运复用。4几个参数的确定与分析(1)对于倾角在70°以上的煤层,使用双沟掩护支架,隔离煤柱以1·5~2