倾斜分层走向长壁下行垮落采煤法.ppt

2019/6/18,1,第十一章 倾斜分层下行垮落采煤法,11.1 基本概念 11.2 倾斜分层走向长壁采煤法巷道布置及参数 11.3 倾斜分层长壁采煤法采煤系统分析 11.4 倾斜分层长壁采煤法采煤工艺特点 11.4 倾斜分层长壁采煤法评价,2019/6/18,2,11.1 基本概念,11.1 倾斜分层下行垮落采煤法基本概念 倾斜分层将厚煤层分成若干与煤层层面相平行的分层，然后逐层开采。 倾斜分层下行垮落采煤法先采顶分层，依次下行回采各分层，垮落法管理顶板的采煤方法。 分层同采在同一区段范围内，上、下分层工作面错开一定距离同时采煤，称为“分层同采”。 分层分采在同一区段范围内，采完一个分层后再采下一个分层称“分层分采”或“大扒皮” 。,2019/6/18,3,11.2 倾斜分层下行垮落采煤法分层同采巷道 布置及参数,11.2.1 分层同采的采区巷道布置 煤层条件：厚煤层，分三层，赋存稳定，低沼气矿；沿倾斜划为3 5个区段。 分层厚度：普采一般2m，最大2.4m；综采一般3m,最大3.5m。,倾斜分层走向长壁下行垮落采煤法分层同采采区巷道布置,2019/6/18,5,11.2 倾斜分层下行垮落采煤法分层同采巷道 布置及参数,11.2.1 分层同采的采区巷道布置 1）巷道名称,1岩石运输大巷；2岩石回风大巷；3采区下部车场；4运输上山；5轨道上山；6采区上部车场；7甩车场；8区段回风石门；9区段轨道集中巷；10区段运输集中平巷；11联络斜巷；12溜煤眼；13回风小石门；14上分层运输平巷；15上分层回风平巷；16采区变电所；17绞车房；18区段溜煤眼；19采区煤仓；20中分层运输平巷；21中分层回风平巷；22行人联络巷,2）巷道布置特点 阶段运输大巷 (1)和 回风大巷 (2) 均布置在距煤层15 20m的底板岩石中。 各分层采用集中（共用）上山、集中（共用）区段平巷。,2019/6/18,6,11.2 倾斜分层下行垮落采煤法分层同采巷道 布置及参数,11.2.1 分层同采的采区巷道布置 2）巷道布置特点 集中上山 轨道上山（5）和运输上山（4）均布置在距煤层15m的底板岩石中，且在层位上错距 2m（即运“上”在下，轨“上”在上）。 集中运输巷（10）布置在距煤层810m的底板岩石中。 区段集中轨巷（9）提前在下区段顶分层回风巷位置开掘，超前区段运输集中平巷（10）掘进，为（10）定向。 从区段轨道集中平巷（9）每隔200m左右开联络斜巷（11）沟通各分层。最后一个（11）距采区边界约200m。,2019/6/18,7,11.2 倾斜分层下行垮落采煤法分层同采巷道 布置及参数,11.2.1 分层同采的采区巷道布置 2）巷道布置特点 集中区段平巷与分层平巷间联系 区段集中平巷(10) 溜煤眼(12) 沟通各分层运输平巷（14、20）； 区段轨道集中平巷(9)联络斜巷(11) 沟通各分层运输巷(14、20)； 从最后一个溜煤眼（12）反向掘上分层运输平巷（14）至采区边界； 从最后一个回风小石门（13）反向掘上分层回风平巷（15）至采区边界。,2019/6/18,8,11.2 倾斜分层下行垮落采煤法分层同采巷道 布置及参数,11.2.1 分层同采的采区巷道布置 3）I 区段采煤 i、利用总回风巷（2）作为轨道集中巷，每隔200m左右开掘区段回风小石门（13）沟通各分层风巷。（如采用采区小风井，则另开集中岩石巷）。 ii、从区段运输集中平巷（10）每隔200 400m （一台刮板运输机有效铺设长度，当用胶带机时，联络眼间距可扩大到400m）掘溜煤眼（12）沟通各分层机巷，最后一个（12）距采区边界约200m。,2019/6/18,9,11.2 倾斜分层下行垮落采煤法分层同采巷道 布置及参数,11.2.1 分层同采的采区巷道布置 4）分层同采时集中轨道巷（9）作用 服务于各（顶、中、底）分层之辅助运输。 探清煤层走向变化，为区段运输集中平巷（10）定向； 满足顶分层超前平巷施工定向和泄水； 利用（9）掘二、三分层超前运输机巷（掘进煤由（12）(10）运出；物料由（9）（11）运输。）。 缩短区段准备时间，利于接替。,2019/6/18,10,11.2 倾斜分层下行垮落采煤法分层同采巷道 布置及参数,11.2.1 分层同采的采区巷道布置 5）联络眼（11）的开掘方法 i、顶分层 (11)沿煤层顶板开掘，每200m 一个，沟通（14） 二、三分层 （11）下口不动，上段向下卧底，形成斜巷，分别沟通二、三分层机巷（超前平巷），形成系统。,2019/6/18,11,11.2 倾斜分层下行垮落采煤法分层同采巷道 布置及参数,11.2.2 第二区段开采 第一区段采完后，上区段轨道集中平巷（9）作为下区段顶分层回风巷； 上区段运输集中平巷（10）作为下区段集中轨道巷，更换运输设备，进行第二区段开采。,2019/6/18,12,11.2 倾斜分层下行垮落采煤法分层同采巷道 布置及参数,11.2.3 生产系统 运煤系统在工作面和分层运输平巷内铺设刮板输送机，在区段运输集中平巷和运输上山内安设吊挂式胶带输送机。路线为：分层工作面 分层区段超前运输平巷14（或20 ） 溜煤眼12 区段运输集中平巷10 区段溜煤眼18 运输上山4 采区煤仓19 大巷装车外运。 材料运输系统 工作面所需材料运输路线：材料和设备自采区下部车场3 轨道上山5 上部车场6 回风大巷2 回风小石门13 区段超前回风平巷15 送至分层工作面。,2019/6/18,13,11.2 倾斜分层下行垮落采煤法分层同采巷道 布置及参数,11.2.3 生产系统 材料运输系统 区段分层超前运输平巷14和20掘进时所需的材料，自轨道上山5 中部车场7 轨道集中平巷9 联络斜巷11运至掘进工作面。 通风系统 新鲜风流由运输大巷1 下部车场3 轨道上山5 中部车场7 运输集中平巷10和轨道集中平巷9 联络斜巷11（有两个溜煤眼12与分层运输平巷14相通，其中一个溜煤眼可进风） 分层运输平巷14（或20） 采煤工作面。 污风由采煤工作面 分层回风平巷15（或21） 回风小石门13 至回风大巷2排入大气。,2019/6/18,14,11.2 倾斜分层下行垮落采煤法分层同采巷道 布置及参数,11.2.4 分层同采评价 优点 实行上下分层同采，增产潜力大，能集中生产； 为超前回采工作面推进分层平巷和多头掘进提供了条件，缩短了准备时间，利于接替； 第二分层以下的区段运输平巷均布置在上分层采空区下，矿压小，易维护。由于各分层超前掘进，维护长度及时间短，维护费用低； 各分层均可出煤，利用集中运输巷运煤，系统集中简单，占用设备少，管理集中； 利于假顶防腐和防止煤的自燃发火。,2019/6/18,15,11.2 倾斜分层下行垮落采煤法分层同采巷道 布置及参数,11.2.4 分层同采评价 缺点 岩石工程量大（设区段集中平巷及联络巷）。 生产系统复杂。 第同采工作面能力不易发挥。 初期准备时间长。 发展趋势 随着机械化水平提高，综采放顶煤出现，以及非放顶煤单层工作面生产能力加大，支护条件改善，分层同采的优点已逐渐弱化，缺点（岩石工程量大、生产系统复杂）已日趋明显，分层同采已少用，多采用分层分采。,2019/6/18,16,11.3 采煤系统分析,11.3.1 区段分层平巷的布置 1）倾斜式布置这种布置方式中各分层平巷是按2535角呈斜坡式布置,一般适用于倾角小于15 20的煤层。分为内错式和外错式。 内错式将下分层平巷置于上分层平巷内侧,即处于上分层采空区下方,形成正梯形的区段煤柱。各分层平巷内错半个至一个巷道宽度。 优点：下分层处于上分层应力降低区，比较容易维护，沿假顶掘进，方向容易掌握。 缺点：区段煤柱越到下面越大，工作面越短。,2019/6/18,17,11.3 采煤系统分析,外错式将下分层平巷置于上分层平巷外侧,处于上分层 煤柱的下面，形成倒梯形的区段煤柱。 缺点：下分层巷道处于固定支承压力范围内，维护困难，并且在下分层工作面的上下出口处没有人工假顶，采煤和支护均较困难。这种方式上部分分层的区段煤柱尺寸大，而愈到下部分层，工作面长度则愈长。故这种分层外错式布置采用较少。,2019/6/18,18,11.3 采煤系统分析,2）水平式布置 各分层平巷布置在同一水平高度上，区段煤柱呈平行四边形。 优点：对于材料运输，行人和通风都比教方便，分层运输平巷处于上分层采空区下面，压力小，易于维护， 缺点：分层回风平巷正好处于区段煤柱下，受到固定支承压力的作用，维护比较困难。 适应性：对于区段煤柱尺寸，应注意使上下区段分层平巷间的垂距不小于5m，因此一般用于倾角大于20 25 的煤层，否则区段煤柱太大。,2019/6/18,19,11.3 采煤系统分析,2）垂直式布置 各分层平巷铅垂方向呈重叠式布置，区段煤柱呈尽是矩形。 优点：可减少区段煤柱尺寸，分层平巷受支承压力的影响也较小，易于维护。同时，下分层平巷沿上分层平巷铺设的假顶掘进，容易掌握方向。 适应性：这种布置方式在煤城倾角小于8 10 ，特别是在近水平厚煤层条件下。,2019/6/18,20,11.3 采煤系统分析,11.3.2 区段集中平巷的布置 区段集中平巷的布置方式有两种：一煤一岩集中巷布置和“机轨合一”集中巷布置。 1）一煤一岩集中巷布置方式 区段轨道集中平巷一般沿煤层顶板挂腰线掘进，它不但用作上区段各分层采煤工作面进风，行人，排水，以及为分层超前运输平巷掘进头运送材料，它还可以作为下区段分层的回风平巷。 在上区段工作面回采期间，为使轨道集中平巷不致被回采形成的支承压力压垮，在上区段分层平巷与轨道集中平巷之间必须留设宽度足够的煤柱。,2019/6/18,21,11.3 采煤系统分析,11.3.2 区段集中平巷的布置 1）一煤一岩集中巷布置方式 区段轨道集中平巷一般沿煤层顶板挂腰线掘进，它不但用作上区段各分层采煤工作面进风，行人，排水，以及为分层超前运输平巷掘进头运送材料，它还可以作为下区段分层的回风平巷。 在上区段工作面回采期间，为使轨道集中平巷不致被回采形成的支承压力压垮，在上区段分层平巷与轨道集中平巷之间必须留设宽度足够的煤柱。 区段运输集中平巷内，往往安装有运输能力较大的吊挂式胶带输送机，为该区段所有的分层工作面服务。采完上区段后，及时拆除胶带输送机并铺设轨道，作为下区段回风集中平巷。,2019/6/18,22,11.3 采煤系统分析,2）“机轨合一”的集中巷布置方式 将区段轨道集中平巷及运输集中平巷合并为一条巷道，通常布置在底板岩层中。 优点：省去了一条区段集中平巷和部分联络石门，掘进和维护工程量较少，若将巷道选在适当的位置，可以免受采动影响，便于维护。 缺点：巷道的跨度和断面较大；因掘进时没有煤巷定向巷道层位不好控制，掘进施工比较困难进度较慢；运煤和运料在同一巷道内，管理复杂；在集中平巷与区段溜煤眼即采区中部车场联结处，设备和线路的布置比较复杂，需合理解决输送机与轨道的平面交叉问题。 适用于：煤质松软，底板岩层较稳定，涌水量不大，采掘机械化较高的情况。,“机轨合一”区段集中平巷,1-机轨合一区段岩石运输集中平巷 ； 2-分层超前运输平巷；3-机（溜槽）轨合一联络斜巷； 4-采煤工作面；5-溜煤眼,2019/6/18,24,11.3 采煤系统分析,11.3.3 区段岩石集中平巷的位置 根据上部煤层开采后，底板岩层内应力重新分布，区段集中平巷应置于应力升高区之外，通常巷道的合理位置应符合两个要求： 巷道与煤层底板之间的垂直距离h应不小于一定的数值。 应将想代布置在压力传递影响角以外。 根据我国一些矿区的经验，最小的h值一般为812m，影响角视煤层倾角和底板岩性，介于25 55 之间。,2019/6/18,25,11.3 采煤系统分析,11.3.4 分层平巷与集中平巷间的联系方式 分层平巷与集中平巷间的联系方式一般有石门、斜巷、立眼三种： 在倾角适宜的缓斜厚煤层中，最好在区段运输平巷处采用斜巷（溜煤眼）联系，倾角为3035 左右，实现煤炭重力运输，区段回风平巷尽可能用石门联系，此时区段分层运输平巷采用倾斜布置，回风平巷采用水平布置。 煤层的倾角较大，区段分层运输和回风平巷水平布置时，可采用石门与溜眼相结合的形式联系分层运输平巷与集中平巷，采用石门联系分层回风平巷与集中平巷的布置。,2019/6/18,26,11.3 采煤系统分析,11.3.4 分层平巷与集中平巷间的联系方式 当煤层倾角较小，分层运输和回风平巷均为倾斜式布置时，可采用倾斜溜煤重力运煤，采用石门和斜巷相结合的方式联系分层回风平巷与集中平巷。 当煤层倾角很小或为近水平、分层平巷为垂直布置时，采用溜煤眼重力运煤，而运送材料、设备及行人仍采用斜巷联系。,2019/6/18,27,11.3 采煤系统分析,11.3.5 上下分层同采时采煤工作面的合理错距 通常下分层采煤工作面滞后时间不少于三四个月； 直接顶厚度较小而老顶十分坚硬时，由于老顶周期来压较强烈，上下分层工作面的开采应间隔较长的时间和距离； 若直接顶厚底较大且松软易冒，而老顶又不十分坚硬时，可适当缩短错距和间隔时间； 至于第二分层以下个分层工作面的错距，由于上覆岩层是已松散的岩体，易于稳定，其错距也可适当缩短； 当应用再生顶板时，由于再生顶板的形成通常需要半年到一年以上的时间，故上下工作面的错距更大，实际上往往只能分层逐次回采。,2019/6/18,28,11.3 采煤系统分析,11.3.6 无区段集中平巷的布置 无区段集中平巷的布置即分层分采的巷道布置方式。 分层分采的特点是每一分层的区段平巷都是单独准备的，没有共用的区段集中平巷。 分层平巷不是利用集中平巷随采煤工作面超前掘进，而是当上一分层采完并待顶板垮落基本稳定厚，在假顶下面一次沿全长掘出下一分平巷。 优点：准备及生产系统简单，取消了岩石区段集中平巷及联络巷等岩石工程，有利于减少掘进率和加快掘进速度，同时有利于形成再生顶板。,2019/6/18,29,11.3 采煤系统分析,缺点 不能实现同区段内上下分层同采，开采强度低，区段和工作面的增产潜力小。 为减少采动对分层巷道的影响，上下相邻区段的采煤工作面也难以接替，当采区内有两个以上采煤工作面时，就会导致多区段同采，生产分散。 各区段平巷均沿全长一次掘出，维护长度大，维护时间长，维护费用高。 同区段上下分层的回采间隔时间长，假顶可能腐烂，对下分层采煤工作面顶板管理不利。 近几年随着综采工艺的推广，以及防灭火技术的发展，无区段集中平巷的分层分采方式得到较大的发展。,2019/6/18,30,11.3 采煤系统分析,11.3.7 跨上山回采时的巷道布置 当采区上山布置在底板岩层中时，上部煤层中的采煤工作面可以跨越上山回采，使上山处于采空区下方的应力降低区内。应注意几点： 上山布置在与上部煤层的法线距离一般应大于10m。 当上山两翼均布置有后退式工作面时，跨采的工作面必须在另一翼的工作面还远离上山时就跨越上山，以免采区上山同时受到两侧采动的影响， 。 跨采工作面跨越上山后的停采线与上山间的水平距离，一般应大与20米 跨上山回采时应不留设区段煤柱，否则采区上山将受到很大的固定支承压力的作用，难以维护。,无区段岩石集中巷时的跨采工作面生产系统,1岩石运输大巷；2岩石回风大巷；3下部车场；4运输上山；5轨道上山；6上部车场；7中部车场；8下区段顶分层回风巷；9，15分层运输巷；10联络巷；11第二分层工作面开切眼；12，13分层回风巷；14第一分层跨采工作面；16边界轨道上山；17边界运输上山；18绞车房；19采区煤仓；20行人联络斜巷；21区段回风石门；22溜煤眼；23采区变电所,2019/6/18,32,11.3 采煤系统分析,11.3.7 跨上山回采时的巷道布置 跨上山回采优点： 有利于改善上山的围岩状态，使上山长期处于应力降低区内，便于维护，并可加大工作面的走向推进长度。 综采面采用跨上山回采方式，加大连续推进距离，可减少搬迁次数及搬迁费用，充分发挥综采设备的效率 跨上山开采有利于实现无煤柱开采，提高煤炭采出率，减少煤炭自然发火的危险。,2019/6/18,33,11.3 采煤系统分析,11.3.7 无煤柱护巷时的巷道布置 上下区段分层平巷间一般都留有护巷煤柱，起到隔离采空区的作用。但厚煤层中留煤柱，不仅煤损大，且留下自然发火的隐患。 无煤柱护巷区段间不留煤柱，采用沿空掘巷或沿空留巷，沿着上区段采空区边缘掘进下区段的分层平巷，或保留上区段的运输巷用做下去短的分层回风巷。 沿空留巷 缺点：受上下区段分层工作面的多次采动影响，维护十分困难，成分较高。 适用于：薄和中厚煤层，厚煤层的上分层。,2019/6/18,34,11.3 采煤系统分析,沿空掘巷 一般是恢复上区段的溜煤斜巷，各分层再依次沿空掘巷，当溜煤斜巷难以恢复时，则按下区段分层回风巷的位置另掘新的联络巷。 适用于：顶板中等稳定及以下的缓斜煤层。,2019/6/18,35,11.4 倾斜分层长壁采煤法采煤工艺特点,11.4.1 顶分层采煤工艺特点 顶分层采煤工作面的顶板时煤层的原生顶板，其采煤工艺与中厚煤层长壁采煤法基本相同，只是增加了要为下部分层铺设假顶或形成再生顶板的工作。 （一）人工假顶 1）竹笆、荆笆假顶 竹笆 宽0.7 1.0m，长2.2 2.4m，竹片或细竹用铁丝编成。 荆笆 宽0.9 1.0m，长2.2 2.4m，用细铁丝编成。 底梁 半圆木，或厚木板。,2019/6/18,36,11.4 倾斜分层长壁采煤法采煤工艺特点,竹（荆）笆假顶的铺设,铺设：底梁与煤壁呈45 60布置，将竹笆放在底梁上，每片间搭接，用铁丝联好。腐朽期为6 8月。 垮落矸石胶结性能好时可不铺底梁,1低梁；2笆片；3小笆片；4输送机；5柱鞋；6支柱,2019/6/18,37,11.4 倾斜分层长壁采煤法采煤工艺特点,11.4.1 顶分层采煤工艺特点 2）金属网假顶金属网假顶一般用12 14#镀锌铁丝编织而成。网边用8 10#铁丝编成。网孔20 25mm。 网孔形状：正方形（经纬网）、菱形、蜂窝形。 菱形网：承力好，延展性好，寿命长，广泛应用。,金属网网孔形状,2019/6/18,38,11.4 倾斜分层长壁采煤法采煤工艺特点,11.4.1 顶分层采煤工艺特点 3）塑料网假顶聚丙稀树脂制成的塑料编织而成。 规格网带宽13 16mm，5 6m0.9m或2.00.9mm，网孔15mm。 优点：无毒、无味，阻燃，抗静电，重量轻，柔性大，耐腐蚀，强度高，寿命长； 缺点：抗剪性能差；延展性大，易形成网兜。 4）铺顶网优点