【采礦課件】第13章急傾斜煤層采煤法第四篇準備方式與采煤方法第13章急傾斜煤層采煤法3/16/20252主要內容第13章急傾斜煤層采煤法第一節急傾斜煤層開采特點第二節急傾斜煤層采煤方法復習思考題3/16/20253第一節急傾斜煤層開采特點我國急傾斜煤層儲量豐富，分布很廣。由于急傾斜煤層傾角大，在開采上具有許多特點。1．由于煤層傾角大，落在底板上的煤巖塊，會自動向下滑落，從而簡化了采場內的裝運工作。為了防止滑落的煤塊沖倒支架，砸傷人員，在技術上必須采取相應的安全措施。2．急傾斜煤層中，煤炭、矸石沿傾斜方向可采用自溜運輸，在采區中可開掘采區溜煤眼以代替緩傾斜煤層中的運輸上山。3/16/20254第一節急傾斜煤層開采特點圖7—1采區上山眼布置1—采區運輸石門；2—采區溜煤眼；3—運料眼；4—行人眼；5--聯絡巷；6--區段運輸平巷；7--區段回風平巷；8采區回風石門；9—采區煤倉3/16/20255第一節急傾斜煤層開采特點由于煤層傾角大，沿走向留設的煤柱容易片幫塌落，使得在采空區上方布置的煤層平巷維護困難。因此，階段平巷一般均布置在底板巖石或底板不可采的煤層中，通過采區石門與煤層進行聯系。采煤工作面皆由采區邊界向采區石門（或采區溜煤眼）方向推進。3．開采急傾斜煤層，多采用立井多水平開拓方式。由于受到技術上的限制，其水平垂高一般為100m~150m。3/16/20256第一節急傾斜煤層開采特點4．開采兩個相距較近的急傾斜煤層，上層開采后，由于底板巖層移動，會使下層煤遭受破壞。因此，應合理安排上、下煤層的開采順序。圖7—2急傾斜煤層群開采順序a—先采上層煤影響下層煤；b—上下煤層各區段的開采順序3/16/20257第二節急傾斜煤層采煤方法一、倒臺階采煤法倒臺階采煤法采區巷道布置如圖7—1所示，工作面沿傾斜方向呈倒臺階布置，目的在于充分利用工作面長度，使工人在各個臺階階檐的保護下，多點同時作業。如圖7—3所示。圖7—3倒臺階工作面支架1—溜煤板；2--腳手架；3—護身板3/16/20258第二節急傾斜煤層采煤方法工作面落煤一般用風鎬或用炮采。落煤一般先從上隅角開始，然后逐次沿臺階面向下采。采空區處理多用全部垮落法。工作面采出的煤，沿工作面自溜，經溜煤眼到區段運輸巷，用輸送機運至采區溜煤眼，下放至采區石門裝車外運至井底車場。新鮮風流經行人眼、運料眼、區段運輸巷進入回采工作面、然后經回風巷、采區回風石門排至區段回風平巷。工作面所需的材料、設備一般由回風石門運入，沿回風巷送至工作面。下區段工作面用料，可用運料眼中安裝的小絞車提升至區段回巷道，再送至各采煤工作面。工作面長度為40m~50m左右，一般由2~3個臺階組成。倒臺階采煤法的優點是：巷道系統簡單，掘進率底，采出率高，通風方便。但是，這種采煤方法具有生產工藝復雜，工作面支護和頂板管理工作量大，操作不便，以及坑木消耗大，安全條件差，工作面難以實現機械化等缺點。3/16/20259第二節急傾斜煤層采煤方法二、正臺階采煤法在急斜煤層的階段或區段內沿傾斜或偽斜方向布置正臺階形工作面而沿走向推進的采煤方法。現將沿偽斜方向布置正臺階工作面的正臺階采煤法又稱偽斜短壁采煤法或斜臺階采煤法。該采煤法是將一個在上下區段平巷之間的偽斜長壁工作面分為若干個短壁工作面，短壁工作面呈正臺階狀布置。每個短壁工作面沿傾斜長5m左右，沿層面與走向線30°夾角的偽斜方向間距為15m~20m。長壁工作面沿走向推進，始終保持沿傾斜方向的短壁工作面沿30°偽斜方向推進，見圖7—4所示。3/16/202510圖7—4偽斜短壁采煤法工作面布置圖1—回風石門；2—運輸石門；3—工作面回風巷；4—工作面運輸巷；5—偽斜小巷；6—竹笆；7—膠帶擋煤板；8--支柱；9—放煤插板；10—溜槽3/16/202511第二節急傾斜煤層采煤方法短壁工作面上方利用木支柱、竹笆護頂使假采空區冒落矸石形成的墊層構成人工頂板以隔離采空區，該人工頂板與偽斜煤壁之間為一小巷，作為短壁工作面行人、運料、通風、溜煤的通道。短壁工作面用風鎬落煤，采落的煤先堆積與其下部偽斜小巷的溜煤槽內。各小巷內設擋煤板，當煤堆積到一定高度時，停止采煤，開始從下向上去掉擋煤板放煤。為防止煤炭竄到人工頂板上造成損失，可掛一膠皮擋煤板，使煤流落到偽斜小巷內。采用木支柱支護，木支柱支在沿頂底板的護板上，排距和柱距約為0.8m~1.0m。人工頂板支柱支在柱窩內，上有短梁，支柱上仰5°。短壁工作面用人工回柱，回撤工作面支柱前，先補人工頂板柱和加強支柱，再鋪上竹笆，然后按矸石堆積的斜面，由下而上，由采空區向煤壁回收支柱。并使矸石滾到新鋪的人工頂板上。放頂時短壁工作面停止生產，并擋住上短壁工作面的煤流，使回柱放頂與采煤交替進行。3/16/202512第二節急傾斜煤層采煤方法優點是：工作面位于采空區下方，不會積聚瓦斯，為采空區抽放瓦斯創造了條件；工作面浮煤少，采出率高，減少了采空區自然發火的隱患；對煤層厚度和傾角多變化、瓦斯含量大等地質條件適應性較強；巷道布置簡單、掘進率低。缺點是：短壁工作面多，溜煤相互干擾，工作面利用率低；偽斜小巷斷面小，煤塵大；落煤方法、支護設備有待改進；片幫滑底事故仍未能完全杜絕。這種采煤方法可用于煤厚、傾角有變化或有小構造、厚度在2.4m以下，不宜使用偽斜柔性掩護支架采煤法的急斜煤層。3/16/202513第二節急傾斜煤層采煤方法三、水平分層及斜切分層采煤法水平分層采煤法就是把煤層沿水平面劃分成若干分層，并在每個分層中布置準備巷道及采煤工作面，然后順次進行回采，采煤工作面一般沿走向推進。水平分層采煤法分層間的開采順序及采空區處理方法，有下行垮落法和上行（下行）充填法。我國煤礦都采用的是下行垮落法。在雙面采區的中間，沿煤層底板布置一組上山眼。采區沿傾斜分為5~6個區段，區段高度一般為15m~20m。區段內的分層數目一般為5~7個，每個分層的厚度為2.2m~2.8m。3/16/202514第二節急傾斜煤層采煤方法圖7—5水平分層下行垮落采煤法采區巷道布置1—采區運輸石門；2—采區溜煤眼；3—采區行人眼；4—采區運料眼；5—區段運輸石門；6—溜煤眼；7—分層平巷8—分層采煤工作面；9—區段回風平巷；10—回風石門圖7—6斜切分層采煤法分層平巷布置1—區段運輸平巷；2—區段回風平巷（第一分層沿底板平巷）；3—第一分層沿頂板平巷；4—小眼；5—斜煤門3/16/202515第二節急傾斜煤層采煤方法水平分層、斜切分層采煤法的主要優點是對煤層地質條件適應性強，能適應煤層傾角和厚度的變化，回采率較高。這種采煤法的主要缺點是：巷道布置和通風系統復雜，巷道掘進量大，回采工序多，通風運料困難，工作面勞動強度大，特別是水平分層工作面，人工攉煤繁重。由于這些缺點，這種采煤方法的產量、效率較底，材料消耗較多。3/16/202516第二節急傾斜煤層采煤方法四、偽傾斜柔性掩護支架采煤法特點：采煤工作面成直線形，按偽傾斜方向布置，沿走向推進；用柔性掩護支架隔離采空區與回采空間，工作人員在掩護支架的保護下進行采煤工作。圖7—7偽傾斜柔性掩護支架采煤法巷道布置1—采區運輸石門；2—采區回風石門；3—采區溜煤眼；4—采區運料眼；5—采區行人眼；6--區段運輸平巷；7—區段回風平巷；8—采煤工作面；9—溜煤眼；10—開切眼3/16/202517第二節急傾斜煤層采煤方法（一）采區巷道布置采區運輸石門1通入煤層后，向上掘進一組上山眼，布置區段運輸平巷6、回風平巷7，在采區邊界開掘一對開切眼10，用于回采開始階段的運輸、通風和行人。然后即可安裝支架，進行回采工作。正常的采煤工作面應有25°~30°的偽傾斜角。回采時，為了溜煤、行人、通風和運料，在工作面下端掘進超前平巷，并沿走向每隔5m左右，由區段運輸平巷回風巷向上開掘小眼與超前平巷貫通。工作面落下的煤，自溜至區段運輸平巷6，再運至采區溜煤眼3，在石門裝車外運。新鮮風流從采區石門進入，經行人眼區段運輸平巷6，到采煤工作面。廢風從工作面經區段回風巷7到采區石門2排出。3/16/202518第二節急傾斜煤層采煤方法（二）掩護支架的結構柔性掩護支架主要由鋼梁及鋼絲組成。鋼絲繩沿走向布置，鋼梁沿煤層厚度布置。鋼梁與鋼繩進行聯結。在鋼梁上部鋪設雙層荊笆，用作隔離采空區矸石和折架子時的人工假頂。這種架子結構，其有柔性切便于控制和回收。（三）回采工作這種采煤法的回采工作，大致可分為三個階段：即準備回采、正常回采和收尾工作。3/16/202519圖7—8柔性掩護支架結構1—工字鋼；2—鋼絲繩；3—荊笆條；4—壓木；5—撐木3/16/202520第二節急傾斜煤層采煤方法1．準備回采主要是在回風平巷內安裝掩護支架，并逐步下放成為偽傾斜工作面，為正常回采做準備。2．正常回采在正常回采過程中，除了在掩護支架下回采外，同時要在回風平巷中擴巷、挖地溝，加長掩護支架，以及在工作面下端的順槽中拆除支架。在支架下采煤，目前主要用打眼放炮圖7—9支架的安裝3/16/202521第二節急傾斜煤層采煤方法3．收尾工作當工作面推進到區段停采線附近時，在停采線靠工作面一側掘進兩條收尾上山眼，然后加大工作面上部的下放步距，縮小工作面下部的進尺，同時逐漸縮小工作面長度和偽傾斜角度，直至變成水平狀態（見圖7—10）。最后將支架全部拆除。圖7—10掩護支架采煤工作面收尾3/16/202522第二節急傾斜煤層采煤方法偽斜柔性掩護支架采煤法與水平分層，倒臺階采煤法比較，具有產量高，效率高，工序簡單，操作方便，生產安全，掘進率底等優點。主要缺點是掩護支架的寬度不能自動調節，難以適應煤層厚度的變化。因此，當煤層厚度為1.5m~6.0m，傾角大于55°，在一個條帶內煤層比較穩定的條件下，應優先選用偽傾斜柔性掩支架采煤法，其工作面偽傾角度一般不小于25°，工作面長度一般為30m~60m，年進度可達480m~660m。3/16/202523第二節急傾斜煤層采煤方法五、水平分段放頂煤采煤法在急斜特厚煤層中，水平分段放頂煤采煤法類似于水平分層采煤法，其差別是按一定高度劃分為分段，在分段底部采用水平分層采煤法的落煤方法（機采或炮采），分段上部的煤炭由采場后方放出運走。這樣，各段依次自上而下使用放頂煤采煤工藝進行回采。（一）采煤系統(如下圖)3/16/202524第二節急傾斜煤層采煤方法圖7—11水平分段放頂煤采煤法巷道布置1—主斜井；2—副斜井；3—＋1650m運輸大巷；4—＋1700m回風大巷；5—＋1650m運輸石門；6—＋1700m回風石門；7—開切眼；8—運輸巷；9—回風巷；10—進風斜巷；11—溜煤眼；12—回風斜巷特點：分段高度大。10m的分段高度相當于四個水平分層的高度。由此，巷道掘進工程量小，費用低；減少鋪網工作量及其費用。3/16/202525第二節急傾斜煤層采煤方法（二）綜采放項煤采煤工藝特點急斜煤層綜采放頂煤的采煤工藝過程及其參數選擇的原則與緩斜煤層放頂煤采煤法基本相同。由于在急斜煤層中水平分段放頂煤工作面的長度受煤層厚度限制，根據我國的煤層條件，一般在６０ｍ以下。由此，對采煤設備有一些特殊要求。主要是要求適用于短工作面的短機身采煤機及其與之相配套使用的輸送機。液壓支架的型式并無差異，只是根據采場壓力顯現特征，可適當減小工作阻力及其重量。我國生產有MGD150-NW型采煤機，為無鏈牽引采煤機，包括滾筒在內，全長只有3m。它的搖臂出軸位于機身中部，能自由回轉270o。3/16/202526第二節急傾斜煤層采煤方法與短機身采煤機配套使用的SGI-730/90W型工作面刮板輸送機的特點是：機頭和機尾短而矮；在機頭和機尾的側幫上也設有齒軌。從而使采煤機能直接開到機頭或機尾上部，滾筒能割透端部，進人巷道。這樣，采煤機可從巷道人刀，不需專開切口。采煤工藝過程為：割煤、移架、推移輸送機和放頂煤。一般割煤進刀量為0.5m。放煤自底板向頂板方向依次進行，放煤方式與緩斜放頂煤時大體相同，可以采用多輪順序或單輪間隔順序。頂煤高度較大、頂煤裂碎不充分時，一般用多輪放煤。為了發揮綜采設備效能，一般工作面長度宜大于25m。3/16/202527復習思考題1．急傾斜煤層開采有哪些特點？2．什么是倒臺階采煤法？3．倒臺階采煤法的優點、缺點和適用條件是什么？4．什么是正臺階采煤法？5．正臺階采煤法的優點、缺點和適用條件