急倾斜煤层的特点及采煤工艺.pdf

2 0 0 2年 6月 矿 业安 全 与 环保 第 2 9卷增刊 急 倾 斜 煤 层 的 特 点 及 采 煤 工 艺 孙渝 安顺 市煤炭工业局 ， 贵 州 鲁顺 5 6 1 0 0 0 摘要 舟绍了急倾斜煤层的开采条件及特点 关键词 急倾斜煤层 ； 开采； 条件； 特点 ； 工艺 中图分类号 T D 8 2 3 ． 2 1 3 文献标识码 C 1 急倾斜煤层开采条件及特点 1 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； { 2 由于煤层倾角大， 支架的支撑能力较小， 必 须充分考虑支架 的稳定性 ； 3 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； 4 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； 5 不仅煤层顶板会垮落，底板也会滑落。所 以， 在开采急倾斜近距离煤层群时， 除了开采下层会 影响上层以外 ， 开采上层也会影响下层 ； 6 由于垮落矸石从上向下滚落， 可对下部采空 区起充填作用 ， 所 以冒落带呈漏斗状 ； 7 采急倾斜煤层时， 对煤层 自然发火的防治比 较困难。当采空区已经发火时， 往往难以隔离处理， 尤其在开采下 区段时 ，上区段采空 区的火源会 冒落 到下 区段 ； 8 在急倾斜煤层中， 人员沿倾斜方向上下行走 不方便。 2 适于急倾斜煤层的开采工艺方法 2 ． 1 伪斜开采 伪斜开采可以克服急倾斜煤层开采中人员沿倾 斜方向上下行走不便 ， 以及煤岩块滑动滚落速度大 ， 容易伤人和冲倒支架 的缺点 ，而且利用了急倾斜煤 岩块可以自动下滑 ，便于煤炭 自} 留 运输和矸 石 自重 充填等有利因素 。因此 ，可 以取得 良好的技术经济 效果。利用 伪倾斜开采 的采煤工艺方法有伪斜柔性 收稿 日期 2 0 0 1 一 O 8一l 3 74 以及适于急倾斜煤层 的开采工艺方法。 文章编号 1 0 0 8 4 4 9 5 2 0 0 2 0 3 一0 0 7 4 0 l 掩护支架采煤工艺、 斜切分层采煤工艺、 斜坡法采煤 工艺、 伪斜工作面走向长壁矸石充填采煤工艺等。 2 ． 2 倒台阶工作面开采 这种开采的工作面由下向上依次拉开台阶工作 面， 回采工作即从此开始， 向着采区石门推进。工作 面从台阶上角沿台阶逐步向下采煤，煤沿工作面底 板自溜于运输平巷上方溜眼， 用漏斗装车运出。 工作 面要设置溜煤挡板防止煤溜人采空区。工作面支架 必须非常牢固， 它不仅要支撑顶底板， 防止其滑动， 还要能承受煤和矸石的冲击及作为工人操作时的脚 手架。 采用全部垮落法管理顶板时， 大体上与走向工 作面相同， 放顶可分段进行， 尽量缩短台阶面的控顶 距。 这种开采对煤层地质条件适应性强 ； 巷道布置简 单， 掘进率低； 便于分段平行作业； 通风系统简单； 回 采率高 。 适用于顶底板较稳 固， 煤 层厚为 0 ． 71 5 m的薄及 中厚煤层 。具体 的采煤工艺有工作面走 向 短壁矸石充填采煤工艺、 钻机采煤工艺、 斜坡爆破采 煤工艺等。 2 ． 3迭巷道采煤 该采煤方法以倾斜方向分段，折线式设上山伪 斜巷道， 每段内平巷每隔 2 0 ～ 3 0 m用山眼连通。落 煤采用放炮。 回采以后退式顺序撤除棚子， 然后将悬 空的顶煤采下， 并适当留下一些煤垛支撑顶底板。 煤 经溜煤眼溜至大巷装车。 一般而言， 迭巷道采煤就是 沿倾斜每隔一定距离， 沿走向开掘一些重叠巷道， 回 采从上分段边界后退式推进，上下分段同时回采时 必须保持一定的错距， 分段间距可视具体而定。 迭巷采煤回采率较高， 坑木消耗少， 比较安全。 适用于厚度 2 m以下 ， 倾角较大 3 0 。 以上 的煤层。 这种采煤的工艺方法有水平巷柱式爆破工艺 、局部 充填采煤工艺 、水平 分层采煤工艺 、无支护采煤工 艺 、 仓储采煤工艺等。 下转第 7 6页 维普资讯 2 0 0 2年 6月 矿 业 安全 与 环保 第 2 9卷增刊 r q d ／[ q一4 “ r r K d r PP r 1 3 式中d 一钻孔直径 ． m ； 圆周率； 卜钻孔 中的浆液压力 ， N ／ m ； P r r 处的浆液压力 ． I V , ／ 。 从式 3 中不难看出 ， 钻孔的最大渗透半径应为 Rq d ／ q一 4 “nK d p 4 3 注浆钻孔的布置确定 注浆钻孔 的布置 ， 在施工 当中尤为重要 ， 在已知 渗透半径的情况下，必须以最小的钻孔数使浆液覆 盖整个注浆区。因此． 钻孔的渗透部分必须有一部 分重叠 ， 且重叠的面积应保持最小 。 任选 3个钻孔为 例， 见图 4 。 图 4锚 注钻孔的布置 由图 4可知 dB “r r ／ 2 5 s 叮 r R 4一 R ／ 2 s i n a c o s a s i n l 3 c o s l3 s i n “ ／ c o s 6 对 S目 求导 S 口一 ／ 2 [ 2 s i n Z , a - ／ 2一q一 一 2 s i n * a ] 0 叮 r ／2一O I． 一 O I． d ， 同理 aB 所 以 ， aB 订／ 6 由此可知 D 、 ／ 3 月， 3 R ／ 2 ， 三花跟 布置 ． 如图 5所示 。 图 5 三花 眼布置示意 图 4 其他 注浆还需要控制浆液密度、 注浆压力等。 根据实 际工作可知注浆密度应控制在 2 2 0 0 2 8 0 0 k g ／ m 范围以内为宜。 注浆压力应以上述计算中取值而 定 在注浆机压力范围之内 。 责任编辑 吴 自立 上接第 7 4页 2 ． 4充填开采 充填开采 ， 无论是矸石 自重充填还是水砂充填， 都可以有效地控制煤层顶底板的移动量， 使上下层 的开采不致互相影响 ，保证急倾斜近距离煤层的正 常开采 ，还可以有效地解决急倾斜煤层开采的防火 困难问题。充填开采可以减轻冲击地压以及减轻地 表的槽形塌陷，对保护地面有利。充填开采便于布 置伪斜工作面，实现伪斜开采。具体的采煤工艺方 法有伪斜工作面走向长壁矸石充填采煤工艺、伪斜 仰斜工作面矸石充填采煤工艺、 类似于 V型工作面 水砂充填采煤工艺、 局部充填采煤工艺等。 2 ． 5 无支护无人开采 这种 开采技术 利用急倾斜煤层顶板 的正压力 小 ， 顶板比缓倾斜煤层难于垮落和煤炭可以自溜运 输的特点， 工作面不作支护， 人员在回采顺槽内进行 回采作业 ， 而不进入 回采空间内， 从而克服了煤岩块 滚落容易伤人和容易冲倒支架的缺点 ，以及工作面 内沿倾斜方向上下行走不便等缺点。 换句话说． 这种 开采方法， 是充分利用急倾斜煤层顶板的自撑能力， 可以维持一定的面积而不 冒落 ，将破落的煤炭运出 工作面的工艺极为简单 的方法 。 因而 ， 可 以有效安全 地开采急倾斜煤层 。这类采煤工艺包括巷道长壁爆 破采煤工艺 、 钢丝锯采煤工艺、 斜坡爆破采煤工艺 、 水平巷柱式爆破采煤工艺 、 水力采煤工艺、 深孔爆破 采煤工艺、 钻机采煤工艺 、 局部充填采煤工艺等。 2 ． 6短壁柱式开采 由于急倾斜煤层地质条件复杂 ，许多地方很难 采用长壁式采煤法 ， 而采用短壁柱式方法开采． 尤其 是无支护的无人开采法，可以较好地适应这种复杂 的条件， 而且可以简化采煤工艺， 提高回采作业的安 全性。 所以． 短壁柱式开采方法是开采急倾斜煤层较 为普遍的方法，其具体的采煤工艺包括无支护无人 采煤工艺 、 斜切分层采煤工艺、 水平分层采煤工艺 、 仓储采煤工艺 。 责任编辑 熊云威 维普资讯