倾斜分层下行垮落采煤法课件.pdf

采矿学电子教案采矿学电子教案采矿学电子教案采矿学电子教案 能源科学与工程学院能源科学与工程学院能源科学与工程学院能源科学与工程学院 采矿系采矿系采矿系采矿系20020020062006 6 6年年年年10101010月月月月 第十章倾斜分层下行垮落采煤法第十章倾斜分层下行垮落采煤法 倾斜分层倾斜分层将厚煤层分成若干与煤层层面相平行的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。分层，然后逐层开采。 开采顺序开采顺序下行式下行式 先采顶分层，依次按下行顺先采顶分层，依次按下行顺 序回采各分层，垮落法管理顶板，称倾斜分层下序回采各分层，垮落法管理顶板，称倾斜分层下 行垮落采煤法。行垮落采煤法。 倾斜分层下行垮落采煤法倾斜分层下行垮落采煤法 分层同采分层同采在同一区段范围内，上、下分层工作面在同一区段范围内，上、下分层工作面 错开一定距离同时采煤，称“分层同采”错开一定距离同时采煤，称“分层同采” 分层分采 分层分采 在同一区段范围内，采完一个分层后在同一区段范围内，采完一个分层后 再采下一个分层称“分层分采” 。再采下一个分层称“分层分采” 。 第一节倾斜分层走向长壁采煤法巷道布置第一节倾斜分层走向长壁采煤法巷道布置 及参数及参数 一、分层同采的采区巷道布置一、分层同采的采区巷道布置 条件厚煤层，分三层，赋存稳定，条件厚煤层，分三层，赋存稳定， 低沼气矿；沿倾斜划为3 低沼气矿；沿倾斜划为3 ∼ ∼ 5个区段5个区段 倾斜分层走向长壁采煤法倾斜分层走向长壁采煤法 分层厚度普采一般2m，最大2.4m分层厚度普采一般2m，最大2.4m 综采一般3m,最大3.5m综采一般3m,最大3.5m 9 8 15 13 12 7 l6 11 2 6 10 12 20 18 5 4 14 17 21 10 20 22 3 1 19 11 4 5 18 3 9 10 20 14 127 8 22 1 19 17 6 13 2 21 15 13 12 分分 层层 同同 采采 巷巷 道道 布布 置置 1、巷道、巷道名名称称 2 2、巷道布置、巷道布置特点特点 2、巷道布置、巷道布置特点特点 阶段运输大巷阶段运输大巷 1和 回风大巷和 回风大巷 2 均布置在距煤层均布置在距煤层15 ∼ ∼ 20m的底板岩石中。的底板岩石中。 各分层采用集中（共用）上山、集中（共用）区段各分层采用集中（共用）上山、集中（共用）区段 平巷平巷 联合联合布置布置方方式式之之一一 11 4 5 18 3 9 10 20 14 127 8 22 1 19 17 6 13 2 21 15 集中上山集中上山 轨上（5）和运上（4）均布置在距煤层15m 轨上（5）和运上（4）均布置在距煤层15m 左右的底板岩石中，左右的底板岩石中， 错距≮2m错距≮2m 位置运“上”在下，轨“上”在上位置运“上”在下，轨“上”在上 11 4 5 18 3 9 10 20 14 12 7 8 22 1 19 17 6 13 2 21 15 巷巷 道道 布布 置置 特特 点点 区段集中运输巷（10）布置在距煤层8区段集中运输巷（10）布置在距煤层8∼ ∼10m的10m的 底板岩石中。底板岩石中。 区段集中轨巷（9）提前在下区段顶分层回风区段集中轨巷（9）提前在下区段顶分层回风 巷位置开掘，超前（10）掘进，为（10）定向。巷位置开掘，超前（10）掘进，为（10）定向。 11 4 5 18 3 9 10 20 14 127 8 22 1 19 176 13 2 21 15 巷道布置巷道布置特点特点 从（从（9）每隔）每隔200m左右开（左右开（11）沟通各分层。）沟通各分层。 最后一个（最后一个（11）距采区边界约）距采区边界约200m 集中区段平巷与分层平巷间联系集中区段平巷与分层平巷间联系 （（10）） （（12 ）） 沟通各分层机巷（沟通各分层机巷（14、、20）） （（9）） （（11）） 沟通各分层机巷（沟通各分层机巷（14、、20）） 从最后一个（从最后一个（12）反向掘（）反向掘（14）至采区边界）至采区边界 从最后一个（从最后一个（13）反向掘（）反向掘（15）至采区边界）至采区边界 9 13 12 11 10 131313 10 9 14 11 12 3、顶分层采面回采巷道、顶分层采面回采巷道 顶分层（顶分层（14）、（）、（15）超）超 前采面两个（前采面两个（12）掘进。）掘进。 （（14）） 开切眼开切眼（（15）） 顶分层工作面。顶分层工作面。9 13 12 11 10 131313 11 9 10 14 12 13 2 15 4、、I 区段采煤区段采煤 i、利用总回风巷（、利用总回风巷（2）作为轨道集中巷，每隔）作为轨道集中巷，每隔200m左左 右开掘区段回风小石门（右开掘区段回风小石门（13）沟通各分层风巷。（如）沟通各分层风巷。（如 采用采区小风井，则另开集中岩石巷）。采用采区小风井，则另开集中岩石巷）。 ii、从（10）每隔200 ii、从（10）每隔200 ∼ ∼ 400m （一台刮板运输机有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。（12）距采区边界约200m。 9 13 12 11 10 131313 10 9 14 11 12 5、分层同采时、分层同采时集中集中 轨轨道巷道巷（（9））作作用用 服务于各（顶、中、底）分层之辅助运输。服务于各（顶、中、底）分层之辅助运输。 探清煤层走向变化，为（10）定向；探清煤层走向变化，为（10）定向； 满足顶分层超前平巷施工定向和泄水；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，利用（9）掘二、三分层超前运输机巷， 掘进掘进煤煤由（12）由（12）10）运出；10）运出； 物料物料由（9）由（9）（11）。采掘无干挠。（11）。采掘无干挠。 缩短区段准备时间，利于接替缩短区段准备时间，利于接替 10 9 14 11 12 6、、联络眼（联络眼（11））的开的开掘方掘方法法 问题 顶分层与中、底分层的联络眼间距相同否问题 顶分层与中、底分层的联络眼间距相同否 间距相同间距相同 如何布置如何布置 i、 顶分层、 顶分层 11沿煤层顶板开掘，每沿煤层顶板开掘，每200m 一个，一个， 沟通（沟通（14）） ii、 二、三分层ii、 二、三分层（11）下口不动，上段向下（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（超前卧底，形成斜巷，分别沟通二、三分层机巷（超前 平巷），形成系统。平巷），形成系统。 10 9 14 11 12 9 13 12 11 10 131313 9 8 15 13 12 7 l6 11 2 6 10 12 20 18 5 4 17 21 10 20 22 3 1 19 11 4 5 18 3 9 10 20 14 127 8 22 1 19 17 6 13 2 21 15 13 1214 分分 层层 同同 采采 7、第、第二二区段开采区段开采 第一区段采完后第一区段采完后 （（9）作为下区段顶分层回风巷，）作为下区段顶分层回风巷， （（10）作为集中轨巷。）作为集中轨巷。 更换运输设备。更换运输设备。 9 13 12 11 10 131313 11 4 5 18 9 10 20 14 12 7 8 17 6 13 2 21 15 8、区段、区段集中集中巷与上巷与上山间联络山间联络 （（10）） （（18）） 运上（运上（4）） （（9）） （（7）） 轨上（轨上（5）） 可知分层同采，必须有 可知分层同采，必须有 共用区段集中机巷；共用区段集中机巷； 共用区段集中轨巷。共用区段集中轨巷。 8 7 18 5 4 14 10 （二）（二）巷道巷道掘进和掘进和工作面工作面接替接替 1、生产中，随分层工作面推进，继续掘上分1、生产中，随分层工作面推进，继续掘上分 层超前运输和回风平巷，超前距保持两个溜层超前运输和回风平巷，超前距保持两个溜 煤眼与之相通煤眼与之相通 9 13 12 11 10 131313 巷道巷道掘进和掘进和工作面工作面接替接替 2、中分层准备2、中分层准备 （（1） 上分层工作面采过第一个溜煤眼之后，） 上分层工作面采过第一个溜煤眼之后， 再准备中分层。再准备中分层。 自（9）自（9）（11）在假顶下，反向掘（20）开切（11）在假顶下，反向掘（20）开切 眼，自（2）眼，自（2） （13）（13） （21）（21） 9 8 15 13 12 7 l6 11 2 6 10 12 20 18 5 4 14 17 21 10 20 13 12 巷道巷道掘进掘进 中分层采时，准备底分层。中分层采时，准备底分层。 第一区段底分层采完之前，要准备第二区第一区段底分层采完之前，要准备第二区 段顶分层。段顶分层。 9 13 12 11 10 131313 二二、分层同采、分层同采评价评价 2）缩短了准备时间，利于接替；2）缩短了准备时间，利于接替； 3）分层回采巷道超前掘进，维护长度及时间短，维3）分层回采巷道超前掘进，维护长度及时间短，维 护费用低；护费用低； 4）集中巷集中运煤，系统集中简单，占用设备少；）集中巷集中运煤，系统集中简单，占用设备少； 5）利于假顶防腐和防止煤的自燃发火。）利于假顶防腐和防止煤的自燃发火。 9 8 15 13 12 7 l6 11 2 6 10 12 20 18 5 4 14 17 21 10 20 13 12 1、、优优点点 1））上下分层同采，上下分层同采，增产潜力增产潜力 大大，区段内，区段内集中集中生产生产；； 分层同采分层同采评价评价 2、缺点2、缺点 1）1）岩石岩石工工程量程量大大（设区段集中平巷及联络巷）（设区段集中平巷及联络巷） 2）生产系统复杂。2）生产系统复杂。 3）单工作面能力不易发挥。3）单工作面能力不易发挥。 4）初期准备时间长。4）初期准备时间长。 9 8 15 13 12 7 l6 11 2 6 10 12 20 18 5 4 14 17 21 10 20 13 12 三、分层同采的三、分层同采的适适用用条件条件 随着机械化水平提高，综采放顶煤出现，以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，缺条件改善，分层同采的优点已逐渐弱化，缺 点（点（岩石岩石工工程量程量大大、、生产生产系系统复杂统复杂）已日趋）已日趋 明显，分层同采渐少用。明显，分层同采渐少用。 技术发展趋势技术发展趋势 （（1）多采用分层分采；）多采用分层分采； （（2）“放顶煤”）“放顶煤” （（3）大采高）大采高 四四、分层同采的参数、分层同采的参数 1、倾斜分层厚度、倾斜分层厚度 分层厚度分层厚度 普采一般2m，最大2.4m普采一般2m，最大2.4m 综采一般3m,最大3.5m综采一般3m,最大3.5m 2、工作面长度、工作面长度150∼ ∼200m；； 3、分层同采的合理错距以覆岩稳定为原、分层同采的合理错距以覆岩稳定为原 则，则，3～～4个月后。个月后。 五五、分层分采的采区巷道布置、分层分采的采区巷道布置 分层分层 分采分采 时，时， 不设不设 区段区段 集中集中 平巷。平巷。 2 第第二二节 倾斜分层长壁采煤法采煤工节 倾斜分层长壁采煤法采煤工艺艺特点特点 一、顶分层回采工一、顶分层回采工艺艺特点特点 顶分层增加了为下分层铺设人工假顶或形成顶分层增加了为下分层铺设人工假顶或形成 再生顶板的工作再生顶板的工作 顶板顶板 煤层原生顶板煤层原生顶板 顶分层采煤工作面顶分层采煤工作面 | 工艺同中厚煤层工艺工艺同中厚煤层工艺 底板底板 煤层（二分层） 铺假顶或形成再煤层（二分层） 铺假顶或形成再 生顶板（下分层用）生顶板（下分层用） 1 1、、人人工工假假顶顶 1竹笆、荆笆假顶1竹笆、荆笆假顶 竹笆竹笆宽0.7 宽0.7 ∼ ∼ 1.0m，长2.2 1.0m，长2.2 ∼ ∼ 2.4m，2.4m， 竹片或细竹用铁丝编成。竹片或细竹用铁丝编成。 荆笆荆笆宽宽0.9 ∼ ∼ 1.0m，长，长2.2 ∼ ∼ 2.4m，用细，用细 铁丝编成。铁丝编成。 底底梁梁半圆木或厚木板。半圆木或厚木板。 竹笆竹笆、、荆笆荆笆假假顶顶铺设铺设 铺设铺设 底梁与煤壁呈底梁与煤壁呈45 ∼ ∼ 60布置，将竹笆放布置，将竹笆放 在底梁上，每片间搭在底梁上，每片间搭 接，用铁丝联好。腐接，用铁丝联好。腐 朽期为朽期为6 ∼ ∼ 8月。月。 垮落矸石胶结性能好垮落矸石胶结性能好 时可不铺底梁。时可不铺底梁。 1 52 6 3 4 1 2 4 2））金属网金属网假假顶顶 金属网金属网假假顶顶 金属网金属网假假顶一般顶一般用用12 ∼ ∼ 14镀锌铁丝编织而镀锌铁丝编织而成。成。 网网边用边用8∼ ∼ 10铁丝编铁丝编成。成。网孔网孔20 ∼ ∼25mm 网孔网孔形形状状正正方方形形（（经纬网经纬网））、、菱菱形形、、蜂窝蜂窝形形。。 菱菱形形网网承承力力好好，，延延展展性好性好，，寿命寿命长，长，广泛应广泛应 用用。。 3））塑塑料料网网假假顶顶 塑塑料料网网假假顶顶聚丙稀树脂制成的塑料编织而成。聚丙稀树脂制成的塑料编织而成。 规格网带宽规格网带宽13 ∼ ∼ 16mm，，5 ∼ ∼ 6m 0.9m或或 2.0 0.9mm，网孔，网孔15mm 塑料网无毒、无味，阻燃，抗静电，重量轻，塑料网无毒、无味，阻燃，抗静电，重量轻， 柔性大，耐腐蚀等。柔性大，耐腐蚀等。 强度高，寿命长；抗剪性能差；强度高，寿命长；抗剪性能差；延延展展性性大大，易，易 形成网兜。形成网兜。 4））人人工工假假顶顶铺设方铺设方法 法 铺顶网铺顶网 铺底网铺底网 手工手工 机械机械 3 1 2 4 5 2 3 1 2 3 1 铺铺顶顶网网优优点点 利于改善工作面顶板管理。铺一次网可利于改善工作面顶板管理。铺一次网可 为上、下分层服务。刚割过煤后，及时为上、下分层服务。刚割过煤后，及时 移架铺网，及时支护。移架铺网，及时支护。 提高煤质。提高煤质。 提高煤炭采出率。采面浮煤在金属网下，提高煤炭采出率。采面浮煤在金属网下， 采下分层时，一并采出。采下分层时，一并采出。 简化采煤工艺，提高效率。简化采煤工艺，提高效率。 2 2、再、再生生顶板顶板 煤层的顶板为页岩或含泥质成份较高的岩层，煤层的顶板为页岩或含泥质成份较高的岩层， 冒落后注水或注泥浆，在上覆岩层重压下能冒落后注水或注泥浆，在上覆岩层重压下能 形成再生顶板。一般形成再生顶板。一般4 ∼ ∼ 6个月胶结形成。个月胶结形成。 二二、、假假顶下回采工顶下回采工艺艺特点特点 1 1、、假假顶下顶下支护支护及顶及顶网网管理管理 假顶下回采，顶板是已垮落的碎石，基本假顶下回采，顶板是已垮落的碎石，基本 顶周期来压不明显，顶板压力 较顶分层小。顶周期来压不明显，顶板压力 较顶分层小。 顶板管理的关键是护好破碎顶板。顶板管理的关键是护好破碎顶板。 假假顶下回采工顶下回采工艺艺特点特点 护好破碎顶板技术措施 护好破碎顶板技术措施 1）浅截深采煤机；）浅截深采煤机； 2）滚筒距网）滚筒距网 100mm；； 3）及时支护；）及时支护； 4）普采面）普采面 a、采用正倒悬臂错梁直线柱布置；、采用正倒悬臂错梁直线柱布置； b、割煤后及时挂梁，支贴帮柱；、割煤后及时挂梁，支贴帮柱； c、、π π型钢梁护顶。型钢梁护顶。 假假顶下回采工顶下回采工艺艺特点特点 π π 型型 钢钢 梁梁 护护 顶顶 0.60.60.10.6 3.1 0.3 5） 综采面） 综采面 掩护式支架，或支撑掩护式支架。掩护式支架，或支撑掩护式支架。 假假顶下回采工顶下回采工艺艺特点特点 2 2、、 假假顶下的顶下的放放顶工顶工艺艺 单体支柱采面单体支柱采面 无密集放顶。无密集放顶。 假顶下易拉斜歪支柱、推垮采面，必须设假顶下易拉斜歪支柱、推垮采面，必须设 抬棚，或打斜撑柱。（戗柱）抬棚，或打斜撑柱。（戗柱） 假假顶下回采工顶下回采工艺艺特点特点 三、分层开采的矿三、分层开采的矿压压显现显现特点特点 第一分层同单一长壁开采第一分层同单一长壁开采 以下分层人工假顶、再生顶板、煤皮、夹矸以下分层人工假顶、再生顶板、煤皮、夹矸 顶板是已垮落的碎石，顶板管理困难。顶板是已垮落的碎石，顶板管理困难。 回采巷道已受开采影响，开掘在假顶或煤体下，回采巷道已受开采影响，开掘在假顶或煤体下， 维护困难维护困难 分层开采的矿分层开采的矿压压显现显现特点特点 基本顶来压显现减弱基本顶来压显现减弱 工作面支柱载荷一般较小工作面支柱载荷一般较小 工作面顶底板移近量加变大工作面顶底板移近量加变大 采场容易出现网下漏垮或推垮型冒顶采场容易出现网下漏垮或推垮型冒顶 巷道受多次开采影响，维护困难巷道受多次开采影响，维护困难 四四、、评价评价 优点优点 1）有效解决中倾斜以下厚煤层开采时顶板）有效解决中倾斜以下厚煤层开采时顶板 支护和采空区处理问题；顶分层以下各分支护和采空区处理问题；顶分层以下各分 层矿压显现缓和。层矿压显现缓和。 2）安全；）安全； 3）采出率高。）采出率高。 缺缺点点 1）铺假顶工作量大；）铺假顶工作量大； 2）巷道维护较困难；）巷道维护较困难； 3）掘进巷道多；）掘进巷道多； 4）工作面接替较复杂；）工作面接替较复杂； 3）生产组织管理工作较复杂；）生产组织管理工作较复杂； 4）开采易自燃煤层，防自燃的难度大。）开采易自燃煤层，防自燃的难度大。 评价评价 五五、、适适用用条件条件 煤层顶板不太坚硬，易于垮落、直接顶有一煤层顶板不太坚硬，易于垮落、直接顶有一 定厚度的缓、中倾斜厚煤层，且不能或不宜定厚度的缓、中倾斜厚煤层，且不能或不宜 采用放顶煤开采。采用放顶煤开采。 在上世纪80年代，倾斜分层开采的产量占到在上世纪80年代，倾斜分层开采的产量占到 3030以上。以上。 1990年，分层开采的产量占到年，分层开采的产量占到28.1。。 目前占到目前占到15∼ ∼20。。 六六、、问题问题（（作作业业）（）（讨论讨论）） 厚煤层底板下方厚煤层底板下方20m处有一薄及中厚煤层，处有一薄及中厚煤层， 该煤层和顶底板均稳定。该煤层和顶底板均稳定。 1、设计分层分采的采区巷道布置方案、设计分层分采的采区巷道布置方案 画图并附文字说明；画图并附文字说明； 2、说明上、下区段过渡期如何独立通风，、说明上、下区段过渡期如何独立通风， （可设采区回风井）（可设采区回风井） 2 I 1 2 3 4 5 6 7 8 11 12 13 14 15 16 17 18 21 1 3 4 5 6 7 8 9 10 10 11 13 15 1617 18 19 19 20 21 I 23 24 78 11 10 12 18 22 8 18 II