煤矿技术大百科_部分3.pdf

四、吸水膨胀型及复合型软岩锚喷网支护原则 这两种类型的软岩有别于单纯碎胀型软岩，这里特别强调对地层水、工 程水、空气中水分的处理。作好治理与转化工作。 支护的首要任务是防水、治水，将潮湿空气与围岩隔离开来，防止围岩 风化、潮解，减少岩体强度的降低。对于这类软岩，如若制水得当，膨胀性 软岩可以转化为较易支护的碎胀型软岩；经转化后的膨胀性软岩，如果松动 圈不大，支护的阻力并不是一定要很大。 复合型软岩，既有围岩的吸水膨胀性变形，又产生了较大的松动圈，剪 胀变形和岩石的吸水膨胀性变形都比较大，须采用防水和支护阻力较强的可 塑性支护措施；复合型软岩巷道施工之后一定要加强维护，因为在剪胀变形 力作用下，一般用来防水的喷层很快就会开裂破坏，必须及时补喷，这与碎 胀型软岩的要求略有不同。 第五节软岩巷道支护设计方法 一、概述 软岩巷道支护设计，主要是选择（确定）合理的支护形式和支护参数。 如果支护形式和参数选择不合理，就会造成两个极端，一是支护强度太高， 浪费材料和工时；二是支护强度不够，出现支护破坏造成片帮冒顶事故。因 此，正确合理的选择（确定）支护形式和参数是设计的最终目标。 （一）设计方法的种类 目前，软岩巷道支护的设计方法大体上可分为三类，即工程类比法，理 论计算法及实测法。 “ 工程类比法 工程类比法是当前应用最广的方法。它是根据已经支护的类似工程的经 验，通过工程类比，直接提出支护参数。它与设计者的实践经验关系很大。 然而，要求每一个设计人员都具有丰富的实践经验是不切实际的。为了将特 定岩体条件下的设计与别的工程相应条件下的实践经验联系起来进行工程类 比，做出比较合理的设计方案，正确的岩体分类是非常必要的。进行围岩分 类后，就可根据不同类别的岩层，确定不同的支护形式和参数。 “ 理论计算法 第一篇煤矿支护与钻眼爆破技术 在岩石力学支护理论的发展历程中，人们试图做到象地面结构工程那样 能够较为准确地确定支护荷载，用理论公式设计计算支护结构，这是岩石力 学工作者长期追求和奋斗的目标。但是，由于地下工程的复杂性，支护荷 载、岩体强度与性质、岩石峰后强度与变形特征等问题目前还都难以得到定 量化和理论化的解答，理论分析方法的一些基本假设与客观状态还存在一定 差异，它们的计算结果，目前只能作为定性参考。 “ 实测法 根据现场实际观测资料，利用岩石力学原理与数理统计方法进行软岩巷 道支护的设计方法，已被许多国家采用。 我国一些矿区，利用超声仪实测巷道围岩松动圈的方法，进行软岩锚喷 网支护参数的设计，取得了较好效果。 奥地利著名的新奥法特点之一，就是根据施工过程中对围岩收敛量的监 测结果，修改锚喷支护参数，取得了很好效果。 澳大利亚、英国利用对围岩特性的综合测量结果，进行支护系统的设 计。观察内容有地应力、顶板岩层位移及锚杆承载特性等参数，根据实测资 料、巷道的地质环境及岩石力学原理，确定支护的参数。 实测法具有很多优点，它较可靠、实用。但是如果对于每条巷道，甚至 每个不同条件的巷道段都要进行大量的实测，不仅测试工作量大，而且测试 费用高。 综合上述，三种设计方法各有利弊，工程类比法简单、易用，但科学依 据不足，带有盲目性。理论计算法大多只能作为设计参考，不能直接用于生 产实践。实测法比较实用，具有可靠性和合理性，但实测费用高。可见，在 我国，三种方法相结合，是一条比较切实可行的方法。 （二）我国现场常用的设计方法 “ 工程类比与现场实测相结合的方法 根据地质资料，确定巷道围岩的类别，依据以往的施工的工程资料及施 工经验，确定巷道断面形状及预留变形量，选择支护形式及支护参数。在施 工中量测巷道顶底、两帮的收敛情况及观察支护稳定状况，以检验设计支护 参数的合理性。在施工中不断完善设计参数，使支护参数更合理、更适用、 更经济、更方便。 这种方法简单、易行、实用，有现场量测数据作依据，一般可以作到防 范事故的发生，作到安全可靠。这是新奥法设计思想在煤矿巷道设计的应 用，很多现场均采用这一方法。 第一篇煤矿支护与钻眼爆破技术 “ 用围岩松动圈支护理论设计锚、网、喷支护参数的方法 实测工程现场附近相似地层的巷道围岩松动圈，确定将要设计施工巷道 的围岩类别，按照围岩类别选择巷道断面形状及锚喷支护中组合拱的厚度和 巷道的变形量。组合拱厚度确定之后，计算出锚杆长度和间排距，选择锚杆 及托盘的类型、喷层的厚度及喷射次数、金属网的类型及规格，并在施工中 监测巷道表面收敛变形、松动圈、支护维护状况等，掌握初次支护的支护状 态，以便及时修正支护参数和合理确定二次复喷支护时机。 此种设计方法，在大松动圈、大变形的软岩巷道中应用，实践证明是成 功的。将实测、工程类比和理论计算紧密相结合，减少了设计的盲目性，提 高了设计参数的准确程度。 “ 用扩容稳定理论设计回采巷道锚网梁（带）支护的方法 该法认为围岩扩容、离层是锚杆受力的主要原因，在设计中不仅仅考虑 破坏围岩重量引起的载荷，更重要的是锚杆对破坏岩层扩容和离层的约束作 用。在破碎的顶板条件下，把钢带作为提高锚杆支护系统整体支护能力的主 要部件，并把巷道两帮支护放在十分重要的地位。该设计方法是依据围岩地 质力学评估及地应力测试结果，通过一系列设计计算确定巷道围岩的荷载和 锚杆参数，进而确定支护形式、钢带及金属网的规格尺寸，完成初步设计。 将初步设计实施于井下巷道后，进行现场监测，根据监测结果修正初步设 计，以达到比较完善的程度。 该设计方法，计算虽比较复杂，但随着计算机的普及应用，已不再有太 多困难。运用该法设计的回采巷道锚网梁（钢带）支护，经实践检验是比较 正确的。有较好的发展前途。 二、工程类比方法 工程类比法，是在现有理论基础上，参照已有大量工程实践的经验参 数，通过工程相似条件下的类比，直接确定新开工程支护参数的一种方法。 现代支护理论的发展，对于支护荷载、载荷性质、成因及支护对策等， 已有了较为科学和全面的认识，但在支护设计方面，仍落后于实践需要。其 原因一方面是由于原岩应力、岩体强度、水、结构面、节理面、采动影响等 数值的准确定量还存在很大难度；另一方面，即使准确地得到了上述参数的 数值，要恰当定量它们对围岩稳定的影响程度和设计支护参数，就目前岩石 力学支护理论发展水平而言，尚未有一种被普遍接受的理论方法，数值分 析、粘弹塑性分析等分析方法所得到的结论，远未达到定量设计支护结构参 * 573 “［,;］ “ / 03 * / 33 式中 ,; 垂直应力“A，但煤柱护巷时应考虑应力升高系数； “ 顶锚杆长度范围内各岩层强度的厚度加权平均值； 巷道高度。 对两帮 3“第一篇煤矿支护与钻眼爆破技术 “ ./’/ ; /. ; / ./ ; ./ ; -// ; ’/ . ; /-/ ; ./’/ ; / ; ./ ; ./ / 第六节新奥法与软岩支护 一、概述 新奥法即奥地利隧道新施工方法的简称，原文是 8 ABCDEF26 GB66HF6I 0D,JK 简写为 8AG0。它与法国收敛约束法或有些国家所称动态设计施工 法的基本原理一致。 新奥法概念是奥地利学者拉布西维兹（LMN2O4F4P）于 / 世纪 / 年 代提出的。它是以隧道工程施工经验和岩体力学的理论为基础，将锚杆和喷 射混凝土组合在一起作为主要支护手段的一种施工方法，经过奥地利、瑞 典、意大利等国的许多实践和理论研究于 .*’ 年取得专利并正式命名。之 *.第一篇煤矿支护与钻眼爆破技术 后这个方法在西欧、北欧、美国、日本等国许多地下工程获得极为迅速的发 展，已成为现代隧道工程新技术的标志之一。我国在 “ 世纪 “ 年代引进该 法，在数十座铁路隧道修建中和许多其他地下工程中推广使用，取得了许多 的经验。目前新奥法几乎成为在软弱破碎围岩中修建铁路隧道和其他地下工 程的一种基本方法，取得了安全可靠、速度快、质量好、成本低的理想效 果。 新奥法的实质就是应用岩体力学的理论，以维护和利用围岩的自承能力 为基点，采用锚杆和喷射混凝土为主要支护手段，控制围岩的变形和松弛， 使围岩成为支护体系的组成部分，并通过对围岩和支护的测量、监控来指导 隧道和地下工程设计施工的方法和原则。 新奥法的基本要点可归纳如下 （）开挖作业采用光面爆破和预裂爆破，并尽量采用大断面开挖，以减 少对围岩的扰动。 （）隧道开挖后，尽量利用围岩的自承能力，充分发挥自身的支护作 用。 （）根据围岩特征采用不同的支护类型和参数，及时施作密贴于围岩的 柔性喷射混凝土和锚杆初期支护，以控制围岩的变形和松弛。 （粉砂岩粉砂岩..粉砂岩..粉砂岩..。 （）根据表 7 ; 整理结果，可以绘制各测试钻孔的“波速孔深” （ 8）曲线。为了作图方便和简化计算整理工作，也可以采用“波速孔 深” （6） ，以超声 0第一篇煤矿支护与钻眼爆破技术 图 “ 测试仪器布置示意图 波传播时间为纵坐标（单位）建立直角坐标系（在坐标纸上） 。依据前述 计算整理得到的“超声波传播时间与钻孔深度的对应关系表” ，在所建立的 坐标系上采用描点法，绘制出各煤层、各测站的每一测试钻孔的“ 7 ““ “ 万次 剪切强度 19 泊松比 ““ “ * 容 量 *6 , -*-4 -3）6 ““ “ 个月 弹性模量 *8 5 019 适用环境温度 ““ “ “ “ 3 , 83 粘接强度 对混凝土 ; .19 对螺纹钢 ; 819 -* 水泥锚固剂 水泥锚固剂有两种类型，一是选用专用水泥，装入长纤维滤水纸袋中的 锚固剂，另一种是采用一般水泥，添加外加剂制成。 水泥锚固剂应符合表 “ 8 的要求。 -第一篇煤矿支护与钻眼爆破技术 表 “ 水泥锚固剂的主要性能 主要性能端锚全锚试验环境条件 凝结时间（） 初凝 终凝 2/;。 1 钢筋梁 型钢带制作比较麻烦，锚杆眼距要求严格、钢材消耗量大，且价格 较高。因而，许多煤矿用钢筋制作钢筋梁。其结构如图 68 5 石 子 可采用坚硬的河卵石或碎石，卵石本身强度高、表面光滑，有利于在管 道中输送，可以减少堵塞现象。碎石表面粗糙、多棱角，虽然在喷射时容易 嵌入塑性的砂浆层内而减少回弹量，混凝土的强度也较高，但对于输料管的 磨损较严重，也容易产生堵管现象。故在条件许可范围内，应优先采用河卵 石作粗骨料。石子使用前应筛洗。河卵石粒径不应大于 11，级配要适中。 喷射混凝土用石的技术要求见表 “ 。 第一篇煤矿支护与钻眼爆破技术 表 “ 喷射混凝土用石的技术要求 颗粒级配 筛孔尺寸（）AB8 83-（转 6703 型、6735 型、 3/第一篇煤矿支护与钻眼爆破技术 “ 型为代表。这类喷射机体积小、重量轻、装料点低、结构简单。 螺旋式喷射机的工作过程是拌合料装入料斗，在电机驱动下，经减速 器带动螺旋轴旋转，螺旋轴的螺旋叶片将物料连续地推送到前端，用压气输 送出去，经喷枪加水喷射到岩面上。 这种喷射机的主要问题是粉尘大，螺旋叶片磨损严重，需经常更换，目 前已基本上淘汰。因而未能全面推广和应用。 鼓轮式混凝土喷射机 这类喷射机以 45, ’ “79潮喷机组 4, ’ “79-潮喷机组 45, ’ “79-潮喷机组 影响粉尘、回弹、喷射质量的因素很多，但主要取决于喷射方式、上料 方式以及集料的配比是否准确，搅拌是否均匀。潮喷可有效降低粉尘和减少 回弹率，为此相应研制了 3456 型、4 型、45“ 型和 45型等 潮喷机。随后，我国又开发了 45 型、4以上， --第一篇煤矿支护与钻眼爆破技术 且大部分为单轨巷道，使用机组与现有的掘进、排矸、支护工艺不相匹配， 至今仍未大面积推广应用。 （三）湿式混凝土喷射机 为克服干式混凝土喷射机存在的缺点，采用了如预先湿化或预先进行混 合、潮式喷射、增设粉尘收集装置等一系列综合措施，收到了一定效果，但 粉尘的危害依然严重，回弹仍然很高，世界各国在探讨湿法喷射混凝土工艺 的同时，研制了湿式混凝土喷射机，并日趋成熟，许多国家已开始大量采 用。如瑞典鲁纳铁矿喷射混凝土施工，有 “以上改用湿喷法。我国目前 湿喷法仍处在研究试验阶段，还未达到全面推广应用的水平。 湿喷机的类型较多，按输送方式可分为风送型（罐式、转子式、螺旋 式）和泵送型（活塞泵、挤压泵、螺杆泵） ，我国研制的主要湿喷机及性能 见表 。 表 湿喷机主要技术性能 型号 生产能力 （ 01151.“04单罐式 2 5.010315103““双罐式 9 3/ 2 101 2 4“0001““ ,/ 2 10“/“3““““挤压式 9’0“1 2 43“1“3“3/0.““ 635 2 /51011“3“0/51单罐式 型 3505151泵式 60“3 2 33罐式 7AB“““C/3“ 型刮板输送机，配套采用国产 22D,,““9。当泵站 流量不变时，同时前移的支架数增加到 4，供液时间也相应增加，但调整操 80； * 采高，0； , 工作面采出率； 煤的密度，0’； - 刨煤机的日开机率。 刨煤机可用于普采工作面，也可用于综采工作面。刨煤机综采工作面布 置如图 . / ’’。刨煤机由无极牵引链牵引，沿固定在输送机上的滑架往复刨 削煤壁，并将刨落下来的煤炭装入刮板输送机，每次刨深 00，通常刨进 ; 次（00）移一次液压支架，每刨削一次跟机滞后 ’0 左右移输送机， 在输送机采空区侧，每隔 .70 安装一个推拉摆动千斤顶，该千斤顶用于调 节刮板输送机和刨头的斜度，以适应煤层底板起伏变化，千斤顶在零位时， 刨头沿底水平面工作；收缩时，刨头上摆；伸出时，刨头下挖。工作面上下 端头用掩护式液压支架支护，目的是增大无立柱空间，使机头能摆得下。上 下切口走向长 .0、倾斜长 ’70，采用金属支柱配铰接顶梁支护，一梁一 柱，齐梁布置，梁长 ;0，柱距 70，做切口用打眼放炮来完成，每次进度 为 ;0。 刨煤机具有结构简单，刨下煤的块度大、煤粉及煤尘少，截割比能耗 小，操作方便及司机不必跟机工作等优点。因此，工作面条件允许，可选用 刨煤机采煤。 刨煤机的适用条件是 （;）煤层厚度在40 以下，倾角小于4，最好小 于;）可选用拖钩刨，中硬及中硬以 上（ 倾角的起伏不平；拖钩刨要求底板为中等硬度，不宜用于 软底板，否则刨刀容易“啃底” ；底板属泥岩、粘土砂岩等软底板应用滑行 刨。 （）煤层沿走向及倾斜方向无大的断层及褶曲现象；小断层落差小于 .’第二篇采煤方法技术 图 “ 刨煤机类型 “ 拖钩刨；（9“ 为电缆槽和 导向槽的宽度，通常为 22； 为前柱与电缆槽之间的距离， .第二篇采煤方法技术 为了避免输送机倾斜时而挤坏电缆和司机的操作安全，此距离 应大于 ““ ““。 由于底板截割不平，输送机产生偏斜，为了避免采煤机滚筒截割到顶 梁，支架梁端与煤壁应留有无支护的间隙 “ “ - ）-第二篇采煤方法技术 开机率。 四、工作面长度 合理的工作面长度是实现高产、高效的重要条件。在一定范围内加长工 作面长度，有利于提高产量、效率和效益，并能降低巷道掘进率。但工作面 长度受设备、煤层地质条件及瓦斯涌出量等因素制约；同时工作面长度增 大，生产技术管理的难度也增大。因此，超过一定长度范围，工作面单产、 效率、效益以及安全生产条件等都将会下降。 设备条件是影响工作面长度的主要因素之一。我国制造的工作面输送机 大都按 “ 的铺设长度设计的，只要质量可靠，使用中加强技术管理，工 作面长度 第二篇采煤方法技术 煤层产出率，即单位面积上出煤量，“ ，“ 计算，其中“为煤层倾角。预挂 网帘的方法铺、放网工艺复杂，金属消耗量大。 ’第二篇采煤方法技术 由上可知，铺、放网工艺要求严格，加之金属网成本高，因此我国在水 平分层和斜切分层工作面中已很少使用金属网假顶。 三、煤皮假顶 采用煤皮作假顶时，分层工作面的采高只有 “，在工作面上方暂时留 “ 厚的顶煤作为假顶，隔离上部采空区。当工作面达到最大控顶距时， 回柱放落顶煤，将放落的部分碎煤装出，见矸为止。如果煤质较硬，回柱后 顶煤不能自行垮落，则需打眼放炮爆落顶煤。为便于回收顶煤可采用以下方 法在每循环放落顶煤前，先用挡矸帘把工作面和采空区隔开，放落的顶煤 因有挡矸帘而堆积起来。在离工作面底板 “ 处将挡矸帘扒开，就可用溜槽 使采空区的碎煤沿溜槽自溜到工作面输送机中，余下的底煤下分层再放出 （图 ’ ） 。 留顶煤作假顶时，应认真确定顶煤厚度。顶煤太厚，不易放落，即使强 制放落，回收量也不多；顶煤太薄，不能有效隔离采空区，顶煤可能自行垮 落，造成冒顶事故，降低煤质和回收率，并使下分层巷道维护困难。 留顶煤作假顶，省去了假顶材料及铺设工作，增加了分层高度，降低了 掘进率和成本，提高了产量和效率，但这种方法工作不够安全，尤其严重的 是回收率低，因此应尽量不用此法，或只用于煤质中硬以上、厚度和倾角变 化大、不自然发火的大倾角厚煤层。 图 ’ （水平分层煤皮假顶）顶煤回收方法 上分层工作方面； 下分层工作面；* 分层平巷； 抬棚； 工作面支架； 挡矸帘 , 世纪 ’, 年代中期开始的水平分段放顶煤实际是在这种放落煤皮假顶 的方法的基础上发展起来的。它增加了铺顶网工序和顶煤厚度，完善了放顶 煤的技术装备，取得了良好的效果，近几年发展很快。水平分段放顶煤工作 面使用的装备有综采、普采、炮采等几种，目前应用较多的是综采，其次是 滑移顶梁液压支架。关于大倾角展示层水平段放顶煤采煤法详见第二篇厚煤 第二篇采煤方法技术 层开采。 第四节水平分层和斜切分层采煤法的回采工艺和评价 一、回采工艺 当煤层厚度很大，分层工作面很长时，其工作面类似缓倾斜煤层的倾斜 分层工作面，因此工作面可采用采煤机。但由于受到煤层厚度的限制一般分 层工作面长度短，所以目前尚无合适的采煤机械。但有人提出为了适应大倾 角煤层分段放顶煤综采的需要研制短机身的采煤机。到目前为止，水平分层 和斜切分层工作面落煤主要是用打眼放炮的方法，个别情况下使用风镐落 煤。工作面采落的煤炭主要依靠人工装运，只是在一些长度大于 “ 的分 层工作面才使用小型刮板输送机或溜槽。 大倾角煤层水平分层和斜切分层工作面长度短，推进快，所以工作面的 矿压显现较一般长壁工作面缓和，工作面的控顶距一般都大于长壁工作面。 工作面的矿压显现还与煤层厚度有关，控顶距应随煤层厚度的变化而不同。 表 是我国一些矿井不同厚度的大倾角煤层采用水平分层采煤法时所用 的控顶距。 表 矿区名 煤层厚度 （） 工作面最小控顶距 （） 工作面最大控顶距 （） 工作面放顶步距 （） 淮南 ’’* ’ , ’“-* , -’“./ 萍乡’“.“*“ 由于在假顶下进行回采工作，所以工作面一般采用小进度多循环的方 式，一次推进度一般 “- , “。为了保持假顶的完整性，支架应该加密， 排距一般和一次推进度一致，不少矿区的柱距用 “-。工作面多用木支架。 由于溜眼运送材料不便，木支护材料消耗大，曾推广金属支柱和铰接顶梁。 根据工作面压力不大、推进快、支架移置频繁的特点，淮南矿区试验过一些 轻型支柱，如钢管支柱、塑料支柱等。支架布置方式，一般采用齐梁齐柱。 在工作面放顶线上常使用木垛，以使假顶受力均匀，保持完整，木垛间距一 ./第二篇采煤方法技术 般 “ 。 分层工作面的假顶关系到工作面的安全、产量、效率、回收率和成本， 应选好、铺好、管好假顶。此外，对悬露的煤层顶底板要注意维护，尤其在 煤层倾角小于 ’时，一般要采用专门支架。通常在顶板侧加设斜撑支柱， 在底板侧改用短柱和撑木。 上下分层工作面必须保持一定的错距。错距的大小根据上分层岩石垮落 达到稳定和上下分层回采工作互不影响的原则确定。一般 “ ，有的达 ，开滦矿区上下分层工作面煤壁错距为 。 二、水平分层和斜切分层采煤方法的评价 世纪 年代中期，几个矿井所达到主要技术经济指标见表 * 。 年代中后期个别矿井达到的主要技术经济指标见表 * 、 * ,。表 * 为 西窑煤矿采用留 , 煤皮作假顶的水平分层采煤法时的主要指标。表 * , 为 青山煤矿采用水平分层采煤法的主要指标，工作面采用金属摩擦支柱配合铰 接顶梁支护，竹笆作假顶。 表 * 矿 井 项 目 萍乡青山 煤矿 淮南李一 煤矿 开滦赵各庄 煤矿 靖远宝积山 煤矿 南岭关春 煤矿 分层工作面长度（） “ -. “ 同采的分层工作面个数 “ , “ “ , 分层采高（）..另留煤皮 ,.另留煤皮 .- 平均月进度（） “ , “ 月产量（/0）- “ “ , “ -.-- 回采工效（01工）.,..2.- 坑木消耗（1, 0） .,,-.,- 掘进率（1, 0） ,, 采区回采率（3）22-22 -,第二篇采煤方法技术 表 “ 顶 目单位数量 工作面长度’ 工作面采高’ 煤皮假顶厚’ 循环产量* ,’ 年推进度-,.’’ ’’ 直接工效 *-工 /0 / 月产量1*/2 2 工作面回采率30 2（包括顶煤） 坑木消耗 -0’*02 0/ 炸药消耗 14-0’*/ /0 雷管消耗个-0’*’’ 2,’ 表 “ 项 目单位数量 采 高 煤层倾角（5） , 工作面长度0/ 0 工作面日进度-6 工作面日产量*-60’ 0, 回采工效 *-工 , 雷管消耗个-0’*’’’ 2’’ 炸药消耗 14-0’*/’’ ’’2 坑木消耗 -0’* 竹笆消耗 -0’*’ ’ 水平分层和斜切分层采煤法对煤层厚度和倾角变化的适应性很强。分层 工作面倾角小，工作面内工人劳动条件和安全条件较好。当采用人工假顶 时，工作面和采区的回采率较高，但假顶材料消耗大。水平分层和斜切分层 工作面长度主要取决于煤层厚度。一般情况下煤层厚度不会很大，所以工作 面长度短，单产低，同时生产的工作面数目多，这些就导致了水平分层和切 分层采煤方法的严重缺点掘进率高，巷道维护工作量大，通风系统复杂、 0第二篇采煤方法技术 通风条件较差，特别是分层平巷单巷布置时通风条件更差。此外，运料困 难，工作面不易实现机械化、劳动效率低，并且煤层厚度愈小，这些缺点愈 突出。对厚度较小、赋存比较稳定的急倾斜煤层来说，此类方法已被伪斜柔 性掩护支架采煤法所取代。随着水平分段综采放顶煤采煤法和滑移顶梁液压 支架放顶煤采煤法的试验成功和逐步完善，水平分层和斜切分层采煤法的使 用范围将进一步缩小。目前，这类采煤方法，只是在赋存不稳定、厚度和倾 角变化较大的不规则大倾角厚及特厚煤层中还有较强的适应性。 “第二篇采煤方法技术 第八章仓储采煤法 第一节概述 仓储采煤法的本质，是利用煤层倾角大煤炭可以自溜的特点，将采落的 松散煤炭暂时分为两部分处理为了保持有一定的工作空间，一小部分（约 占采落煤体积的 “ ）即采落后因碎胀而多余的煤及时放出；而大 部分采落的松散煤炭暂时储存在仓房（已采空间）内，用以临时支撑已采空 间悬露的顶底板和作为工人进行落煤作业的立足点，这部分煤炭以后再有计 划地放出。 仓储采煤法是一种较早用于开采急倾斜薄及中厚煤层的方法。由于这种 方法对地质条件要求苛刻，回采不易机械化等，难以普遍应用，但是这种采 煤方法当地质条件适合时，可取得较好的技术经济效果，参见表 ’ 。 根据仓房布置和回采工作面推进方向的不同，仓储采煤法可以分为倾斜 条带仓储采煤法，伪斜走向长壁仓储采煤法和上山及放煤眼伪斜布置的仓储 采煤法等几种类型。 表 ’ 矿名采煤方法 煤层 倾角 （ *） 煤层 厚度 （） 工作面 单产 （,-月） 回采 工效 （,-工） 材料消耗 坑木 （ -. ,） 雷管 （发-. ,） 炸药 （/0-. ,） 永丰煤矿 倒台阶“ 12’32142’’ 仓储“ 12’“.2“244 南山煤矿 倒台阶.“ 12“3“2312’“““2“ 仓储.“ 123“2“21“4.1’21 第二节倾斜条带仓储采煤法 采用倾斜条带仓储采煤法，首先应将区段（或阶段）沿走向划分成为若 1.第二篇采煤方法技术 干倾斜条带。每个倾斜条带即为一个仓房。每个仓房内沿走向（为了便于通 风，一般将工作面布置成与走向成 “ “的伪斜状）布置一个采煤工作 面，该工作面仰斜推进。 仓房的尺寸，主要取决于顶板允许暴露的面积和时间，并与区段（阶 段）高度和回采工作面推进速度有关。一般根据对顶板情况的实际观测来确 定，以保持仓房在放煤（俗称“放仓” ）过程中顶底板不发生滑落为原则。 仓房的走向长度实际应用中 ’“，一般 ’“。仓房倾斜长度实际应 用中 ’ *“，一般 “ ,“。 一、巷道布置 按照是否共用区段平巷，巷道布置可分为单层布置和联合布置两种，现 主要应用区段平巷单层布置（不管是否共用采区上山） 。 根据仓房间是否留煤柱，倾斜条带仓储采煤法的巷道布置也可以分为两 种。 - 仓房间无煤柱的巷道布置 这种布置方式的两种实例如图 . / 所示，当区段运输平巷和区段回风 平巷掘到采区边界后，在采区边界处掘一上山眼（贯通上下两平巷）作为回 采第一个仓房的回风运料眼。在区段运输平巷倾斜的上方约 处开掘 铺助平巷。辅助平巷与区段运输平巷间每隔 用放煤眼贯通。放煤眼 上口扩成喇叭形，以便于放煤。此后，即可从辅助平巷沿仰斜方向开始第一 个仓房的回采工作（俗称“扩仓” ） 。随着回采工作面向上推进，在仓房进风 侧加打密集支柱（或框形棚）而间隔出一个上山眼。此上山眼在回采本仓房 时作进风和行人用，在回采下一仓房时作回风和运料用。在下一仓房回采 时，此上山眼的处理方法有两种。其一如图 . / 0 所示，随回采逐渐将回风 运料眼拆除，只保留仓房间用于隔离的密集支柱；其二如图 . / 1 所示，下 一仓房回采时，仍在工作面下方的采空区内维护回风运料上山眼，为工作面 增加一个安全出口。 - 仓房间留煤柱的巷道布置 这种布置方式与仓房间无煤柱的巷道布置方式的不同点是每个仓房都需 要提前准备出用作进风和行人的上山眼。此上山眼可单巷布置（图 . / 1） ， 也可以双巷布置（图 . / 0） 。 上山眼单巷布置时，在回采过程中沿倾斜每 , 左右掘联络巷将进风行 人眼与仓房工作面贯通。当回采下一个仓房时，此上山眼用作回风和运料。 ,第二篇采煤方法技术 上山眼双巷布置时，沿倾斜每 “ 左右也要用联络眼将两巷贯通。 仓房间煤柱的宽度根据煤层赋存条件确定，一般“，有的则为’“。 在区段运输平巷上方一般也要开掘辅助平巷。但是也有不掘辅助平巷 的，而采用从放煤眼上端沿伪斜方向与邻近的进风眼、回风眼贯通，然后即 向上回采。 仓房间无煤柱布置方式与仓房间留煤柱布置方式相比前者坑木消耗大 且煤层不能太厚；后者巷道掘进率高且煤炭损失量大，所以当煤层厚度不适 于采用密集支柱（或框形棚）或用密集支柱（或框形棚）不能有效地支撑顶 板，甚至给放仓造成困难时，才采用后者。 “叠仓”采煤法 区段平巷联合布置 虽然实际中主要应用的是区段平巷单层布置，但在急倾斜近距煤层中也 试验了区段平巷联合布置。这里主要介绍一种称为“叠仓”采煤法的实例， 其巷道布置如图 ’ 所示。共用的区段运输平巷和回风平巷均布置在上层 煤中。下部煤层的各仓口通过联络小石门与区段运输平巷贯通。两层煤均采 用仓间留煤柱的布置方式。上下两层煤的上山眼和仓间煤柱都是重叠布置。 下部煤层仓房内的上山眼通过联络反眼与共用回风平巷或上部煤层仓房内的 上山眼相贯通。 采掘顺序先掘下部煤层中的上山眼，后掘上部煤层的上山眼。上下重 叠的两个仓房内上山眼全部掘完才能开始回采。先采下部煤层的仓房，后采 上部煤层的仓房；上下两煤层中重叠的仓房不能同时回采，必须在沿走向相 邻的两个仓房中分别回采，且沿倾斜方向上要错开 *“ 以上。放仓时，先 放上层煤仓，后放下层煤仓。 本例采用打眼放炮落煤。为减少对煤层间岩层的震动，严格控制炮眼深 度（ , *-“）和装药量。上下煤层仓房内均采用带帽点柱支护。 对仓房回采试验的结果表明 （*）此法基本上是成功的； （）如将共用 运输平巷和回风平巷布置在下部煤层中，上层仓口通过穿层溜煤眼与共用运 输巷相通，并将仓房内的上山眼以小石门与共用回风平巷相连，效果将更 好。 二、回采工艺 每个仓房内布置一个采煤工作面，工作面沿煤层倾斜方向由下而上推 进。回采工作从辅助平巷开始。为便于工作面通风，工作面一般伪斜布置 （与走向成 *. .的夹角） 。回采工作面一般采用爆破落煤。为避免在局部 -第二篇采煤方法技术 图 “ 仓房间无煤柱的倾斜条带仓储采煤法巷道布置 “ 落煤后不维护回风运料眼的方式；“ 落煤后维护回风运料眼的方式； 、、’、、、* “ 仓房内放煤眼编号； “ 上山眼； “ 辅助平巷 凹陷处积聚瓦斯，回采中工作面要保持平直。当采用分段放炮时应采用从上 至下的顺序进行。由于工人是站在破落的碎煤上向上方煤壁打眼，为防止煤 壁片帮伤人，应使煤壁与水平面成 ,-. ,-的夹角。 当开采厚煤层时，如果是中硬或坚硬煤层，常将工作面靠近煤层底板布 置，随着工作面的推进再将顶煤挑落。若煤层松软，工作面靠近煤层顶板布 置，在回采过程中打底眼将底煤崩落。如渡口矿务局太平煤矿利用上述暂留 顶煤或底煤的方法，解决了大采高工作面回采作业的困难，在 ’ . / 厚的 急斜煤层中试验成功仓房间留煤柱的倾斜条带仓储采煤法。 放炮后，如有大块煤要及时砸碎，以防放仓时堵眼。工作面采落的煤炭 体积膨胀约 0 . ’,0。每次放炮后要及时放出因碎胀而多余的煤炭，以 保证工作面有 / 高的工作空间。为保持工作面储煤表面平整，放碎胀煤的 工作应严格控制，使各放煤眼均匀放煤。 回采工作面支护随煤层及其顶底板条件而异煤层及顶底板稳定时，工 **第二篇采煤方法技术 图 “ 仓房间留煤柱的倾斜条带式仓储采煤法的巷道布置 （） “ 双上山眼布置； （） “ 单上山眼布置； 、“、“ 分别为回采仓、待放仓、放煤仓； “ 区段运输平巷； “ 区段回风平巷； ’ “ 上山眼； “ 辅助平巷； “ 放煤眼；* “ 行人进风眼； “ 回采工作面； “ 大直径钻孔 作空间一般可以不支护；煤层及其顶底板不够稳定时，工作面需要支护，常 用的形式有点柱、木锚杆或密集支柱；若煤层松软易片帮，应靠煤壁打贴帮 柱并背好背板或打锚杆。 为避免采落的煤被压实及加快工作面推进，一般每班都采煤。 回采工作面收尾时，一般情况下工作面可直接与回风平巷采通。如果煤 层较厚、煤质松软，为避免放仓前回风巷坍塌造成上部采空区冒落矸石窜 入，可在距回风巷 , - 外停采。这样保留下来的煤柱通常在放仓时，由 于顶板压力的作用可自行垮落进入仓内。另外，为了提高回采率，有的矿在 采到回风巷时，还将回风巷上帮的煤柱采出 , ’-。 放仓工作应注意提高回采率和煤质（减少混矸） 。一方面要及时放仓， 以免仓房中碎煤被压实，造成放仓困难