采矿学-第八章 急倾斜煤层 采煤方法

1、第八章第八章 急倾斜煤层采煤方法急倾斜煤层采煤方法 急斜煤层开采的特点：急斜煤层开采的特点： 煤层煤层 ，急斜煤层开采的特点均由，急斜煤层开采的特点均由 煤层倾角煤层倾角 增大引起增大引起 1 1、采下的煤和垮落矸石会自动下滑、采下的煤和垮落矸石会自动下滑 简化简化煤的煤的运输运输；带来；带来不安全不安全因素因素 急倾斜煤层开采的一般特点急倾斜煤层开采的一般特点 2、 顶板沿倾斜方向的分力顶板沿倾斜方向的分力 增大，垂直于层面方向的增大，垂直于层面方向的 分力减小，矿压显现缓分力减小，矿压显现缓 和，同时引起：和，同时引起： 工作面支架不稳定；工作面支架不稳定； 底板岩层稳定性下降；底板岩层稳

2、定性下降； 顶板、底板均会滑动顶板、底板均会滑动 急倾斜煤层开采的一般特点急倾斜煤层开采的一般特点 3 3、采煤采煤工作面的行人、破煤、支护、采煤采煤工作面的行人、破煤、支护、 采空区处理、运料等各项工序的操作都比采空区处理、运料等各项工序的操作都比 较困难。较困难。 4、煤层由原水平状态，经过多次地质变动，、煤层由原水平状态，经过多次地质变动， 变成急斜煤层。变成急斜煤层。 地质地质构造复杂；煤层不稳定构造复杂；煤层不稳定；掘进慢，掘进慢， 回采率低，易自燃，走向短。回采率低，易自燃，走向短。 6 2 9 1 7 8 5 4 3 2 1 6 7 5 8 - 5 5、采区用一组上山眼的布置方式

3、，、采区用一组上山眼的布置方式，或用伪或用伪 斜折返上山。斜折返上山。 伪斜折返上山伪斜折返上山 1-运输石门 2-溜煤眼 3-运料眼 4-行人眼 5-回风石门 2 3 4 1 5 急倾斜煤层开采的一般特点急倾斜煤层开采的一般特点 6 6、急斜煤层采矿工程图采用立面图或层面图、急斜煤层采矿工程图采用立面图或层面图 6 2 9 1 7 8 5 4 3 2 1 6 7 5 8 - 6 2 9 1 7 8 5 4 3 2 1 6 7 5 8 - 急倾斜煤层开采的特点急倾斜煤层开采的特点 7 7、采区一般不设上、中部车场，设下部车、采区一般不设上、中部车场，设下部车 场。场。 8 8、采煤方法多样、采

4、煤方法多样 9 9、由于煤层超过底板岩层移动角，煤层开、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）生滑动和垮落。（见下图） 1 2 急倾斜煤层群开采对未采煤层的影响 （a) (b) （a)(b)上部煤层开采底板移动影响下部煤层 下部煤层开采顶板移动影响上部煤层 急斜煤层开采的特点急斜煤层开采的特点 1 2 急倾斜煤层群开采对未采煤层的影响 （a) (b) （a)(b)上部煤层开采底板移动影响下部煤层 下部煤层开采顶板移动影响上部煤层 1010、由于急斜煤层倾角大于岩石自然安息、由于急斜煤层倾角大于岩石自然安

5、息 角，采空区垮落矸石会自动由上部向下部角，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。滚落，对下部采空区产生局部充填作用。 第一节第一节急倾斜走向长壁采煤法急倾斜走向长壁采煤法 表表 急倾斜煤层采煤法的发展急倾斜煤层采煤法的发展 解放前解放前柱式采煤柱式采煤高落式或残柱式高落式或残柱式 倒台阶走向长壁倒台阶走向长壁 （20世纪世纪50年代初）年代初） 水平分层，斜切分层水平分层，斜切分层 （20世纪世纪50年代年代) 解放后解放后 伪倾斜长壁伪倾斜长壁 （20世纪世纪80年代）年代） 伪倾斜柔性掩护支架伪倾斜柔性掩护支架 采煤采煤 （1965年）年） （一）采煤系统

6、（一）采煤系统 1 1、巷道布置、巷道布置 布置三条上山一般相布置三条上山一般相 隔隔1015m1015m，每隔，每隔 1015m1015m用联络眼联通。用联络眼联通。 区段划分：采区沿倾区段划分：采区沿倾 斜划分为斜划分为2 2 3 3个区段个区段 一一、倒台阶采煤法、倒台阶采煤法 45.0m 5.0m 1 5.0m5.0m 3400 - 1700 800 3 15.0m 8 4 5 3.0m 2 0.9m 7 6 2.4m 8 区段运输平巷上区段运输平巷上4 5m 开超前平巷，开超前平巷， 每隔每隔56m56m联通，超联通，超 前下台阶前下台阶2 3个溜个溜 煤眼。煤眼。 2、工作面布置：

7、、工作面布置： 采面参数：面长采面参数：面长4040 50m，一个台一个台 阶长阶长15 20m， 台阶数：台阶数：2 3个；个； 倒台阶布置：上下台阶错距为倒台阶布置：上下台阶错距为2 3m，最下一个台阶，最下一个台阶 错距为错距为5 6m， 台阶长台阶长810m。 （二）回采工艺（二）回采工艺 落煤落煤 风镐；爆破。风镐；爆破。 装运装运 煤自溜。煤自溜。 支护支护 人工，木支人工，木支 柱，设顶梁、底柱，设顶梁、底 梁、护身板。梁、护身板。 处理采空区处理采空区 垮落垮落 法或充填法。法或充填法。 45.0m 5.0m 1 5.0m5.0m 3400 - 1700 800 3 15.0m

8、 8 4 5 3.0m 2 0.9m 7 6 2.4m 8 （三）评价及适用（三）评价及适用 优点：优点：巷道布置简单；掘进率低；通风系巷道布置简单；掘进率低；通风系 统简单；采出率高；对地质条件的适应统简单；采出率高；对地质条件的适应 性强。性强。 缺点：缺点：工艺多，操作复杂，劳动强度大；工艺多，操作复杂，劳动强度大； 顶板管理工作量大，坑木耗量大；煤尘顶板管理工作量大，坑木耗量大；煤尘 大，台阶上隅角处易积聚瓦斯，安全性大，台阶上隅角处易积聚瓦斯，安全性 差；劳动生产率低；不利机械化采煤。差；劳动生产率低；不利机械化采煤。 适用：适用：煤层赋存变化大，厚度小于煤层赋存变化大，厚度小于2m

9、的煤的煤 层。层。 目前少用。目前少用。 二、伪斜走向长壁采煤法二、伪斜走向长壁采煤法 特点：特点： 采面呈伪斜直线布采面呈伪斜直线布 置，沿走向推进；置，沿走向推进； 水平分段密集切顶、水平分段密集切顶、 档矸、隔离采空区档矸、隔离采空区 与采面工作空间；与采面工作空间； 采面分段爆破采煤，采面分段爆破采煤， 煤自溜。煤自溜。 b 工作面线与水平面夹角，工作面线与水平面夹角， b 一般为一般为3030 35 35 28 3 1 35 4 3 2 5m 45。 1.6m 1000 1000 1000 1.5m 2.0m 4000 4000 1300 600 1000 1000 600 1.3m

10、 2.0m 1.3m 0.8m 4-5m 1.5m 1.6m 1.2m o o 6600 7600 1300 10m 1.2m 1000 4000 1000 1000 600 7600 1300 1000 1000 1000 4000 4000 1300 600 1000 1000 600 6600 7600 1300 1-密集，密集，2-人字溜人字溜 煤眼，煤眼，3-单边钢板单边钢板 溜槽，溜槽，4-点柱点柱 （一）采煤系统：（一）采煤系统： （二）（二）采煤工艺：采煤工艺： 1、工作面初采 自切眼与回风交接处开始自上往下推进， 面长逐渐加长，开切眼逐段报废，当面下 端距回风巷4m时，开始支

11、设分段密集支柱， 当一分段密集达5m时，而直接顶不垮，要 强制放顶，随工作面推进，不断增设密集。 当面达到图中6的位置时，初采结束。 2 8-4 6 35 4 1 5 3 分段水平密集分段水平密集 2、采面正常回采、采面正常回采 正常支护正常支护 金属支柱加铰金属支柱加铰 接顶梁接顶梁 ，倒悬臂齐梁齐柱布，倒悬臂齐梁齐柱布 置，柱距置，柱距0.8m，排距，排距1.0m。 密集支柱密集支柱 沿倾斜沿倾斜4 5m设设 置一排密集支柱，一般为点置一排密集支柱，一般为点 柱，支柱间距柱，支柱间距0.2 0.3m，每，每 排密集支柱沿走向长约排密集支柱沿走向长约4 5m， 密集支柱随面前移前添后回。密集

12、支柱随面前移前添后回。 采面分段爆破一般由下向上采面分段爆破一般由下向上 装煤由一般由上向下，装入搪瓷溜槽装煤由一般由上向下，装入搪瓷溜槽 采空区采用全部垮落法处理。采空区采用全部垮落法处理。 3、采面收尾、采面收尾 工作面上端距收作眼工作面上端距收作眼4米时，工作面进入米时，工作面进入 收尾阶段。收尾阶段。 在收尾眼靠工作面一侧留在收尾眼靠工作面一侧留4m宽煤柱，每宽煤柱，每 隔隔5 m开一联络眼。开一联络眼。 1 35 3 4 6 5 2 o 4 4、评价及适用：、评价及适用： 采面伪斜直线布置，减少了煤、矸下滑速度，安采面伪斜直线布置，减少了煤、矸下滑速度，安 全全 。 顶底板受力改善，

13、相对稳定顶底板受力改善，相对稳定 采面利用率高，单产高采面利用率高，单产高 支柱工作量大支柱工作量大 分段密集分段密集“三角区三角区”易积易积CH4 顶如有淋水，劳动条件差顶如有淋水，劳动条件差 适用：适用： ，顶板中等稳定，顶板中等稳定，M 2m的低瓦斯煤的低瓦斯煤 层，或厚度变化大的不适合伪倾斜柔性掩护支架采层，或厚度变化大的不适合伪倾斜柔性掩护支架采 煤法薄及中厚煤层。煤法薄及中厚煤层。 第二节第二节 伪倾斜柔性掩护支架采煤法伪倾斜柔性掩护支架采煤法 一、采煤系统一、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 采面呈直线伪采面呈直线伪 斜布置，沿走向推进，并用柔性掩护支斜布置

14、，沿走向推进，并用柔性掩护支 架隔离采空区，工人在掩护支架下采煤架隔离采空区，工人在掩护支架下采煤 1 1、巷道布置、巷道布置 2 2、采面布置、采面布置 3 3、生产系统、生产系统 采空区 采空区 12 水平 水平 1 149 98 8 10 10 13 15 7 3 4 5 -250 -140 10m 10m 6 200m 5m 11 1、通风系统、通风系统 新鲜风流自采区运输石门进入，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。作面经回风平巷到回风石门排出。 2、运料系统、运料系统 支架等材

15、料由回风石门运进，经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。回风平巷运到支架安装地点。 3、运煤系统、运煤系统 工作面破煤经自溜到运输平巷，工作面破煤经自溜到运输平巷， 经刮板输送机转到运输石门，到采区溜煤眼，经刮板输送机转到运输石门，到采区溜煤眼， 大巷装车。大巷装车。 二、掩护支架结构二、掩护支架结构 6341 A放大 1 6 2 5 631A2 4 1234 6005001100600 2800 300 三、回采工作三、回采工作 准备、回采、收尾准备、回采、收尾 （一）准备回采（一）准备回采 1、 扩帮：将原区段回风平巷扩大到顶底板扩帮：将原区段回风平巷扩大到顶底板 2、

16、挖地沟：从初采斜巷以外、挖地沟：从初采斜巷以外5米处开始挖倒梯形米处开始挖倒梯形 地沟。地沟。 顶 板板 底 0.8m 5 53 9476 1 2 1 8 534 76 2 1.4m 1.0m 3、安装架子：、安装架子： 1） 沿走向在地沟两侧放置钢丝绳。沿走向在地沟两侧放置钢丝绳。 注：第一条钢丝绳应跨过沟两侧，并使接头错开。注：第一条钢丝绳应跨过沟两侧，并使接头错开。 2）钢梁从初采斜巷以外）钢梁从初采斜巷以外35米处开始铺设，沿走向间隔米处开始铺设，沿走向间隔 200300mm，顶板一侧略垫高，顶板一侧略垫高35，用螺栓和夹板，用螺栓和夹板 将钢梁钢丝绳联成整体，其上铺金属网或竹笆。将钢

17、梁钢丝绳联成整体，其上铺金属网或竹笆。 3）回柱放顶：安装长度达最大控顶距（）回柱放顶：安装长度达最大控顶距（515m）时，架）时，架 尾回柱放顶，放顶位置距上捌点保持尾回柱放顶，放顶位置距上捌点保持5m以上距离，支以上距离，支 架安装长度大于架安装长度大于15m，即可调整支架下放。，即可调整支架下放。 顶 板板 底 0.8m 5 53 9476 1 2 1 8 534 76 2 1.4m 1.0m 4、调斜支架：利用开切巷中打眼放炮逐 步把支架调成2530伪斜状态，到达规 定位置即转入正常回采。 30o 1 2 4 8m 15m 3.5m 7 3 6 3 5m 板 板 - o 60 3 1

18、2 顶 底 800 3 800 3 （二）正常回采（二）正常回采 接长支架接长支架 采煤采煤 溜煤眼上留巷拆支架溜煤眼上留巷拆支架 1 1）接长掩护支架）接长掩护支架 在回风巷接长掩护支架，超过上出口在回风巷接长掩护支架，超过上出口8 10m 2 2）采煤）采煤 炮采炮采 打眼打眼- 装药装药- 联线联线- 放炮（全采面一次爆破放炮（全采面一次爆破 或分段爆破）出煤（铺溜槽）或分段爆破）出煤（铺溜槽）- 调支架等。调支架等。 3 3）拆支架）拆支架 在采面下端将支架放平，并在采面下端将支架放平，并 留出空间留出空间1.2m高，拆除支架高，拆除支架 （三）收尾（三）收尾 1） 在停采线一侧掘两条

19、收尾上山在停采线一侧掘两条收尾上山 走向间距走向间距 8 10m，沿倾斜，沿倾斜5m用联络眼贯通。用联络眼贯通。 2 2）支架安装到收尾上山处，不再接长）支架安装到收尾上山处，不再接长 3 3）随采煤下放前端支架，伪斜角逐渐变小，放）随采煤下放前端支架，伪斜角逐渐变小，放 平支架。平支架。 4 4）全部拆除支架）全部拆除支架 1 4 7 6 3 3 5 2 四、改进支架结构，扩大使用范围四、改进支架结构，扩大使用范围 八字形掩护支架八字形掩护支架 适用：适用： M =1.3 1.6m “ ”形支架形支架 适用：适用： ， 4.6m 单支撑式支架单支撑式支架 适用：适用： ； M = 1.45

20、4.6m “7”“7”字形掩护支架字形掩护支架 适用：适用： M 45，m1.2米，薄，中厚都米，薄，中厚都 可以。可以。 第四节第四节 水平分段放顶煤采煤法水平分段放顶煤采煤法 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，在急斜煤层中， 按一定高度分成若干个分段。在分段的底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。煤，随即放出上部顶煤的方法。 一、采煤系统一、采煤系统 窑街二矿窑街二矿 1-主斜井，主斜井，2-副斜井，副斜井， 3-1650运输大巷，运输大巷，4-1700回风大巷，回

21、风大巷， 5-1650运输石门，运输石门， 6-1700回风石门，回风石门， 7-开切眼，开切眼，8-区段运输巷，区段运输巷，9-区段回风巷，区段回风巷， 10-进风斜巷，进风斜巷，11-溜煤眼，溜煤眼，12-回风斜巷回风斜巷 12 6 +1650 +1700 10 11 1 2 4 +1690 +1690 9 8 +1650 +1690 3 4 5 6 8 9 +1700 12 3 10 11 5 二、综采放顶煤回采工艺二、综采放顶煤回采工艺 采煤工艺过程采煤工艺过程: 割煤、移架、推溜、放顶煤。割煤、移架、推溜、放顶煤。 综采工艺特点：综采工艺特点： 采煤机短机身，刮板输送机功率小，采煤机

22、短机身，刮板输送机功率小， 采煤机可上机头。从巷道入刀，自底板向采煤机可上机头。从巷道入刀，自底板向 顶板方向放煤，一般要多轮放煤。顶板方向放煤，一般要多轮放煤。 适用：采面长适用：采面长 25m。 310233 7 150 3 630 3 2 1 最小控顶距 800 75002500 630624 1 6 5 最大控顶距 4 3400 2100 4000 3 2 200 2500 7500 综采放顶煤液压支架综采放顶煤液压支架 综采放顶煤液压支架综采放顶煤液压支架 三、滑移支架放顶煤回采工艺三、滑移支架放顶煤回采工艺 滑移顶梁支架是滑移顶梁支架是 一种无底梁，由滑一种无底梁，由滑 移顶梁与双

23、作用液移顶梁与双作用液 压支柱等组成的液压支柱等组成的液 压支架。压支架。 采面布置采面布置 （靖远局王家山矿）（靖远局王家山矿） M=56.5m， ， 采面长采面长74m，分段高，分段高6m， 其中采高其中采高2m，放顶煤，放顶煤4m，炮采工艺。，炮采工艺。 q工作面落煤方式：工作面落煤方式： 采煤机落煤采煤机落煤 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）发挥，采煤机的机道较大） q 铺顶网铺顶网 q 推移输送机及推移输送机及滑移顶梁液压支架滑移顶梁液压支架 0.8m 6 5 4 5 3 20004000 4 3 14 3

24、725 5 3 2 1 最大控顶距 4550 2000 6 4 4000 铺顶网，伸出前伸梁，出煤铺顶网，伸出前伸梁，出煤移前输送机移前输送机 提前梁柱，准备滑移前梁提前梁柱，准备滑移前梁 缩前伸梁，滑移前梁到位，缩前伸梁，滑移前梁到位， 支前梁支柱，提后梁前支柱，支前梁支柱，提后梁前支柱， 移后输送机移后输送机 提后梁后柱提后梁后柱滑移后梁到位，支后梁支柱滑移后梁到位，支后梁支柱 q放落顶煤放落顶煤 到放煤步距，移架后面停到放煤步距，移架后面停 推，剪网放煤推，剪网放煤 剪网宽剪网宽0.4 0.5m，高，高 0.8 1.0m，距顶板，距顶板1m左左 右的放煤口右的放煤口 放煤顺序：放煤顺序：

25、 从底板一端至顶板从底板一端至顶板 依次间隔依次间隔 1#、3#、5# 2#、4#、6# 放煤口不超过放煤口不超过2个个 2 3轮往复放煤轮往复放煤 补剪好放煤口补剪好放煤口 适用：采面长适用：采面长 15m 四、矿压显现特点：四、矿压显现特点： 1、有明显的周期来压 2、支架载荷较低，并随分段高度增加而减 小。 3、顶板侧矿压显现相对剧烈。 4、不能影响顶板的活动规律，只能控制端 面。 5、顶煤上的载工荷随分段减小。 6、放煤困难，需辅以人工松动。 l h1 h 7、底板煤不能放出，造成、底板煤不能放出，造成“死煤三角死煤三角”如下如下 图图 8、有利提高采出率。、有利提高采出率。 底板方向

26、三角煤损失底板方向三角煤损失 五、评价五、评价 单产高。 可实现机械化，便于集中生产和管理。 工作面效率高 占用设备少，成本低，铺网少（滑移支 架），比急倾斜分层采煤法巷道多，比其 他方法巷道少。 与其他急倾斜采煤法相比，经济效率好， 值得推广。 适用 对于急倾斜煤层 M=9-15米，滑移支架炮采放顶煤。 M=15-25米， 滑移支架普采放顶煤。 M25米，综采放顶煤。 第五节第五节 仓储式采煤法仓储式采煤法 仓储采煤法实质： 是利用煤层倾角大可以自溜的特点，将采 下的松散煤储存在采空区（仓房）内，并 供人站在上面操作，待仓房采完，然后有 计划地将煤炭放出。 类型： 仰斜条带仓储采煤法 伪斜走

27、向长壁仓储采煤法 一一 、仰斜推进的仓储采煤法、仰斜推进的仓储采煤法 （一）特点（一）特点 1 1、区段范围沿走向每、区段范围沿走向每15 30m划分为若干仓房，仓划分为若干仓房，仓 房的倾斜长度（区段斜长）房的倾斜长度（区段斜长） 一般为一般为40 80m。 2 2、仓房间留煤柱、仓房间留煤柱3 3 6m 6m ， 开掘一对上山进风行人开掘一对上山进风行人 ， 每隔每隔6 6米联通。不留煤柱，米联通。不留煤柱， 只在采区边界开一条上山只在采区边界开一条上山 作为第一仓房回风用。作为第一仓房回风用。 4 7 2 3 4 5 6 7 2 1 1 2 3 4 5 6 7 (b) (a) 3 3、仓房底部留小煤柱、仓房底部留小煤柱 形成放煤口形成放煤口 4 4、每个仓房内有一个、每个仓房内有一个 沿走向伪倾斜（沿走向伪倾斜（10 10 2020 ）布置、仰斜推）布置、仰斜推 进的工作面。（便于进的工作面。（便于 通风）通风） 5 5、采下的煤暂时存于、采下的煤暂时存于 采面下的采空区内，采面下的采空区内， 临时支护顶板临时支护顶板 。 6 6、仓房采完后，再把、仓房采完后，再把 贮存的煤放出贮存的煤放出 。 4 7 2 3 4 5 6 7 2 1 1 2 3 4 5 6 7 (