急倾斜煤层采煤方法

全省煤矿总工程师培训煤矿开拓开采2020/7/14云南煤矿安全监察局安全技术中心1急倾斜煤层采煤方法全省煤矿总工程师培训煤矿开拓开采2020/7/14云南煤矿安全监察局安全技术中心2第一节采煤方法发展及围岩破坏特征一、一般特点煤层，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。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5、机械化采煤一般比较困难全省煤矿总工程师培训煤矿开拓开采2020/7/14云南煤矿安全监察局安全技术中心3二、急倾斜煤层开采的特点1、矿井常采用立井（斜井）多水平集中运输大巷和采区石门开拓方式开采水平垂高：80150m。采区走向长：6001000m2、采区用一组上山眼的布置方式，或用伪斜折返上山。3、采区一般不设上、中部车场，设下部车场。4、采煤方法多样全省煤矿总工程师培训煤矿开拓开采2020/7/14云南煤矿安全监察局安全技术中心4629178543216758Ⅰ-ⅠⅠⅠ全省煤矿总工程师培训煤矿开拓开采2020/7/14云南煤矿安全监察局安全技术中心5伪斜折返上山1-运输石门2-溜煤眼3-运料眼4-行人眼5-回风石门23415全省煤矿总工程师培训煤矿开拓开采2020/7/14云南煤矿安全监察局安全技术中心6三、急倾斜煤层采煤法的发展表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)解放后伪倾斜长壁（20世纪80年代）伪倾斜柔性掩护支架采煤（1965年）全省煤矿总工程师培训煤矿开拓开采2020/7/14云南煤矿安全监察局安全技术中心7β1、特点：采面呈伪斜直线布置，沿走向推进；水平分段密集切顶、挡矸、隔离采空区与采面工作空间；采面分段爆破采煤，煤自溜。为了满足煤炭自溜又方便人员行走，工作面伪倾斜角度（工作面线与水平面夹角β）一般为30º～35º，工作面斜长可达到80～90m。为了溜煤、通风、行人和溜煤眼掘进方便，工作面下部的溜煤眼不少于3个。掘成漏斗状，并铺有溜槽。第二节俯伪斜走向长壁采煤法全省煤矿总工程师培训煤矿开拓开采2020/7/14云南煤矿安全监察局安全技术中心8283ⅠⅡ135Ⅰ4325m45。1.6mⅢ1000100010001.5m2.0m400040001300600100010006001.3m2.0m1.3m0.8m4-5mⅢⅣⅠⅡⅠⅡⅡⅢⅣ1.5m1.6m1.2moo66007600130010m1.2mⅣⅢⅣⅢ1000400010001000600Ⅲ76001300Ⅲ10001000100040004000130060010001000600ⅢⅣ660076001300Ⅳ1-密集，2-人字溜煤眼，3-单边钢板溜槽，4-点柱2、采煤系统：全省煤矿总工程师培训煤矿开拓开采2020/7/14云南煤矿安全监察局安全技术中心93、回采工艺：正常支护—金属支柱加铰接顶梁密集支柱—沿倾斜45m设置一排密集支柱，一般为点柱，支柱间距0.20.3m，每排密集支柱沿走向长约45m，密集支柱随面前移前添后回，相邻两排密集支柱沿煤层走向保持1.0～1.5m错距。密集支柱除起切断顶板作用外，主要用于挡矸、隔离采空区和工作面空间。β分段水平密集：切顶、挡矸、隔离采空区和工作面空间全省煤矿总工程师培训煤矿开拓开采2020/7/14云南煤矿安全监察局安全技术中心10•（1）工作面初采a、工作面又开切眼与区段回风巷交接处开始，按工作面伪倾角要求自上而下推进，工作面长度逐渐增大，如图所示。b、为便于初采时工作面出煤和人员通行，开切眼沿伪倾斜方向布置。28-46°354153c、随着工作面向下推进，开切眼自上而下逐段报废。d、当工作面下端距回风巷4m时，开始支设分段密集支柱。e、当第一分段密集支柱长度达到5m而直接顶仍不垮落时，采用强制放顶措施。f、随着工作面的继续推进，不断增设新的分段密集支柱。g、当工作面煤壁到达图中6的位置时，储采工作结束。1-区段运输巷；2-区段回风巷；3-开切眼；4-溜煤行人眼；5-调整中的工作面煤壁；6-好的工作面煤壁全省煤矿总工程师培训煤矿开拓开采2020/7/14云南煤矿安全监察局安全技术中心11•（2）工作面正常回采采面分段爆破，一般由下向上装煤一般由上向下，装入搪瓷溜槽采空区采用全部垮落法管理。当回风巷下方采空区出现大面积悬顶时，除采用人工强制放顶外，可将上区段采空区冒落矸石放入本区段采空区。全省煤矿总工程师培训煤矿开拓开采2020/7/14云南煤矿安全监察局安全技术中心1213534652o（3）采面收尾当工作面上端推进到距收作眼4m时，工作面开始进入收尾阶段，这时工作面长度逐渐缩短，如图所示。为满足工作面收尾时的通风、运料和行人需要，收作眼影始终保持畅通。为此，在收作眼靠工作面一侧应留有保护煤柱，其尺寸宽为4m，倾斜长5m。1-区段运输巷；2-区段回风巷；3-收作眼；4-联络巷；5-收尾中的工作面煤壁；6-收作眼煤柱全省煤矿总工程师培训煤矿开拓开采2020/7/14云南煤矿安全监察局安全技术中心13分段水平密集全省煤矿总工程师培训煤矿开拓开采2020/7/14云南煤矿安全监察局安全技术中心14采空区搪瓷溜槽工作面运输顺槽工作面回风顺槽溜煤眼工作面运输顺槽溜煤眼搪瓷溜槽工作面回风顺槽密集单体液压支柱回风石门运输石门溜煤下山联络上山图11伪斜分段单体液压支柱密集采煤方法工作面布置图密集单体液压支柱俯伪斜分段单体液压支柱密集采煤工作面布置全省煤矿总工程师培训煤矿开拓开采2020/7/14云南煤矿安全监察局安全技术中心154、评价及适用：•优点：–采面伪斜直线布置，减少了煤、矸下滑速度，安全–顶底板受力改善，相对稳定，采面利用率高，单产高•缺点：–支回柱工作量大，操作不方便–分段密集下方“三角区”通风条件差，易积CH4–顶如有淋水，劳动条件差•适用：–40°～75°–顶板中等稳定，煤壁易片帮–M2m–低瓦斯–不适宜采用柔性掩护支架采煤法的不稳定急斜薄及中厚煤层全省煤矿总工程师培训煤矿开拓开采2020/7/14云南煤矿安全监察局安全技术中心16第三节伪倾斜柔性掩护支架采煤法一、采煤系统伪斜柔性掩护支架采煤法—伪斜柔性掩护支架采煤法是把采工作面布置呈伪斜直线，用一定结构形式的掩护支架，将回采工作空间遮掩起来隔离采空区，使之不受冒落岩石的影响；随着回采工作面沿走向的推进，掩护支架在其自重和冒落岩石压力的作用下，紧随工作面移动，采煤工作在掩护支架下进行的一种采煤方法。区段高度一般30m。采空区采空区12水平水平1149988101013157345-250-14010m10m6200m5m全省煤矿总工程师培训煤矿开拓开采2020/7/14云南煤矿安全监察局安全技术中心17伪斜柔性掩护支架采煤法是我国在开采急倾斜煤层过程中目前最为经济、安全、操作简单的一种采煤方法，也是2007年被国家煤矿安全监察局重点推广的一种采煤方法。在目前煤矿安全、经济压力较大的情况下，作为开采急倾斜煤层的矿井更是应优先选用此种采煤法进行开采。采空区采空区12水平水平1149988101013157345-250-14010m10m6200m5m全省煤矿总工程师培训煤矿开拓开采2020/7/14云南煤矿安全监察局安全技术中心18在区段范围内，区段运输巷和回风巷掘到边界后，距采区边界5m处掘进一对斜巷，两巷相距5～8m，并沿倾斜每隔10～15m用联络巷贯通。斜巷贯通回风巷后，在回风巷中安装掩护支架。利用这两条斜巷逐步把水平铺设的掩护支架下放到与水平面成25º～30º夹角的伪倾斜位置，即形成了伪倾斜采煤工作面。采空区采空区12水平水平1149988101013157345-250-14010m10m6200m5m全省煤矿总工程师培训煤矿开拓开采2020/7/14云南煤矿安全监察局安全技术中心19正常回采时，为保证工作面的运煤和通风，随着工作面的推进，在区段运输巷内沿走向每隔5m掘进溜煤小眼。为了使溜煤、通风和行人互不干扰，同时维持的小眼应不少于3个。采空区采空区12水平水平1149988101013157345-250-14010m10m6200m5m全省煤矿总工程师培训煤矿开拓开采2020/7/14云南煤矿安全监察局安全技术中心20二、柔性掩护支架结构1-工字钢；2-钢丝绳；3-荆笆；4-压木；5-撑木平板型柔性掩护支架是使用最早和最广的一种，主要由钢梁和钢丝绳构成。34125全省煤矿总工程师培训煤矿开拓开采2020/7/14云南煤矿安全监察局安全技术中心21•1、钢梁：–长度比煤厚小0.2～0.4m，便于支架下放–平行排列，每米宽度排放4～５根（间距200～300mm）。•2、钢丝绳：–直径25～35mm旧钢绳–掩护支架上钢绳的宽度按架宽确定，一般架宽3m以下时用2～3根，架宽3m以上时用4～5根。•3、钢夹板和螺栓：–夹板用60mm×12mm的扁铁；螺栓用12mm～16mm的圆钢做成–用钢夹板和螺栓将钢梁固定在钢丝绳上联成整体，梁间用撑木保持间距并固定。•4、荆笆：–在钢梁上交错铺设，2～3层，用铁丝与钢梁联紧，以隔离采空区矸石。–荆笆宽度应比钢梁的长度稍短，以避免支架下放时，荆笆挂住顶底板矸石被拉开而发生漏矸现象。全省煤矿总工程师培训煤矿开拓开采2020/7/14云南煤矿安全监察局安全技术中心22三、采煤工艺1、准备回采•主要是在回风巷里安掩护支架，并逐步下放支架式工作面成伪斜工作面，为正常回采做准备。30o1248m15m3.5m73635m全省煤矿总工程师培训煤矿开拓开采2020/7/14云南煤矿安全监察局安全技术中心23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5m处的底板开挖地沟，地沟底部最小宽度不小于0.8m，并铺设搪瓷溜槽。30o1248m15m3.5m73635m全省煤矿总工程师培训煤矿开拓开采2020/7/14云南煤矿安全监察局安全技术中心24掩护支架的安装地沟挖好一段后，即可安装掩护支架。其一端紧靠顶板并垫高，使梁有3º～5º的倾斜，便于连接钢梁和钢丝绳，而且也有利于支架下放改为伪倾斜时转动方便。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撑木全省煤矿总工程师培训煤矿开拓开采2020/7/14云南煤矿安全监察局安全技术中心25•钢梁从初采斜巷以外3～5m处就开始铺设。随着铺梁，不断地挖地沟并接长钢丝绳。钢丝绳接头处的搭接长度应不小于2m，并要用5个绳卡夹紧。30o1248m15m3.5m73635m全省煤矿总工程师培训煤矿开拓开采2020/7/14云南煤矿安全监察局安全技术中心26掩护支架安装超过一定距离后，将平巷支架拆除，使上面的煤柱自行冒落或放炮崩落，使掩护支架上面有2～3m厚的煤、矸垫层，用以保护掩护支架。为了防止支架在下放过程中下滑，应使煤和矸石冒落点距伪斜工作面上部拐点经常保持在5m以上。30o1248m15m3.5m73635m全省煤矿总工程师培训煤矿开拓开采2020/7/14云南煤矿安全监察局安全技术中心27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。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，使支架的尾端（安装支架的一端为头部）由水平状态逐步调斜下放，支架与水平面成25º～30º的夹角（必要时使用点柱控制支架，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）。在支架下放到工