煤礦大傾角采煤方法演示文稿現在是1頁\一共有69頁\編輯于星期三優選煤礦大傾角采煤方法現在是2頁\一共有69頁\編輯于星期三3大傾角煤層的界定建國以來，我國一直將煤層按傾角劃分為三類：傾角在25°以下的煤層為緩傾斜煤層；25°～45°為傾斜煤層；45°以上為急傾斜煤層。自20世紀80年代以來，我國煤炭行業學術界及工程界頻繁出現了大傾角煤層開采這一新概念。北京煤炭科學研究總院牛錫卓教授早在1979年就指出：“現行的煤層劃分為三類的分類法級差太大，不利于綜采技術的研究與應用。”大傾角煤層概念的上、下限在我國極不統一，從25°到60°都有稱為大傾角煤層的。因此，關于大傾角煤層的概念及范圍的確定就顯得十分必要了。現在是3頁\一共有69頁\編輯于星期三4

國外大傾角煤層開采技術研究主要集中在前蘇聯、德國和法國，并僅限于單一煤層綜采，取得了較多成果，但20世紀80年代后基本停止。蘇聯和原西德均將煤層按傾角分為四類。在前蘇聯的分類中，≤18°為緩傾斜煤層；19°～35°為傾斜煤層；36°～54°為次急傾斜煤層；56°～90°為急傾斜煤層。原西德規定一個圓周為400°。煤層的分類為：0°～20，為緩傾斜煤層；20°～40°為傾斜煤層；40°～60°為大傾斜煤層；60°以上為急傾斜煤層。經過換算，原西德圓周400°。的40°～60°與圓周360°的35°～54°相對應。由此可見，兩國均把35°～55°。傾角的煤層劃分為單獨的一類(次急傾斜煤層和大傾斜煤層)，是有一定合理性及實用價值的。原西德和前蘇聯都是綜采技術發展較早、應用較廣、技術相對成熟的國家，這些煤層分類方法對我國大傾角煤層的規范和統一具有很好的借鑒意義。現在是4頁\一共有69頁\編輯于星期三5

隨著綜采技術水平和回采設備的不斷發展進步，綜合機械化開采的應用范圍不斷擴大，近年來有不少學者提出了大傾角的下限應該界定為35°以上的煤層。例如，平壽康教授和他領導的課題組多年致力于大傾角煤層的礦壓研究，他們認為大傾角煤層是指35°～55°的煤層。石平五教授在1998年3月指出，“大傾角煤層至今沒有確切的定義，大多的說法是傾角大于35°的煤層，有的礦區劃分為35°～60°之間”。西安科技大學伍永平教授、贠東風教授1999年曾指出大傾角煤層至今沒有確切的定義，但基于冒落矸石滑動的自然安息角和目前一般液壓支架最大適應角，認為大傾角煤層主要是指傾角大于35°的煤層，傾角的上限可以是55°或60°。現在是5頁\一共有69頁\編輯于星期三6伍永平教授、贠東風教授在2000年10月再次指出:“大傾角煤層是指埋藏傾角35°～55°的煤層”。2001年，伍永平教授、贠東風教授論述了大傾角煤層概念，指出大傾角煤層一般是傾角在35°～55°的煤層，這主要是考慮到采空區冒落矸石的自然安息角為35°。當煤層的傾角大于35°時，冒落研石滑（滾）落形成采空區的下部填滿而上部懸空，從而形成不同于35°以下煤層的礦壓顯現規律。現在是6頁\一共有69頁\編輯于星期三7根據現在我國機械化開采發展的需要，應對我國傳統按煤層傾角將煤層分為緩斜、傾斜及急斜的三類標準進行修改，增加35°～55°大傾角煤層這一類別，將煤層傾角劃分為4類，緩傾斜煤層0°～25°不變，傾斜煤層上限改為35°，大傾角煤層35°～55°，急傾斜煤層下限改為55°，即：緩傾斜煤層為0°～25°；傾斜煤層為>25°～<35°；大傾角煤層為35°～55°；急傾斜煤層下限改為>55°～90°。將大傾角煤層范圍定義為35°～55°傾角的煤層，對我國大傾角煤層綜采技術的發展具有一定的合理性和實際應用價值。現在是7頁\一共有69頁\編輯于星期三8大傾角煤層的主要開采方法種類

國內外對大傾角煤層的開采主要有以下幾種開采方法：（1）走向長壁一次采全高。在小于50°的情況下，采用綜合機械化技術比較成熟，有綠水洞的經驗可以借鑒；角度再大的情況下，一直采用倒臺階、正臺階、斜臺階等不利于機械化開采的方法進行。走向長壁綜采在工作面布置上又可根據需要采用偽仰斜或偽俯斜兩種方法。（2）分層開采。將煤層水平分層，是一種變復雜為簡單的好方法，根據煤層厚度和傾角以及考慮開采技術條件的情況下，有傾斜分層、水平分層和斜切分層等。基本解決了急傾斜煤層安全生產和高效難題。存在的主要問題是工作面長度隨煤層厚度變化，巷道掘進量大，工作面設備要適應小工作面開采特點。因只能應用在急傾斜煤層，國內外均應用較少。現在是8頁\一共有69頁\編輯于星期三9（3）急斜煤層平巷放頂煤。將急傾斜煤層水平分層，分層間距一般8m～12m左右，不另設風巷、機巷，只開水平巷道，在巷道中布置1～3架支架。支架在巷道中前移，架后放頂煤。這種采煤方法存在的主要問題是，通風問題沒有很好解決，制約高產高效。基本處于淘汰狀態。（4）大傾角走向長壁綜采。隨著開采技術尤其是煤機裝備技術的發展，大傾角煤層走向長壁開采技術得到了長足的發展與應用。在實踐中取得了良好的使用效果。該方法是近年來在我國發展的新技術，這一技術目前處于國際領先地位。現在是9頁\一共有69頁\編輯于星期三10大傾角煤層走向長壁綜采

基本技術問題

我國大傾角煤層儲量約占煤炭總儲量的15%～20%，年產量占全國煤炭總產量的10%左右。我國西部的寧夏、甘肅、新疆、云南、貴州、四川、重慶等省區50%以上的礦井開采有此類煤層；東部的山東兗州礦區、河北邢臺礦區和開灤礦區、安徽淮南和淮北礦區、江蘇徐州礦區等一些老礦區該類煤層的遺留比重也比較大。現在是10頁\一共有69頁\編輯于星期三11綜采工作面是煤礦開采的重要組成部分，它包括工作面采煤機、液壓支架、采面刮板輸送機、轉載機、運輸巷膠帶機和上（下）山膠帶機等各環節。這些環節工作質量的好壞將直接影響到采煤機的開機率，從而影響工作面單產和一系列技術經濟指標。綜采工作面上述各環節在生產過程中所遇到的問題屬隨機性事件，充分認識和掌握這些隨機事件的分布規律，減少各設備的故障時問，提高采煤機的有效工作時間，對綜采工作面高產穩產、提高效率將起到很大的作用。現在是11頁\一共有69頁\編輯于星期三12

對于近水平煤層、緩斜煤層，經過國內外多年的實驗和理論研究，已經取得了大量的研究成果，其理論與實驗方面的研究都已比較成熟，并在生產實踐中起到了指導性作用。而大傾角煤層賦存條件復雜，這決定了對它的研究必將經歷一個漫長而復雜的過程。與近水平煤層和緩斜煤層比較，大傾角煤層綜采基本技術問題如下：現在是12頁\一共有69頁\編輯于星期三13（1）頂板破斷垮落巖塊沿底板向工作面下部采空區滑、滾，使工作面沿傾斜方向形成不均勻充填帶（工作面下部填實，中部部分充填，上部懸空），走向長壁開采時在工作面線長方向形成不均勻充填特征，從而導致工作面不同區域礦壓顯現不同，通常中上部礦壓顯現較下部劇烈。（2）除頂板垮落外，大傾角煤層底板也會出現破壞滑移。當頂板垮落（移動）的趨向和速率與底板破壞滑移趨向和速率不同時，會引起工作面“底板—支架—頂板”系統失穩，一旦底板出現破壞，就會產生向下滑移，而且破壞滑移區還會向上蔓延，造成底板的大范圍失穩，導致災害性事故發生。（3）由于重力的法向及切向分量隨傾角增加而變化，使得切向分力增大而法向分力減小。因此，工作面支護系統所受的工作載荷變小，而引起支護系統失穩的外載加大，產生工作面支架下滑、倒及架間擠、咬現象。現在是13頁\一共有69頁\編輯于星期三14現在是14頁\一共有69頁\編輯于星期三15

煤層傾角是影響選擇采煤方法的重要因素之一。大傾角煤層一般指傾角為35°～55°的煤層，跨現行煤層分類法中的傾斜和急傾斜兩個類別。這主要是考慮冒落矸石的自然安息角為35°和水平分段放頂煤法開采55°以上特厚煤層時底板“死三角”丟煤很少，以及目前走向長壁綜采設備及工藝在采取特殊措施后可適用煤層的最大傾角為55°，而且開采難度相當大，有特殊復雜性和規律性。現在是15頁\一共有69頁\編輯于星期三16

一般煤層形成初期呈水平狀態，以后經歷地質構造變動才成為大傾角煤層。因此，大傾角煤層及其圍巖常伴有較多的褶皺和斷層、節理裂隙發育；煤層傾角和厚度變化大。現在是16頁\一共有69頁\編輯于星期三17

隨著煤層傾角增大，上覆巖層重力沿層面（切向）的分量增大，沿垂直層面（法向）的分量減小。因此，支架易下滑或傾倒，安全隱患大。不僅頂板冒落，而且底板也滑移；采落的煤炭、垮落的矸石以及工作面內其它未固定的物體均可沿底板滑滾，這雖然有利于工作面的運煤和矸石向下充填，但必須采取措施防止滑滾物體傷人、砸壞設備和沖倒支架。因垂直層面的作用力減小，在頂板巖性相同的條件下，大傾角煤層工作面頂板作用于支架的載荷比緩斜煤層要小。現在是17頁\一共有69頁\編輯于星期三18

1998年四川省華鎣山礦務局（現為華鎣山煤業公司）綠水洞煤礦，2003年甘肅省靖遠煤業公司王家山煤礦先后與西安科技大學合作成功地解決了大傾角中厚綜采或厚煤層綜放技術難題并成功開采傾角最大達52°的煤層。目前，我國大傾角煤層走向長壁綜采技術為世界先進，特別是大傾角厚煤層走向長壁綜放技術處于世界領先水平。現在是18頁\一共有69頁\編輯于星期三19

長期以來，大傾角煤層因地質條件復雜多變，開采條件差，機械化程度低，嚴重制約著此類煤層產量和效益的提高。隨著較容易開采的35°以下煤層綜采設備和工藝的日趨完善，加之35°以下煤層資源量的減少，綜合機械化開采技術逐步向較難開采的大傾角煤層拓展。無鏈牽引、電機橫向布置、制動可靠的新型采煤機和具有完善的防倒防滑功能的新型液壓支架等裝備和相應的采煤工藝為這一拓展奠定了基礎。大傾角煤水平分段綜放工作面布置剖面如圖1所示。現在是19頁\一共有69頁\編輯于星期三20圖1大傾角煤水平分段綜放工作面布置平剖面現在是20頁\一共有69頁\編輯于星期三212設備特點

（1）液壓支架（2）采煤機（3）輸送機現在是21頁\一共有69頁\編輯于星期三22現在是22頁\一共有69頁\編輯于星期三23

大傾角煤層走向長壁綜采（放）設備是安全高效開采此類煤層的基礎，它必須能滿足煤層傾角大的特殊需要，不但運行要可靠，而且操作要靈活。液壓支架、采煤機和刮板輸送機的具體特點如下。現在是23頁\一共有69頁\編輯于星期三24

（1）液壓支架液壓支架在走向長壁工作面移架過程中，由于支架自重在傾斜方向的分力會使支架沿傾斜下滑，煤層傾角越大，下滑力越大。支架后部因重量大且重心偏后，所以下滑比前部嚴重，造成支架歪斜。當煤層傾角增大到使支架失去側向穩定時，支架會向下傾倒。為了保證支架正常工作，在煤層傾角大于35°時，從設計制造上必須考慮采取防倒防滑措施。ZYS960014/32型大傾角組合式液壓支架和ZYD3400/23/45型大傾角掩護液壓支架

現在是24頁\一共有69頁\編輯于星期三25現在是25頁\一共有69頁\編輯于星期三26現在是26頁\一共有69頁\編輯于星期三27現在是27頁\一共有69頁\編輯于星期三28現在是28頁\一共有69頁\編輯于星期三29為了提高工作面排頭排尾支架的整體穩定性，通常將工作面下部或上部的3～5架支架兩兩彼此用防倒防滑千斤頂相連，構成排頭或排尾支架組。特別是排頭支架是工作面其他支架穩定的基點，所以，排頭支架的穩定至關重要。大傾角液壓支架通常都采用由千斤頂控制的調底座裝置并采用缸徑較大（一般為Φ80mm或Φ100mm）的側推千斤頂以增大調架力。另外,支架的立柱上設有扶手,底座上設有臺階以便行人。現在是29頁\一共有69頁\編輯于星期三30

（2）采煤機大傾角煤層綜采工作面要求采煤機牽引力大、制動可靠、潤滑效果好。現在大傾角采煤機均為無鏈牽引，有可靠的制動裝置，使采煤機停電、失壓、調速手把過零、牽引輪不同步、超速或電纜張力過大時，均能實現可靠的制動；為實現安全操作，采煤機中通常都裝有無線遙控或平巷控制臺控制。采煤機搖臂潤滑采用分腔或強迫形式。目前，先進的大傾角采煤機還采用多電機橫向布置和四象限運行的變頻調速技術，運行可靠性更高。現在是30頁\一共有69頁\編輯于星期三31

（3）輸送機大傾角煤層綜采工作面刮板輸送機主要作為采煤機的軌道，又是支架前移和抑制下滑的基點，同時限制割（放）下的煤自溜。因此，要選配高強度的雙邊鏈刮板輸送機，溜槽為鑄焊型，銷軌及其連接座均為加強型，與推溜桿連接的雙耳的強度也要提高。為了克服雙邊鏈磨損嚴重且不便換鏈，王家山煤礦采用鏈條靠近溜槽幫的準邊雙的刮板輸送機，收到了良好效果。

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3設備選型與使用的原則

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大傾角煤層走向長壁綜采（放）設備選型與使用應充分考慮煤層傾角大的特殊性，以支護系統穩定性和設備運行可靠性為核心，應遵循以下原則：現在是33頁\一共有69頁\編輯于星期三34(1)優先選用2柱掩護式支架，并要求支架防倒防滑性能可靠；(2)支架應具備較強的抗側向載荷性能；(3)支架工作阻力適中，而且重量盡可能輕；(4)因支架后部易下擺可能造成采煤機滾筒與頂梁前端干涉，故要適當加大推溜桿長度消除這種干涉；現在是34頁\一共有69頁\編輯于星期三35

(5)增大采煤機牽引部的傳動比。這樣做雖然使采煤機最大牽引速度有所降低，但卻增大了采煤機牽引扭矩，便于采煤機向上爬坡；(6)煤機采用遙控，最好裝配四象限運行的變頻調速器；

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(7)刮板輸送機采用準雙邊鏈為宜；(8)刮板輸送機應以長推溜桿與支架底座配合的方式防滑為主，以千斤頂通過鏈條斜拉溜槽的方式防滑為輔；現在是36頁\一共有69頁\編輯于星期三37

現在是37頁\一共有69頁\編輯于星期三38現在是38頁\一共有69頁\編輯于星期三39

(9)采煤機應有較大的挑頂量和臥底量，以適應煤層傾角及厚度的變化和調整支架的需要；大傾角放頂煤液壓支架還應適當降低采高，從而降低支架重心，有利于支架穩定。現在是39頁\一共有69頁\編輯于星期三404大傾角煤層走向長壁綜采（放）工作面采煤工藝

(1)進刀割煤(2)拉架推溜(3)放煤現在是40頁\一共有69頁\編輯于星期三41

一般大傾角煤層走向長壁綜采（放）工作面如圖2所示。大傾角煤層走向長壁綜采（放）合理的采煤工藝要以操作人員安全為基礎，以支護系統穩定為核心，具體如下。

現在是41頁\一共有69頁\編輯于星期三42圖2大傾角煤層綜采工作面布置平剖面圖１－刮板輸送機；２－液壓支架；３－采煤機；４－端頭支架；５－轉載機；６－膠帶輸送機；７－動力列車；８－排頭支架防倒防滑裝置；９－工作面支架防倒防滑裝置；１０－排尾支架防倒防滑裝置；１１－輸送機防滑裝置；１２－巷道超前支護現在是42頁\一共有69頁\編輯于星期三43

(1)進刀割煤

一般采用從工作面上端斜切不留三角煤的進刀方式，因采煤機下滾筒總是插入煤壁，阻止其下滑并可以實現由上向下割煤，還有利于交接班時工作面下部人員的安全。現在是43頁\一共有69頁\編輯于星期三44

大傾角煤層走向長壁綜采（放）工作面一般采用從工作面上端斜切不留三角煤的進刀方式。當煤層較軟，采用留三角煤的進刀方式防進刀段架前漏頂效果較好。現在是44頁\一共有69頁\編輯于星期三45

一般由上向下單向割煤，由下向上清浮煤。這種割煤方式，采煤機牽引阻力較小，裝煤效果好，有利于防采煤機下滑，所以采用較多。但這種方式架前新暴露的頂板臨時支護時間長而且不能實現由下向上拉架推溜，在頂板破碎，尤其放頂煤工作面，當煤質松軟易漏頂時，不宜采用，而宜采用由下向上的割煤方式。現在是45頁\一共有69頁\編輯于星期三46

（2）拉架推溜

采用由下向上拉架推溜，這樣有利于防支架倒滑，并且由下向上推溜可使溜子上竄，對防溜子下滑有利。拉架時要嚴格控制相鄰支架頂梁高差小于頂梁高度的三分之一，否則，易發生咬架或背架事故。

現在是46頁\一共有69頁\編輯于星期三47

(3)放煤

放煤時易出現支架失穩，因此要嚴格制定放煤順序和輪次并控制放煤量，一般采用由下向上間隔多輪的方式適量放煤。若支架不失穩時，見矸關閉放煤口，否則，應提前關閉放煤口。若支架因由下向上放煤出現較大的失穩時就要改為從上向下順序少量放煤。放煤步距一般為1.2m，若支架因放煤出現較大的失穩時就要暫停放煤或增大放煤步距。現在是47頁\一共有69頁\編輯于星期三485工作面設備防滑防倒

(1)液壓支架防倒防滑(2)輸送機防滑(3)采煤機防滑現在是48頁\一共有69頁\編輯于星期三49

當煤層傾角大于12°，工作面設備一般應加裝防滑裝置，并采取相應的工藝措施。

（1）液壓支架防倒防滑從采煤工藝上應采取的措施：①始終自工作面下部向上移架，既利于防倒防滑，有利于防采空區滾動矸石沖擊支架尾部。現在是49頁\一共有69頁\編輯于星期三50

②為防止新移設支架處于初撐力階段與頂底板的摩擦力小可能產生下滑，應謹慎采取間隔移架，并使支架保持適當迎山角，以抵消頂板下沉時的切向位移量。③要嚴防輸送機下滑牽動支架下滑。工作面下端頭排頭支架的穩定是穩定中間支架的關鍵因素之一，要采取特殊支護措施，確保排頭支架的穩定。現在是50頁\一共有69頁\編輯于星期三51

煤層傾角較大時，支架一般要增設防滑裝置。防滑裝置的形式較多，圖2所示為其中的一種：在靠近上下平巷處分別設基準支架作為防滑和錨固用，各支架用導軌－滑槽連在一起，互為導向和防滑，同時用防倒千斤頂將支架互相拉在一起，用于防倒和一旦倒架時扶架。其端頭支架一般水平裝設于上下平巷內，必要時可用錨固裝置。大傾角支架防倒防滑裝置如圖3所示。

現在是51頁\一共有69頁\編輯于星期三52圖3大傾角支架防倒防滑裝置α－煤層傾角；a－排尾支架組；b－工作面支架；c－排頭支架組１－上側護板；２－上鄰架；３－下鄰架；４－中間架；５－排頭架６－防倒斜拉千斤頂；７－支架前移導向裝置現在是52頁\一共有69頁\編輯于星期三53

（2）輸送機防滑輸送機下滑是大傾角機采面最常見的影響生產的嚴重問題。輸送機下滑往往牽動支架下滑，損壞連接耳銷、拉架移輸送機千斤頂和推移桿。增大電機負荷。輸送機下滑的主要原因：①重力原因引起下滑，當煤層傾角達到12°～18°時，就有可能因自重而下滑；現在是53頁\一共有69頁\編輯于星期三54

②推移不當或從工作上端開始推移次數過多；③輸送機機頭與轉載機機尾不能正常搭接，煤滯留于工作面端頭，導致輸送機拉回煤，或者底板沒割平或移輸送機時過多浮煤及硬矸進入底槽，導致底鏈與底板摩擦阻力過大，均能引起輸送機下滑。實際中，工作面刮板輸送機下滑常常是這幾種因素綜合作用的結果。現在是54頁\一共有69頁\編輯于星期三55

防止輸送機下滑應采取的措施：①防止煤、矸等進入底槽，以減小底鏈運行阻力。②工作面適當偽仰斜，即下端頭超前上端頭，偽斜角隨煤層傾角的增加而增加。調整合適時，推移輸送機所產生的上竄量可抵消下滑量。一般偽斜角不宜過大，否則會造成輸送機上竄量過大而且煤壁片幫加劇。現在是55頁\一共有69頁\編輯于星期三56

③嚴格把握推移輸送機順序。下滑嚴重時從工作面下端開始向上移輸送機。④用單體液壓支柱頂住機頭(尾)，推移時，將先移完的機頭(尾)錨固后，用單體支柱斜支在底座下側，然后再繼續推移。現在是56頁\一共有69頁\編輯于星期三57

⑤在移輸送機時，不能同時松開機頭和機尾的錨固裝置，移完后應立即錨固，必要時機頭(尾)架底梁上用單體液壓支柱加強錨固。⑥安裝防滑千斤頂：防滑千斤頂的安裝形式多樣，圖4所示便是其中一種。現在是57頁\一共有69頁\編輯于星期三58圖4輸送機防滑裝置

1－底座