1、煤矿开采方法任务11 急斜煤层采煤法,第一节 急斜煤层开采的特点,1.矿井地质构造复杂，开采难度大，生产能力。2.由于煤层倾角已经超过岩石自然安息角，采煤工作面破落的煤块会沿底板自动向下滑滚，简化了采煤工作面的装运工作。3.采煤工作面的行人、破煤、支护、采空区处理、运料等各项工序的操作困难，增加了采煤机械化的难度。,第一节 急斜煤层开采的特点,4.急斜煤层顶板压力垂直分力小，沿倾斜分力大，支柱稳定性差。（右图）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.由于煤层超过底板岩层移动角，煤层开采后顶板会发生移动垮落，底板也会发生滑动和垮落。（见下图）,第一节 急斜煤层开采的特点,
2、（b） 下部煤层开采底板移动影响未采煤层；,（） 上部煤层开采底板移动影响未采煤层,急斜煤层群开采对未采煤层的影响,（1）先采上部煤层时的M1，如11-1（a）所示。,（） 上部煤层开采底板移动影响未采煤层 急斜煤层群开采对未采煤层的影响,（b） 下部煤层开采底板移动影响未采煤层；急斜煤层群开采对未采煤层的影响,先采下部煤层时的M2，如图（b）所示。,第一节 急斜煤层开采的特点,6、由于急斜煤层倾角大于岩石自然安息角，采空区垮落矸石会自动由上部向下部滚落，对下部采空区产生局部充填作用。因此，开采急斜煤层时垮落带、裂隙带及下沉带的分布与缓斜及倾斜煤层正好相反，如图所示。,A垮落带；B裂隙带；C下
3、沉带煤层倾角；顶板岩层移动角；底板岩层移动角急斜煤层开采围岩移动规律,第二节 急斜煤层采区巷道布置方式,一、单层布置（附图）,第二节 急斜煤层采区巷道布置方式,在采区中央沿煤层倾斜方向掘进35条上山眼，用于溜煤、运料、行人以及溜矸等。当工作面涌水量大时，还需设置放水眼。,二、近距离煤层群联合布置 1.分组小联合布置形式,1采区进风石门；2采区回风石门；3，3采区溜煤眼；4，4采区溜矸眼；5，5采区人行眼；6，6采区运料眼；7，7区段输送机石门；8，8区段轨道石门急斜煤层群分组小联合采区巷道布置,当采区内开采煤层数目较多，层间距远近不一时， 根据煤层层间距远近、煤质、自燃发火倾向性、采煤方法等因
4、素，将采区内煤层划分为若干开采组。,第二节 急斜煤层采区巷道布置方式,2.大联合布置方式 在井田内煤层数目多、间距较大时，可以采用不分组集中大联合或分组大联合布置方式。,1采区运输石门；2m1层运输巷；3m8层运输巷；4m8层回风巷；5 m1层回风巷；6区段轨道石门；7区段运煤石门；8采区轨道上山；9采区回风石门；10采区上山眼,岩石轨道上山和煤层上山眼相结合大联合布置,第二节 急斜煤层采区巷道布置方式,第二节 急斜煤层采区巷道布置方式,三、采区车场布置 开采急斜煤层时，往往在煤层中布一组上山眼，由于煤层倾角较大，一般不使用轨道运输，可以不布置上部车场和中部车场，但必须设置下部车场。急斜煤层采
5、区下部车场多为石门车场。当采用岩石轨道上山布置方式时，仍需设置上部车场、中部车场、下部车场，其布置原则与缓倾斜煤层基本相同。,第三节 急斜煤层走向长壁采煤法,一、急斜单一煤层走向长壁采煤法工作面沿走向布置，上部为回风平巷，下部为运输平巷，采区边界布置开切眼，多采用钻眼爆破破煤。为了适应急斜煤层顶板下滑力大的特点，采用平行于采煤工作面的顺山木支柱或单体液压支柱支护，用四、六排距控顶，分段错茬放顶。,第三节 急斜煤层走向长壁采煤法,二、倒台阶采煤法采煤工艺 “三板”倒台阶工作面安全脚手板、护身板和溜煤板。,1.巷道布置区段划分：采区沿倾斜划分为2 3个区段,(二)倒台阶采煤法,第三节 急斜煤层走向
6、长壁采煤法,采面下部：超前平巷，煤柱4 5m，超前下台阶2 3个溜煤眼。,2.工作面布置：（1）采面参数：一个台阶长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,3.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。,“三板”倒台阶工作面安全脚手板、护身板和溜煤板。,第三节 急斜煤层走向长壁采煤法,3.优缺点和适用条件优点：巷道布置简单、采区生产系统简单可靠；对地质条件变化适应性强；掘进率较低，煤炭回收率高。缺点：人工破煤、支柱，工人劳动强度大，劳动生产率低；
7、工作面采用木支柱支护，坑木消耗高；台阶上隅角容易积聚瓦斯，工人高空作业，安全性较差；对支柱操作技术要求高，不利于实现采煤机械化。,评价及适用 优点：巷道布置简单；掘进率低；通风系统简单；采出率高；对地质条件的适应性强。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；台阶上隅角容易积聚瓦斯，技术经济指标低。适用：煤层赋存变化大，厚度小于2m的煤层。,倒台阶矸石充填采煤法,1运输平巷；2中间人行平巷；3运矸、回风平巷；4运输石门；5中间石门；6运矸、回风石门；7溜煤斜巷；8超前人行斜巷；9溜矸斜巷；10溜矸口；11超前平巷；12溜煤板；13挡矸墙；14支柱,倒台阶
8、矸石充填采煤法巷道布置图,破：一般采用风镐破煤，每个台阶只配备一台风镐 运：溜煤支：一般采用木支柱进行支护回柱：人工回柱。管理顶板：充填时，充填矸石利用运矸平巷中的底卸式矿车或带式输送机运至工作面上端充填口，沿煤层底板自动滑入m9、m10煤层工作面采空区，按矸石自然安息角42自然堆积。,倒台阶矸石充填采煤工艺优缺点及适用条件优点（1） 改善了急斜近距离煤层开采的顶底板管理，安全可靠性增加。 （2） 消除了煤层自然发火隐患，提高了采区煤炭回收率。 （3） 矸石充填采空区，降低了采区压力，坑木消耗降低。（4） 矸石充填采煤法比垮落法工作面单产明显提高。 （5） 井下掘进矸碴可以做到不出井，减少了矸
9、碴运输环节。 缺点（1） 新增采矸、运矸设备及其系统，生产环节复杂，用人多，生产成本高。 （2） 台阶工作面短，台阶数目多，采煤工效低。 （3） 台阶上隅角通风困难，容易积聚瓦斯。适用条件倒台阶矸石充填采煤工艺适用于开采层间距小于35 m、容易自然发火、地表需要保护的急斜近距离煤层。,第三节 急斜煤层走向长壁采煤法,三、正台阶采煤法（又称为伪斜短壁、斜台阶）1.采煤系统将一个长壁工作面划分为若干个长58 m的短壁工作面，短壁工作面呈正台阶形布置，沿 层面与走向线30夹角的伪斜方向上下台阶错距为1520 m，各短壁工作面上方利用单体液 压支柱、竹笆，使采空区垮落矸石堆积形成的垫层构成人工假顶来隔
10、离采空区，沿采空区维 持一条伪斜小巷，用于工作面通风、行人、运料、溜煤。伪斜小巷内铺设搪瓷溜槽，以便煤 炭自溜，,1回风石门；2运输石门；3工作面回风巷；4工作面运输巷；5伪斜小巷；6竹笆；7胶皮挡煤板；8支柱；9放煤插板；10铁皮溜槽,正台阶采煤法工作面布置图,1回风石门；2运输石门；3工作面回风巷；4工作面运输巷；5伪斜小巷；6竹笆；7胶皮挡煤板；8支柱；9放煤插板；10铁皮溜槽,2.采煤工艺短壁工作面采用风镐破煤。各短壁采出的煤炭堆积在其下部伪斜小巷溜煤槽内，各伪斜小巷下口均设置挡煤板，以防止短壁工作面采煤时，伤及下短壁工作面作业人员。当煤堆积到一 定高度时，应由下向上逐步取掉挡煤板自溜
11、放煤。为防止大块煤、矸打落支柱和伤及人员， 可在伪斜小巷下口的正前方挂设胶皮挡板，使煤流沿伪斜小巷运动。,1回风石门；2运输石门；3工作面回风巷；4工作面运输巷；5伪斜小巷；6竹笆；7胶皮挡煤板；8支柱；9放煤插板；10铁皮溜槽,正台阶采煤法工作面布置图,3.优缺点和适用条件（1） 正台阶采煤法的优点： 安全可靠性好，该采煤方法采用全部垮落法管理顶板，但又具备充填法的某些特点。因煤壁整体伪斜沿走向顶板支承压力传递稳定，缩短工作面真倾斜方向控顶范围长度，减少顶 底板的滑动，改善采场顶底板受力状态，增强了顶板稳定性，顶板压力减小，周期来压现象 不明显，从而提高工作面安全可靠性。 工作面位于采空区下
12、方，不容易积聚瓦斯，为采空区瓦斯抽放创造条件。 工作面浮煤少，减少了顶板垮落、采空区煤层自然发火及瓦斯、煤尘爆炸危险性。 对煤层厚度、倾角变化、瓦斯涌出量等地质条件适应性较强。 巷道布置简单，掘进率低。 无煤掉入采空区，资源回收率高。,（2） 正台阶采煤法的缺点： 短壁工作面多，溜煤相互干扰，工作面利用率降低。 伪斜小巷断面偏小，产尘量大。 片帮、滑底事故未能充分控制，安全生产受到影响。 破煤方法、支护设备有待进一步改进。 （3）正台阶采煤法的适用条件：该采煤方法对地质条件适应性较强，一般可用于煤层厚度、倾角有变化及小型地质构造，厚 度在2.4 m以下，工作面涌水量小于5 m3/h，不宜选用伪
13、斜柔性掩护支架采煤法的急斜煤 层。,第三节 急斜煤层走向长壁采煤法,四、俯伪斜走向长壁采煤法, 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。,2、采煤系统：3、回采工艺：正常支护 金属支柱加铰接顶梁 密集支柱 沿倾斜45m设置一排密集支柱，一般为点柱，支柱间距0.20.3m，每排密集支柱沿走向长约46m，密集支柱随面前移前添后回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,1-密集，2-人字溜煤眼，3-单边钢板溜槽，4-点柱,第三节 急斜煤层走向长壁采煤法,4、评价及适
14、用,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 支柱工作量大 分段密集“三角区”易积CH4 顶如有淋水，劳动条件差 适用：倾角为4075， M 2m ；顶板中等稳定，易片帮、低瓦斯煤层，或不宜适用伪斜柔性掩护支架采煤法的不稳定的急斜薄及中厚煤层。,第四节 伪斜柔性掩护支架采煤法,一、采煤系统,第四节 伪斜柔性掩护支架采煤法,1、通风系统 新鲜风流自采区运输石门进入，经运输平巷到采煤工作面。污浊风流从采煤工作面经回风平巷到回风石门排出。 2、运料系统 支架等材料由回风石门运进，经回风平巷运到支架安装地点。 3、运煤系统 工作面破煤经自溜到运输平巷
15、，经刮板输送机转到运输石门，到采区溜煤眼，大巷装车。,第四节 伪斜柔性掩护支架采煤法,二、掩护支架结构,平板型支架结构,第四节 伪斜柔性掩护支架采煤法,平板型掩护支架结构简单，由长度比煤层小0.20.4m直钢梁及钢丝绳构成。钢丝绳排列密度根据煤层厚度灵活掌握：,理想适用条件：倾角大于60，厚度2.43.6m，赋存稳定的煤层。,三、采煤工艺,1、准备 将回风巷扩宽到煤层顶底板，从切眼外5m处挖地沟在扩宽的回风巷里安掩护支架 调架,掩护支护调斜,将掩护支护调斜成伪斜工作面，斜角为25 ,2、正常回采,1）接长掩护支架 采煤 溜煤眼上留巷拆支架 在回风巷接长掩护支架，超过上出口8 10m 2）采煤
16、炮采 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。3）拆支架 在采面下端将支架放平，并留出空间1.2m高，拆除支架,3、收尾,1） 在停采线一侧掘两条收尾上山 走向间距8 10m，用联络眼贯通 2）支架安装到收尾上山处，不再接长 3）随采煤下放前端支架，伪斜角逐渐变小，并拆除上端多余的支架，放平支架。 4）全部拆除支架,4、改进支架结构，扩大使用范围,八字形掩护支架 适用： M =1.3 1.6m“”形支架 适用： ， 4.6m 单支撑式支架 适用： ； M = 1.45 4.6m,八字形掩护支架,“”形支架,单支撑式支架,4、改进支架结构，扩大使用范
17、围,“7”字形掩护支架 适用：h=0.71.3m,第四节 伪斜柔性掩护支架采煤法,五、改进巷道布置，减少支架安装和拆除 次数1、上下山区段构成连续工作面2、工作面分段连续推进3、加强溜煤眼的分段工作面4、加掘伪倾斜溜煤斜巷的分段工作面5、真倾斜溜煤直眼与伪斜溜煤斜巷相结合的分段工作面,改进巷道布置，减少支架安装和拆除次数,伪斜上山工作面分段出煤,溜煤眼工作面分段出煤,六、伪斜柔性掩护支架采煤法适用条件及改进方向,优点：安全、劳动条件好；巷道布置简单，掘进率低； 工序简单，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。,第四节 伪斜柔性掩护支架采煤法,缺点：支架结构不完
18、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；支架拆除费事。,第四节 伪斜柔性掩护支架采煤法,第四节 伪斜柔性掩护支架采煤法,适用条件：煤层赋存稳定，倾角和厚度变化较小， ，夹矸层较薄，煤层厚度在1.18m的急斜煤层。 改进方向：（1）在倾角大于60、厚度不同的急斜煤层中应用时，对这种条件下的掩护支架结构及其下放方式需要进一步研究和改进。,第四节 伪斜柔性掩护支架采煤法,（2）在倾角大于60、厚度小于1.3m及厚度大于8m的急斜煤层中应用时，对这两种条件下的掩护支架结构及其下放方式需要进一步研究和改进。（3）伪斜柔性掩护支架采煤法的所有工序均是人工作业，
19、劳动强度大。生产现场迫切需要实现部分工序机械化，以改善作业人员的劳动条件。,第五节 水平分层及斜切分层采煤法,采煤系统,水平分段放顶煤采煤法,水平分段放顶煤采煤法 在急斜煤层中，按一定高度分成若干个分段。在分段的底部布置采煤工作面，先采出底部工作面的煤，随即放出上部顶煤的方法。,一、采煤系统,窑街二矿 1-主斜井，2-副斜井，3-1650运输大巷，4-1700回风大巷，5-1650运输石门， 6-1700回风石门，7-开切眼，8-区段运输巷，9-区段回风巷，10-进风斜巷，11-溜煤眼，12-回风斜巷,二、综采放顶煤回采工艺,割煤、移架、推溜、放顶煤。适用：采面长 25m。,综采放顶煤液压支架
20、,综采放顶煤液压支架,三、滑移支架放顶煤回采工艺,滑移顶梁支架是一种无底梁，由滑移顶梁与双作用液压支柱等组成的液压支架。,采面布置,（靖远局王家山矿） M=56.5m， ， 采面长74m，分段高6m，其中采高2m，放顶煤4m，炮采工艺。工作面落煤方式： 采煤机落煤多采用爆破落煤（工作面长度短限制了采煤机的发挥，采煤机的机道较大） 铺顶网 推移输送机及滑移顶梁液压支架,工作面落煤方式： 采煤机落煤多采用爆破落煤（工作面长度短限制了采煤机的发挥，采煤机的机道较大） 铺顶网 推移输送机及滑移顶梁液压支架,铺顶网，伸出前伸梁，出煤,移前输送机,提前梁柱，准备滑移前梁,缩前伸梁，滑移前梁到位，支前梁支柱
21、，提后梁前支柱，移后输送机,提后梁后柱,滑移后梁到位，支后梁支柱,放落顶煤,到放煤步距，移架后面停推，剪网放煤剪网宽0.40.5m，高0.81.0m，距顶板1m左右的放煤口放煤顺序：从底板一端至顶板依次间隔 1#、3#、5# 2#、4#、6#放煤口不超过2个23轮往复放煤补剪好放煤口,适用：采面长 15m,底板方向三角煤损失,第七节 仓储式采煤法,一 .仰斜推进的仓储采煤法 （一）特点1、沿走向每15 30m划分为仓房，仓房的倾斜长度（区段斜长）一般为40 80m。,2、一般仓房间留煤柱3 6m 3、仓房内开掘一条上山进风行人 4、仓房底部留小煤柱形成放煤口 5、每个仓房内布置一个工作面，工作
22、面呈伪倾斜布置（便于通风），由下向上推进采煤6、采下的煤暂时存于采面下的采空区内，临时支护顶板,7、仓房采完后，再把贮存的煤放出,（二）生产系统 ：（三）采煤工艺：炮采工艺，不支护或只设临时点柱。上部4m煤柱回收：放仓之前，炮采一齐放出。,(四)采掘安排,（五）评价,优点： 巷道布置简单，生产系统简单。 工序少、效率高，取消支回工序。 坑木耗量少。 劳动强度有所减轻。,缺点： 采出率低； 煤质不易保证； 使用条件要求严格。,仓储式采煤法适用：,1）顶底板坚硬，底板不易脱落，能悬露较大面积和较长时间不垮落。 2） 45。 3）煤厚M =1 4.5m，煤不易自燃，CH4小。4）无淋水。,二、高水充填矿柱仓储式采煤法,间隔划分为矿柱和仓房。先采矿柱，而后用高水充填材料充填，矿柱支撑顶底板。再采仓房。,该采煤法的原理,
