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1、第第8章章急（倾斜）煤层采煤法急（倾斜）煤层采煤法12021/9/21讲授主要内容讲授主要内容22021/9/21第第1节节急（倾）斜煤层开采概述急（倾）斜煤层开采概述 急倾斜煤层储量占我国煤炭总储量的急倾斜煤层储量占我国煤炭总储量的5%，但在新疆、甘肃、青海等边远地区和四川、贵但在新疆、甘肃、青海等边远地区和四川、贵州、海南、福建等南方缺煤地区的州、海南、福建等南方缺煤地区的80%矿区赋矿区赋存有急倾斜煤层，黑龙江省四大矿区均有急倾存有急倾斜煤层，黑龙江省四大矿区均有急倾斜煤层。因此，关于急倾斜煤层开采方法的研斜煤层。因此，关于急倾斜煤层开采方法的研究对我国煤炭工业的发展仍具有十分重要作用。
2、究对我国煤炭工业的发展仍具有十分重要作用。32021/9/21（1 1）形成原因：初期的地壳不均匀沉降、冲蚀作用；后）形成原因：初期的地壳不均匀沉降、冲蚀作用；后期的褶皱和断裂运动结果。期的褶皱和断裂运动结果。（2 2）煤层倾角：）煤层倾角：45459090，甚至倒转。，甚至倒转。（3 3）煤层厚度特征：薄、中厚、厚及特厚煤层。）煤层厚度特征：薄、中厚、厚及特厚煤层。（4 4）煤层形态特征：复杂：扁豆状、鱼鳞状、串珠状或）煤层形态特征：复杂：扁豆状、鱼鳞状、串珠状或藕节状藕节状（5 5）煤质：脆；节理：发育。故易冒落）煤质：脆；节理：发育。故易冒落（6 6）煤层顶底板：岩层层理与裂隙发育，易冒
3、落。）煤层顶底板：岩层层理与裂隙发育，易冒落。（7 7）突出危险大）突出危险大（8 8）煤层自燃发火和煤层爆炸威胁大。）煤层自燃发火和煤层爆炸威胁大。在尺寸相同、煤层数目相同的井田内，煤的储量在尺寸相同、煤层数目相同的井田内，煤的储量相对下降。相对下降。1、井田开拓特点 急倾斜煤层多为不稳定的复杂煤层，常给开采工作带来了很大的困难。破落下来的煤岩会自动下滑，有利于工作面内煤炭运输和矸石的自重充填。但煤岩块的自动滚落容易伤人和冲倒支架，对作业安全不利；不仅煤层顶板会垮落，底板也会滑落。煤层倾角大，必须充分考虑支架的稳定性。在顶板岩石性质相同的条件下，工作面采过后，与缓倾斜煤层相比顶板不易垮落，顶
4、板压力小。在急倾斜煤层中，人员沿倾斜方向上下行走不方便。矿井多采用立井、多水平、集中运输大巷、采区石门开拓矿井多采用立井、多水平、集中运输大巷、采区石门开拓方式方式2、采准巷道布置特点（1）采矿工程图：）采矿工程图：立面图、层面图、剖面图立面图、层面图、剖面图（2）采区用一组真倾斜上山（眼）布置方式）采区用一组真倾斜上山（眼）布置方式（3）采区用一组伪倾斜折返上山（眼）布置方式）采区用一组伪倾斜折返上山（眼）布置方式1-运输石门，运输石门，2-溜煤眼，溜煤眼，3-运料眼，运料眼，4-行人眼，行人眼，5-回风石门回风石门（3）采区一般不设上、中部车场，设下部车场）采区一般不设上、中部车场，设下部
5、车场3、采煤工艺特点（3）采煤方法多样）采煤方法多样（1）采下煤、工具、支架自动下滑）采下煤、工具、支架自动下滑（2）机械化水平低。）机械化水平低。（4）垂直于层面方向的分力减小，矿压显）垂直于层面方向的分力减小，矿压显现缓和，引起：现缓和，引起：支架不稳定；底板稳定性支架不稳定；底板稳定性下降；顶板、底板均会滑动下降；顶板、底板均会滑动4、煤层间不同开采顺序的岩层移动特点（1）解放前：柱式采煤体系。）解放前：柱式采煤体系。高落式或残柱式。高落式或残柱式。（2）20世纪世纪50年代：年代：进行了采煤方法的改革。根据不同进行了采煤方法的改革。根据不同的煤层赋存条件，推行倒台阶工作面、水平分层和巷
6、道放的煤层赋存条件，推行倒台阶工作面、水平分层和巷道放顶煤等采煤方法。采用风镐落煤，运输机运煤和机械式回顶煤等采煤方法。采用风镐落煤，运输机运煤和机械式回柱，用冒落法处理采空区。柱，用冒落法处理采空区。（3）六十年代开始，）六十年代开始，急倾斜煤层开采技术的进步主要表急倾斜煤层开采技术的进步主要表现为改风镐落煤为电钻打眼爆破落煤。为扩大掩护支架的现为改风镐落煤为电钻打眼爆破落煤。为扩大掩护支架的使用范围，淮南、开滦、徐州等矿区先后在掩护支架采煤使用范围，淮南、开滦、徐州等矿区先后在掩护支架采煤法中成功应用法中成功应用“八字八字”型等掩护支架，克服了平板型支架型等掩护支架，克服了平板型支架的一些
7、缺点，取得了较好的技术经济效果。的一些缺点，取得了较好的技术经济效果。（4）七十年代中期）七十年代中期，淮南矿区首创的，淮南矿区首创的“伪斜柔性掩护支伪斜柔性掩护支架采煤法架采煤法”获得成功。这种采煤法具有产量大、生产系获得成功。这种采煤法具有产量大、生产系统简单、巷道掘进量小、回采工序少、生产安全、材料统简单、巷道掘进量小、回采工序少、生产安全、材料消耗低和劳动效率高等优点。它的试验成功是急倾斜煤消耗低和劳动效率高等优点。它的试验成功是急倾斜煤层开采技术上的一大进步，目前仍在许多矿区使用。层开采技术上的一大进步，目前仍在许多矿区使用。为进一步提高急倾斜煤层开采的机械化程度，在此期间：为进一步
8、提高急倾斜煤层开采的机械化程度，在此期间：北京等矿区试验了滚筒式采煤机；北京等矿区试验了滚筒式采煤机；四川攀枝花矿区试四川攀枝花矿区试验了冲击式刨煤机；验了冲击式刨煤机；开滦、淮南矿区试验了用于掩护支开滦、淮南矿区试验了用于掩护支架下机械化落煤的地沟机。架下机械化落煤的地沟机。机械化开采一定程度上存在一些问题。机械化开采一定程度上存在一些问题。受不同地质条件的影响，机械化试验成功率不高，无法受不同地质条件的影响，机械化试验成功率不高，无法在进行推广。在进行推广。目前，综合机械化开采的煤层倾角已经达目前，综合机械化开采的煤层倾角已经达到到60。实验了刨运机开采。实验了刨运机开采。（5）八十年代末
9、九十年代初：八十年代末九十年代初：急倾斜煤层采煤方法得到急倾斜煤层采煤方法得到进一步的改进。进一步的改进。工作面长度加大，单产提高；安全条件进一步改善。工作面长度加大，单产提高；安全条件进一步改善。如四川芙蓉矿务局巡场煤矿试验成功的如四川芙蓉矿务局巡场煤矿试验成功的“俯伪斜走向长俯伪斜走向长壁分段密集采煤法壁分段密集采煤法”，是由伪斜短壁采煤法演变而成的，是由伪斜短壁采煤法演变而成的一种采煤方法，具有产量大、通风条件好、便于顶板管一种采煤方法，具有产量大、通风条件好、便于顶板管理的特点。理的特点。煤安监技装煤安监技装2007520075号号要求严格开采急倾斜煤层煤矿的安全准入。积极组织推要求严
10、格开采急倾斜煤层煤矿的安全准入。积极组织推广先进适用的安全生产技术，加强安全生产技术交流，广先进适用的安全生产技术，加强安全生产技术交流，提高急倾斜煤层开采的安全保障能力。提高急倾斜煤层开采的安全保障能力。12009年1月1日起，严禁使用仓储式等落后采煤法。2开采急倾斜煤层的采煤工作面必须形成全风压通风系统。3保持至少两个畅通的安全出口，一个通到回风巷道，另一个通到进风巷道。4 采取有效措施，保障矿井安全生产。5开展科学研究，提高技术装备水平。6 要积极组织急倾斜煤层开采先进适用技术的推广工作。第第2节节俯伪斜走向长壁分段水平密集采煤法俯伪斜走向长壁分段水平密集采煤法四川芙蓉矿务局巡场矿研究试
11、用的一种急倾斜煤层采煤方法，于1987年8月率先在地质条件较复杂，倾角在3865的薄及中厚煤层内应用成功。目前这种方法已推广到四川广旺矿务局、湖南白沙、涟邵以及江西萍乡等矿区。采面呈伪斜直线布置，沿走采面呈伪斜直线布置，沿走向推进；水平分段密集切顶、向推进；水平分段密集切顶、档矸、隔离采空区与采面工档矸、隔离采空区与采面工作空间；采面分段爆破采煤，作空间；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，伪倾角一般为30 35，斜长可达8090m，且工作面下部溜煤眼不少于3个沿倾斜方向划分若干分段，每个分段沿走向布置沿倾斜方向划分若干分段，每个分段沿走向布置密集支柱（带帽点柱），上铺竹
12、笆、荆笆或塑料网密集支柱（带帽点柱），上铺竹笆、荆笆或塑料网带。带。1、工作面初采、工作面初采由开切眼与区段回风交接处开始、自上而下推由开切眼与区段回风交接处开始、自上而下推进。逐段报废。进。逐段报废。P146.（图（图8-6）。当第一分段密）。当第一分段密集支柱长度达到集支柱长度达到5m而直接顶仍不垮落时，则采取而直接顶仍不垮落时，则采取强制放顶措施。强制放顶措施。2、工作面正常回采、工作面正常回采（1）落煤：自上而下分段爆破落煤。）落煤：自上而下分段爆破落煤。（2）运煤：工作面设搪瓷溜槽；区段运输平巷）运煤：工作面设搪瓷溜槽；区段运输平巷装刮板运输机。装刮板运输机。装煤装煤由一般由上向下，
13、装入搪瓷由一般由上向下，装入搪瓷溜槽溜槽（3）支护：）支护：正常支护正常支护金属支柱加铰接顶梁，金属支柱加铰接顶梁，3 5排排；密集支柱密集支柱密集支柱（点柱）沿倾斜密集支柱（点柱）沿倾斜4 5m，支柱间距，支柱间距0.2 0.3m，每排密集支柱沿走向，每排密集支柱沿走向长约长约4 6m，随面前移前添后回，随面前移前添后回3、工作面收尾、工作面收尾当工作面上端推进到距收作眼当工作面上端推进到距收作眼4m时，进入收尾时，进入收尾阶段，为保证通风行人和运料需要。靠工作面一阶段，为保证通风行人和运料需要。靠工作面一侧设保护煤柱（宽侧设保护煤柱（宽4m、倾斜长、倾斜长5m）。）。优点优点（1 1）减缓
14、了煤、矸的下滑速度，利于防止冲倒支架和砸）减缓了煤、矸的下滑速度，利于防止冲倒支架和砸伤人员。伤人员。（2 2）安全生产）安全生产条件改善。条件改善。（3 3）工作面有效利用率比台阶采煤法高，单产高）工作面有效利用率比台阶采煤法高，单产高 。（4 4）分段走向密集切顶、挡矸，可减少支柱的损耗量及）分段走向密集切顶、挡矸，可减少支柱的损耗量及维修工作量。维修工作量。（5 5）较好的技术经济效果。）较好的技术经济效果。问题（1）支回柱的工作量大，（2）分段密集支柱下方的“三角区”通风条件较差，易积聚瓦斯。（3）煤层顶板淋水时劳动环境比较差。适用条件煤层倾角40-65顶板中等稳定，煤厚小于 的低瓦斯
15、煤层不宜使用伪倾斜柔性掩护支架采煤法的急斜薄及中厚煤层。可替代倒台阶采煤法。第第3节节伪斜走柔性掩护支架采煤法伪斜走柔性掩护支架采煤法 伪斜柔性掩护支架采煤法伪斜柔性掩护支架采煤法 采面呈直线伪斜布置，沿走向采面呈直线伪斜布置，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。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。 采区一翼走向长度一般为采区一翼走向长度一般为200300m200300m，有时可达，有时可达400500m400500m；阶段垂高一般；阶段垂高一般为为100120m100120m；采区内沿倾斜方向划分若干个区段，区段垂高一般为；采区内沿倾斜方向划分若
16、干个区段，区段垂高一般为1840m1840m。1、平板型掩、平板型掩护支架支架主要用于主要用于2-5m厚的煤厚的煤层。平板型平板型工字钢，钢丝绳，荆笆，压木，撑木工字钢，钢丝绳，荆笆，压木，撑木钢梁：比煤厚小0.30.5 m的直钢梁平行排列，每米宽度排放3根。钢丝绳： 2 5根钢丝绳，直径2243.5 mm钢夹板和螺栓将钢梁联成整体。 钢丝绳采用直径2243.5mm的旧钢丝绳，至少两根，在钢丝绳上摆好钢梁，用螺栓和夹板把钢梁和钢丝绳连结成一个整体，在钢梁间一般用撑木支撑以保持钢梁间距并防止钢梁倾倒。在钢梁上垂直铺设23层金属网，并用压木和钢丝固定在钢梁上，以防止采空区矸石窜入工作空间且便于钢梁
17、和钢丝绳回收。2、八字形掩、八字形掩护支架支架八字形掩护支架八字形掩护支架 适用：适用： M =1.3 M =1.3 1.6m 1.6m增加高度增加高度0.3 0.3 0.5m 0.5m淮南李一矿淮南李一矿3、单腿支撑式掩腿支撑式掩护支架支架当煤当煤层倾角角为4560时，多使用。每隔时，多使用。每隔1m左左右支柱。右支柱。1、柔性掩、柔性掩护支架安装支架安装支架安装支架安装位置：回风平巷工作面上出口前方位置：回风平巷工作面上出口前方15 m15 m扩巷：到煤层顶底板扩巷：到煤层顶底板运料：运料：挖地沟：在上出口前方的底板挖地沟：在上出口前方的底板地沟底部最小宽度不小于地沟底部最小宽度不小于0.
18、8 m0.8 m。顶顶板板；底底板板；地地沟沟； 钢钢 梁梁； 钢钢 丝丝 绳绳；竹竹笆笆；压压木木；垫垫木木；撑撑木木2、正常采煤、正常采煤接长掩护支架接长掩护支架 采煤采煤 溜煤眼上留巷拆支架在回风巷接长掩护溜煤眼上留巷拆支架在回风巷接长掩护支架，超过上出口支架，超过上出口8 8 10m 10m。 采煤采煤 炮采炮采 打眼打眼- - 装药装药- - 联线联线- - 放炮（全采面一次爆破或分段爆破）出煤放炮（全采面一次爆破或分段爆破）出煤（铺溜槽）（铺溜槽）- - 调支架等。调支架等。拆支架拆支架 在采面下端将支架放平，并留出空间在采面下端将支架放平，并留出空间1.2m1.2m高，拆除支架。
19、高，拆除支架。区段回风巷；区段运输巷；初采斜巷；掩护支架；区段回风巷；区段运输巷；初采斜巷；掩护支架；支架移动轨迹线；支架放平位置；溜煤小眼支架移动轨迹线；支架放平位置；溜煤小眼将掩护支护调斜成伪斜工作面，倾斜角为25 （1）地沟内）地沟内钻眼、爆破、出煤眼、爆破、出煤掩掩护支架下采煤包括地沟内支架下采煤包括地沟内钻眼、装眼、装药、爆破、爆破、铺溜槽溜槽采煤采煤 炮采炮采打眼打眼- -装药装药- -联线联线- - 放炮（全采面一次爆破或分段爆放炮（全采面一次爆破或分段爆破）破）出煤（铺溜槽）出煤（铺溜槽）- - 调支架等。调支架等。正常回采期间，要在工作面下部进行支架的拆除回收工作，沿走向不断
20、推进导致工作面下端支架不断加长，当长度超过3个溜煤眼时，即可开始拆除尾部多余的支架。应及时在钢梁下打点柱支撑悬露出的支架，形成一个水平分层形式的回收工作面，支架回收也可在运输平巷中进行。（2）撤除支架）撤除支架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 8 10m10m，用联络眼贯，用联络眼贯通；通； 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； 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；架，放平支架； 全部拆除支架。全部拆除支架。 优点优点（1 1）安全、劳动条件
21、好；）安全、劳动条件好；（2 2）巷道布置简单，掘进率低；）巷道布置简单，掘进率低； （3 3）工序简单，煤自溜；）工序简单，煤自溜； （4 4）材料消耗低；）材料消耗低； （5 5）采面较长，利于高产；）采面较长，利于高产； （6 6）技术经济指标较好。）技术经济指标较好。缺点（1）体力劳动为主（2）支架结构不完善，不能调宽度； （3）淋水时劳动条件差； （4）煤尘大；（5）支架拆装费事。 适用条件倾角大于60，厚度26m，埋藏稳定的急斜煤层610，埋藏稳定的急斜煤层也有应用，1.3 m，埋藏稳定的急斜煤层也有应用第第4节节水平分层及水平分段放顶煤采煤法水平分层及水平分段放顶煤采煤法10 m
22、10 m以上的特厚煤以上的特厚煤层层水平分层采煤法水平分层采煤法斜切分层采煤斜切分层采煤法法每分每分层2m。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。1、水平分段、水平分段综采放采放顶煤采煤法煤采煤法窑街二矿水平分段综采放顶煤 2、水平分段滑移、水平分段滑移顶梁液梁液压支架放支架放顶煤采煤法煤采煤法采煤机：MS-950，截深0.6m液压支架：FYS300-19/28前输送机与采煤机配套后输送机：SGW-40T日产日产765吨吨64人人截深截深0.6m，往返两次，往返两次20世纪80年代后期窑街二矿乌鲁
23、木齐六道湾矿水平分段高度1014 m，迅速在我国推广。综放滑移顶梁液压支架放顶煤水平分段放顶煤取代水平分层采煤法。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-回风斜巷湖南科技大学湖南科技大学湖南科技大学湖南科技大学能源与安全工程学院安全工程能源与安全工程学院安全工程能源与安全工程学院安全工程能源与安全工程学院安全工程 系系系系湖南科技大学重点研究实验室湖南科技大学重点研究实验室湖南科技大学重点研究实验室湖南科技大学重点研究实验室罗罗罗罗 文文文文 柯柯柯柯电话：电话：电话：电话：13973228913 QQ13973228913 QQ13973228913 QQ13973228913 QQ：1176465019117646501911764650191176465019祝大家祝大家 工作顺利工作顺利心想事成心想事成！
