急倾斜煤层准备方式和采煤方法.ppt
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1、2023/10/1,1,煤矿开采学 Coal Mining Science,下篇:准备方式和采煤方法(系统),2023/10/1,2,本篇主要内容,第九章 采区准备和采煤方法(包括课本第七章第二节在内)第十章 采区巷道布置分析及采区参数选择(课本十一章第一节)第十二章 盘区准备和采煤方法(课本第十二章)第十三章 带区准备和采煤方法(课本十三章、第七章第三节)第十四章 急倾斜煤层准备和采煤方法(课本第十四、十五章)第十五章 放顶煤采煤方法(课本第八章第四节,扩充)第十六章 柱式采煤方法(课本第七章第四节,扩充)第十七章 采煤方法的选择(补充),2023/10/1,3,第十四章 急倾斜煤层准备和采
2、煤方法,第一节 急倾斜煤层采区准备第二节 急倾斜煤层采煤方法概述第三节 急斜煤层走向长壁采煤法第四节 俯伪斜柔性掩护支架采煤法第五节 急倾斜煤层开采现状及发展趋势,2023/10/1,4,14.1 急倾斜煤层采区准备,一、急斜煤层地质特点全国储量占5%,新疆、青海、甘肃,贵州、四川、福建、北京等。1)地质构造复杂,多数在褶皱带和断裂带附近。2)煤层由原水平状态,经过多次地质变动,变成急斜煤层。3)煤层赋存不稳定,厚度变化大,形态复杂。4)煤层内部节理裂隙发育,煤质脆,容易冒落。5)顶底板层理和裂隙发育,易垮落。,2023/10/1,5,14.1 急倾斜煤层采区准备,二、急斜煤层巷道布置特点1)
3、开拓:立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;采用上山阶段。2)采准:采区用一组(3-5 条)上山眼的布置方式;近距离煤层群采用集中布置,共用一组上山眼;层间联系用石门,采区标志为石门;采区一般不设上、中部车场,设下部车场;双翼采区长度一般500-800m,单翼一般250-500m,伪倾斜柔性掩护支架时可达1000m;区段尺寸和巷道断面都较小,上山眼(1m2),区段斜长短、5060m,数目少,2-3个;煤柱宽度小,水平煤柱57m,上山煤柱、区段煤柱510m。,2023/10/1,6,14.1 急倾斜煤层采区准备,三、急斜煤层采区式准备单层准备方式(至少3条上山)
4、真倾斜方向布置伪倾斜方向布置联合准备方式共用上山眼联合准备共用上山眼和区段集中平巷联合准备,2023/10/1,7,14.1 急倾斜煤层采区准备,(一)急斜煤层采区式准备的特点多采用单层准备方式。(至少3条上山)根据开采急倾斜煤层群矿井的经验,对于煤层数目较多,层间距不大(5060m),工作面单产低;采区生产能力较大(大于2530万t/a),采用岩石轨道上山与煤层上山相结合的联合准备方式是比较适宜的。,2023/10/1,8,14.1 急倾斜煤层采区准备,(二)单层准备(真倾斜):以溜煤眼代替缓斜煤层中运输上山。,上山眼布置,1-采区运输石门;2-采区溜煤眼;3运料眼;4行人眼;5联络巷;6区
5、段运输平巷;7区段回风平巷;8采区回风石门;9采区煤仓,急斜煤层单层布置,巷道联系,生产系统,2023/10/1,9,14.1 急倾斜煤层采区准备,(二)单层准备-俯斜折返上山12条伪倾斜折返上山,25-35。减少上山数目降低行人、辅提困难,控制煤的自溜;上山保护煤柱增加。,1-采区运输石门;2-采区回风石门;3-伪倾斜上山;4-采区运料眼;5-区段回风平巷;6-区段运输平巷,2023/10/1,10,14.1 急倾斜煤层采区准备,(三)共用上山眼联合准备,共用采区上山眼的联合布置方式1-采区运输石门;2-采区溜煤眼;3-溜矸眼;4运料眼;5-人行眼;6-区段运输石门;7-区段回风石门;8-采
6、区回风石门;9下区段运输平巷;10-下煤层区段回风平巷;11-上煤层区段运输平巷;12-上煤层区段回风平巷,2023/10/1,11,14.1 急倾斜煤层采区准备,(三)共用上山眼和区段集中平巷联合准备,共用采区上山眼和区段平巷的联合布置方式1-共用上山眼;2-共用区段运输平巷;3-共用区段回风平巷;4-运煤联络石门;5-回风联络石门;6-上煤层超前运输平巷;7-上煤层超前回风平巷,2023/10/1,12,14.1 急倾斜煤层采区准备,急倾斜煤层群采区岩石上山联合准备1-采区运输石门;2-采区回风石门;3-区段石门;4-采区轨道上山;5-采区运煤上山;6-采区煤仓;7-运煤石门;8-煤层进风
7、眼;9-回采工作面,(三)近距离煤层群联合准备,14.2.1 急斜煤层采煤方法分类,14.2 急倾斜采煤方法概述,2023/10/1,14,14.2 急倾斜采煤方法概述,14.2.2 急斜煤层采煤工艺特点(均由煤层倾角增大引起)。1)采下的煤和垮落矸石会自动下滑,从而简化了工作面的装运工作,但下滑的煤块和矸石容易冲倒支架,砸伤人员,给生产带来不安全因素。2)采煤工作面行人、运料及落煤、支护、采空区处理等各工序均较困难,机械化水平低。3)不同的采煤工作面布置形式和推进方向,采煤方法多样。4)行人、落煤、支护等操作困难,机械化程度低。,2023/10/1,15,14.2 急倾斜采煤方法概述,14.
8、2.2 急斜煤层采煤工艺特点5)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,并同时引起:工作面支架不稳定;底板岩层稳定性下降;顶板、底板均会沿倾向滑动。,2023/10/1,16,14.3 急斜煤层走向长壁采煤法,14.3.1 倒台阶采煤法1)基本概念(1)倒台阶采煤法:工作面呈倒台阶形。急倾斜薄及中厚煤层中的一种走向长壁采煤方法。工人在各台阶下分组作业,既可避免上方采落煤块的伤害,又能充分利用工作面全长进行多点作业。(2)台阶划分 工作面斜长一般为50-80m,采区沿倾斜划分为2 3个台阶。,2023/10/1,17,14.3 急斜煤层走向长壁采煤法,14.3.1 倒台
9、阶采煤法2)工作面布置 工作面一个台阶斜长10 20m。倒台阶布置:上下台阶错距为2 3m,为了通风和行人方便及临时储存煤炭,最下一个台阶与上一台阶应加宽到5 6m,台阶长度缩短为8-10m。为了通风、溜煤和行人,在区段运输巷上方4 5m处开超前辅助平巷,两者之间每隔5-6m用联络眼贯通,超前下台阶2 3个溜煤眼。,2023/10/1,18,倒台阶采煤法的采区巷道布置1-采区运输石门;2-溜煤眼;3-运料眼;4-人行眼;5-溜矸眼;6-区段运输平巷;7-区段回风平巷;8-采区回风石门;9-溜煤眼;10-超前辅助平巷;11-采煤工作面;12-开切眼;13-采区煤仓,3)巷道布置4)生产系统,20
10、23/10/1,19,14.3 急斜煤层走向长壁采煤法,14.3.1 倒台阶采煤法5)采煤工艺 落煤 每个台阶配备一台风镐,震动爆破。装运 煤自溜。支护 人工,木支柱,平行工作面的一梁三柱或两柱的对接棚子,棚距、柱距。底板不坚固有滑脱危险时,支架应设底梁。工作面控顶距不超过4-6排支柱,各台阶错开一定距离放煤。处理采空区 垮落法或充填法。,2023/10/1,20,图8-2 倒台阶采煤法,1-区段运输;2-区段回风巷;3-超前辅助平巷;4-溜煤小眼;5-溜煤护身板;6-脚手板;7-支架背板;8-超前加强支架,2023/10/1,21,14.3 急斜煤层走向长壁采煤法,14.3.1 倒台阶采煤法
11、6)评价及适用条件 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;技术经济指标低。适用:煤层赋存变化大,厚度小于2m的急斜薄及中厚煤层。,2023/10/1,22,2023/10/1,23,2023/10/1,24,14.3 急斜煤层走向长壁采煤法,14.3.2 俯伪斜走向长壁分段水平密集采煤法 1)特点 采煤工作面呈直线形按俯伪斜方向(30-35)布置,走向推进;用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。,工作面线与水平面夹角一般为30 35,工作
12、面斜长可达80-90m,工作面下部的溜煤眼不少于3个,漏斗状,有溜槽。煤层倾角;工作面线与走向线夹角sin=sin sin,2023/10/1,25,俯伪斜走向长壁分段水平密集采煤法,工作面和顺槽的夹角?工作面的方位角?,2023/10/1,26,分段水平密集,2023/10/1,27,1-密集,2-人字溜煤眼,3-单边钢板溜槽,4-点柱,俯伪斜走向长壁分段水平密集采煤法,2023/10/1,28,14.3 急斜煤层走向长壁采煤法,14.3.2 俯伪斜走向长壁分段水平密集采煤法 2)采煤工艺 工作面初采阶段初采由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。
13、为便于初采时工作面出煤和人员通行,开切眼沿伪斜方向布置。随着工作面向下推进,开切眼自上而下报废。当工作面下端距回风巷4m时,开始支设分段密集支柱。第一分段密集支护长度达到5m仍然不垮,采用强制放顶当工作面煤壁达6的位置时初采工作结束。,工作面初采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-调整好的工作面煤壁,2023/10/1,29,采煤工艺正常支护 金属支柱加铰接顶梁,35排 密集支柱 密集支柱(点柱)沿倾斜45m,支柱间距0.20.3m,每排密集支柱沿走向长约46m,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
14、,俯伪斜走向长壁分段水平密集采煤法,14.3 急斜煤层走向长壁采煤法,2023/10/1,30,14.3 急斜煤层走向长壁采煤法,14.3.2 俯伪斜走向长壁分段水平密集采煤法 2)采煤工艺 工作面正常回采爆破,自下而上分段进行。正常支护 金属支柱加铰接顶梁,柱距0.8m,排距1.0m。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4m。分段密集支柱过长,工作面控顶增大,顶板压力随之增大,造成回柱困难,且“三角区”容易积聚瓦斯。分段密集支柱长度过短,则不能有效地起到挡矸作用。采空区采用全部垮落法处理。,2023/10/1,31,1-密集,2-
15、人字溜煤眼,3-单边钢板溜槽,4-点柱,俯伪斜走向长壁分段水平密集采煤法,2023/10/1,32,14.3 急斜煤层走向长壁采煤法,14.3.2 俯伪斜走向长壁分段水平密集采煤法 2)采煤工艺 工作面收尾阶段当工作面上端推进到距收作眼4m时,工作面进入收尾阶段,这时工作面长度逐渐缩短。在收作眼靠工作面一侧应设保护煤柱,其尺寸宽4m,倾斜长5m。,工作面收尾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,2023/10/1,33,14.3 急斜煤层走向长壁采煤法,14.3.2 俯伪斜走向长壁分段水平密集采煤法 3)评价及适用(1)优点采面伪斜直线布置
16、,减少了煤、矸下滑速度,安全。顶底板受力改善,相对稳定,不会出现大面积推底和顶板拉裂现象。工作面有效利用率比台阶采煤法高,单产高。工作面支柱的损耗量及维修工作量减小。,2023/10/1,34,14.3 急斜煤层走向长壁采煤法,14.3.2 俯伪斜走向长壁分段水平密集采煤法 3)评价及适用(2)缺点工作面支柱回柱工作量大,工人操作不够方便。分段密集支柱下方的“三角区”通风条件较差,易积聚CH4。煤层顶板有淋水时,劳动环境比较差。(3)适用适用于倾角40以上,顶板中等稳定,煤壁易片帮,工作面采高不超过2.0m的低瓦斯煤层。不宜适用伪倾斜柔性掩护支架采煤法的不稳定急斜薄及中厚煤层。,2023/10
17、/1,35,14.3 急斜煤层走向长壁采煤法,14.3.3 机采工艺走向长壁采煤法 1)钢丝绳锯走向长壁采煤法(1)面长:10-30m。(2)钢丝绳锯来回掏槽,利用自重和地压落煤。(3)煤自溜到溜煤眼再到区段运输平巷。(4)采面一般不支护,留刀柱(宽2-3m),间距20-30m。,2023/10/1,36,2023/10/1,37,2023/10/1,38,14.3 急斜煤层走向长壁采煤法,14.3.3 机采工艺走向长壁采煤法 1)钢丝绳锯走向长壁采煤法(5)评价工人可以不进工作面,只在平巷内开动绞车和移动导向轮,能减轻工人的劳动强度,提高工效,节约坑木。顶板管理问题较难解决,使得采出率低,煤
18、质无法保证,断绳也不好处理,适用于开采厚度小于2m,赋存稳定煤层无粘顶粘底现象,煤质松软,顶底板岩层稳定的急斜煤层。,2023/10/1,39,14.3 急斜煤层走向长壁采煤法,14.3.3 机采工艺走向长壁采煤法 2)普采走向长壁采煤法(1)基本条件:煤厚1.8m,倾角47。(2)工作面设备:单滚筒采煤机、可弯曲刮板输送机、金属支柱。(3)采煤机防滑:锚链牵引;防滑安全绞车;防滑杆。(4)输送机防滑:机头机尾防滑固定柱底座;上平巷防滑绞车;先上后下的移动顺序;(5)支架防滑:带底梁的一梁三柱平行工作面的棚子;两排柱间设防滑脚踏板(6)应用:倾角不宜超过50,煤厚应小于2m,顶板中等稳定。,2
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