采矿学(第12章急倾斜煤层采煤方法)

1、第十二章第十二章 急倾斜煤层采煤方法急倾斜煤层采煤方法 Mining methods of steeply inclined seam 第一节第一节 采煤方法发展及围岩破坏特征采煤方法发展及围岩破坏特征 一、一、一一般特点般特点 煤层煤层 ，急斜煤层开采的特点均由煤层，急斜煤层开采的特点均由煤层 倾角倾角 增大引起增大引起 1 1、地质构造复杂，煤层赋存不稳定、地质构造复杂，煤层赋存不稳定 煤层由原水平状态，经过多次地质变动，变成煤层由原水平状态，经过多次地质变动，变成 急斜煤层。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； 在尺寸相同、煤在尺寸相同、煤 层数目相同的井田内，

2、煤的层数目相同的井田内，煤的储量相对下降储量相对下降。 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 2、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 3 3、采煤工作面行人，运料及操作等各工序、采煤工作面行人，运料及操作等各工序 均较困难均较困难 急倾斜煤层开采的一般特点急倾斜煤层开采的一般特点 4、 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

3、降；底板岩层稳定性下降； 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 5 5、机械化采煤一般比较困难、机械化采煤一般比较困难 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 91 78 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 1 1、矿井常采用立井（斜井）多水平集中运、矿井常采用立井（斜井）多水平集中运 输大巷和采区石门开拓方式输大巷和采区石门开拓方式 开采水平垂高：开采水平垂高：80 150m。 采区

4、走向长：采区走向长：600 1000m 2 2、采区用一组上山眼的布置方式，、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。 6 2 91 78 5 4 3 2 1 6 7 5 8 - 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 急倾斜煤层开采的特点急倾斜煤层开采的特点 3 3、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。 4 4、采煤方法多样、采煤方法多样 三、急倾斜煤层采煤法的发展三、急倾斜煤层采煤法的发展 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

5、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） 巷道布置巷道布置 区段划分：采区区段划分：采区 沿倾斜划分为沿倾斜划分为2 2 3 3个区段个区段 1、倒台阶采煤法、倒台阶采煤法 （overhand step method） 45.0m 5.0m 1 5 .0 m5 .0 m 3 4 0 0 - 1700 8 0 0 3 15.

6、0m 8 4 5 3.0m 2 0.9m 7 6 2 .4 m 8 采面下部：超前采面下部：超前 平巷，煤柱平巷，煤柱4 5m，超前下台阶，超前下台阶 2 3个溜煤眼。个溜煤眼。 工作面布置：工作面布置： （1）采面参数：一个台阶长采面参数：一个台阶长15 20m，台阶数：，台阶数：2 4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 台阶较短：台阶较短：12m 回采工艺回采工艺 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。

7、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 .0 m5 .0 m 3 4 0 0 - 1700 8 0 0 3 15.0m 8 4 5 3.0m 2 0.9m 7 6 2 .4 m 8 评价及适用评价及适用 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， 支护技术要求高；坑木耗量大；煤尘大，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。安

8、全性差；技术经济指标低。 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的煤的煤 层。层。 第二节第二节 伪斜长壁采煤法伪斜长壁采煤法 一、俯伪斜走向长壁分段水平密集采煤法一、俯伪斜走向长壁分段水平密集采煤法 （Oblique longwall retreating on the strike with sectional horizontal breaking -off props ） 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 1 1、特点：、特点： 采面呈伪斜直线采面呈伪斜直线 布置，沿走向推布置，沿走向推 进；水平分段密进；

9、水平分段密 集切顶、档矸、集切顶、档矸、 隔离采空区与采隔离采空区与采 面工作空间；采面工作空间；采 面分段爆破采煤，面分段爆破采煤， 煤自溜。煤自溜。 2 2、采煤系统：、采煤系统：Fig、12 7 示示 3 3、回采工艺：、回采工艺： 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 密集支柱密集支柱 沿倾斜沿倾斜4 4 5m5m设设 置一排密集支柱，一般为置一排密集支柱，一般为 点柱，支柱间距点柱，支柱间距0.20.2 0.3m0.3m， 每排密集支柱沿走向长约每排密集支柱沿走向长约 4 4 6m6m，密集支柱随面前移，密集支柱随面前移 前添后回前添后回 采面分段爆破一般由下向上

10、采面分段爆破一般由下向上 装煤由一般由上向下，装入装煤由一般由上向下，装入 搪瓷溜槽搪瓷溜槽 2 8 3 1 3 5 4 3 2 5m 4 5。 1.6m 1 0 0 01 0 0 0 1 0 0 0 1 .5 m 2.0m 4 0 0 0 4 0 0 0 1300 6 0 0 1 0 0 01 0 0 06 0 0 1.3m 2.0m 1 . 3 m 0.8m 4 - 5 m 1 .5 m 1 . 6 m 1 .2 m o o 6 6 0 0 7 6 0 0 1300 1 0 m 1 .2 m 1000 4000 10001000600 7600 1300 1000 1000 1000 40

11、00 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 分段水平密集分段水平密集 初采初采Fig、12 8示，示， 采面正常回采采面正常回采 采面收尾采面收尾Fig、12 8示。示。 2 8-4 6 35 4 1 5 3 1 3 5 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、矸下滑采面伪斜直线布置，减少了煤、矸下滑 速度，安全速度，安全 顶底板受力改善，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，

12、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 第三节第三节 伪倾斜柔性掩护支架采煤法伪倾斜柔性掩护支架采煤法 （ flexible shields mining in false dip ） 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，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

13、、采面布置、采面布置 3 3、采煤系统、采煤系统 采空区 采空区 12 水平 水平 1 1499 8 8 10 10 13 15 7 3 4 5 -250 -140 10m 10m 6 200m 5m 11 二、平板型支架结构二、平板型支架结构 6 341 A 放 大 1 6 2 5 631A2 4 1 234 60 050 0110 060 0 280 0 30 0 一、一、 回采工作回采工作 准备、回采、收尾准备、回采、收尾 1 1、准备、准备 将回风巷扩宽到煤层顶底板，从切眼外将回风巷扩宽到煤层顶底板，从切眼外5m处挖地沟处挖地沟 在扩宽的回风巷里安掩护支架在扩宽的回风巷里安掩护支架 顶

14、 板板 底 0.8m 5 53 9476 1 2 1 8 534 76 2 1.4m 1.0m 掩护支护调斜掩护支护调斜 将掩护支护调斜成伪斜工作面，斜角为将掩护支护调斜成伪斜工作面，斜角为25 30o 1 2 4 8m 15m 3.5m 7 3 6 3 5m 板 板 - o 60 3 1 2 顶 底 800 3 800 3 2 2、正常回采、正常回采 1 1）接长掩护支架）接长掩护支架 采煤采煤 溜煤眼上留巷溜煤眼上留巷 拆支架拆支架 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

15、爆破放炮（全采面一次爆破 或分段爆破）或分段爆破） 出煤（铺溜槽）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 3 3、收尾、收尾 1） 在停采线一侧掘两条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，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，并）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。拆除上端多余的支架，放平支架。 4 4）全部

16、拆除支架）全部拆除支架 1 4 7 6 3 3 5 2 4 4、改进支架结构，扩大使用范围、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 4.6m 2 1 1 5 4 1A 3 五、改进巷道布置，减少支架拆除和安装次数五、改进巷道布置，减少支架拆除和安装次数 伪斜上山工作面伪斜上山工作面 分段出煤分段出煤 3040m 2530 6 2 5565m 5 14 3 3 2530 。 。 3 2m 3 2 4 1 3040m 2535m 溜煤

17、眼工作面溜煤眼工作面 分段出煤分段出煤 六、评价及适用六、评价及适用 优点：优点： 安全、劳动条件好；安全、劳动条件好； 巷道布置简单，掘进率低；巷道布置简单，掘进率低； 工序简单，可全天连续采煤；工序简单，可全天连续采煤； 材料消耗低；材料消耗低； 采面较长，利于高产；采面较长，利于高产； 技术经济指标较好。技术经济指标较好。 1 4 7 6 3 3 5 2 缺点：缺点： 支架结构不完善，不能调节宽度；支架结构不完善，不能调节宽度； 如有淋水，劳动条件差；如有淋水，劳动条件差； 采面仅一组工人工作，工艺待改进；采面仅一组工人工作，工艺待改进； 煤尘大；煤尘大； 支架拆除费事。支架拆除费事。

18、适用：适用： M= 2 6m 1 4 7 6 3 3 5 2 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 （top slicing system of sublevel caving） ConceptConcept： 水平分段放顶煤采煤法水平分段放顶煤采煤法 在急斜煤层在急斜煤层 中，按一定高度分成若干个分段。在分段的底中，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，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。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， 3-1

19、650运输大巷，运输大巷，4-1700回风大巷，回风大巷， 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 1 2 6 + 1 6 5 0 + 1 7 0 0 1 0 1 1 1 2 4 + 1 6 9 0 + 1 6 9 0 9 8 + 1 6 5 0 + 1 6 9 0 3 4 5 6 8 9 + 1 7 0 0 1 2 3 1 0 1 1 5 二、综采放顶煤回采工艺二、综采放顶煤回采工艺 割煤、移架、推溜、放顶煤。割煤、

20、移架、推溜、放顶煤。 适用：采面长适用：采面长 25m。 310 233 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 滑移顶梁支架是一滑移顶梁支架是一 种无底梁，由滑种无底梁，由滑 移顶梁与双作用移顶梁与双作用 液压支柱等组成液压支柱等组成 的液压支架。的液压支架。 采面布置采面布置 （靖远局王家山矿）（靖远局王家

21、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 3725 5 3 2 1 最 大 控 顶 距 4550 2000 6 4 4000 q 工作面落煤方式：工作面落煤方式： 采煤

22、机落煤采煤机落煤 多采用爆破落煤（工作面长度短限多采用爆破落煤（工作面长度短限 制了采煤机的发挥，采煤机的机道制了采煤机的发挥，采煤机的机道 较大）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 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

23、，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： 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 l h1 h 底板方向三角煤损失底板方向三角煤损失 第五节第五节 仓储式采煤法仓储式采煤法 （Shrinkage stoping mining method） 一一 、仰斜推进的仓储、仰斜推进的仓储 采煤法采煤法 （一）特点（一

24、）特点（feature） 1 1、沿走向每、沿走向每15 30m 划分为仓房，仓房的划分为仓房，仓房的 倾斜长度（区段斜长）倾斜长度（区段斜长） 一般为一般为40 80m。 4 7 2 3 4 5 6 7 2 1 1 2 3 45 6 7 (b ) (a ) 2 2、一般仓房间留煤柱、一般仓房间留煤柱3 3 6m 6m 3 3、仓房内开掘一条上山、仓房内开掘一条上山 进风行人进风行人 4 4、仓房底部留小煤柱形、仓房底部留小煤柱形 成放煤口成放煤口 5 5、每个仓房内布置一个、每个仓房内布置一个 工作面，工作面呈伪倾工作面，工作面呈伪倾 斜布置（便于通风），斜布置（便于通风）， 由下向上推进采煤由下向上推进采煤 6 6、采下的煤暂时存于采、采下的煤暂时存于采 面下的采空区内，临时面下的采空区内，临时 支护顶板支护顶板 4 7 2 3 4 5 6 7 2 1 1 2 3 45 6 7 (b ) (a ) 7 7、仓房采完后，再把贮、仓房采完后，再把贮 存的煤放出存的煤放出 （二）生产（二）生产系统系统 ： （三）采煤工艺：（三）采煤工艺： 炮采工艺，不支护或只设炮采工艺，不支护或只设 临时点柱。上部临时点柱