采煤方法概念及分类.doc

第七章 采煤方法概念及分类 （书上第二章） 7.1采煤方法的概念 任何一种采煤方法均包括二项主要内容采煤系统、回采工艺。 1、采场直接大量采取煤炭的场所称采场；也叫采煤工作面，采煤礃子面。 2、回采工作面采场内进行回采的煤壁称回采工作面。一般通俗称采场为回采工作面。 3、回采工作在采场内，为采出煤炭所进行的一系列工作。由5个字组成破、装、运（采煤过程）、支、控（顶板管理）。 4、辅助工作为正常完成回采工作面的工作而需要做的辅助工作或服务工作。如移溜、洒水、灌浆、端头支护、通风、运料、顺槽支护、工作面标准化管理的工作等。 5、回采工艺在回采工作面，按照一定顺序完成各项回采工作的方法及其配合，称为回采工艺；煤层自然条件不同，采用机械不同，完成这些工序的方法就不同，在进行的时间、顺序、空间上都有一定的规律。 6、回采工艺过程在一定时间内，按照一定顺序完成回采工作各项工序的过程称回采工艺过程。 7、采煤系统回采巷道与采场的回采工作在时间上的配合和空间上的相互关系称回采巷道布置系统，也叫采煤系统。 8、采煤方法采煤系统与回采工艺的组合。新的设备具有新的回采工艺，要求有新的采煤系统。采煤系统又会促进回采工艺的改造，互相影响。 7.2采煤方法的分类及应用情况 我国幅源辽阔，地质条件差异很大，各种各样的采煤方法很多。见表2-1，根据其特点，分成各种类型，见图2-1。 一、壁式体系采煤法 以长壁工作面为主，占95以上的产量。 1、薄及中厚煤层单一长壁的采煤方法 一次采全高，整层开采。图2-2，走向长壁（分成区段、片盘斜井，分段式）55.91（96年）（图2-2 a） 采煤方法 旱采 水采 壁式体系 柱式体系 房式 倾斜短壁式 走向短壁式 房柱式 整层开采 整层开采 掩护支架 水平分层 单一长壁 倾斜分层 放顶煤 水平分段放顶煤 斜切分层 分层开采 垮落 倾斜长壁 走向长壁 刀柱 下行垮落 倾斜长壁 走向长壁 上行充填 柱式体系 整层开采 倾斜长壁（分带式，＜12，仰斜、俯斜）（图2-2b、c）。 顶板管理用全部垮落。若坚硬，可强制放顶，高压注水等。若效果不理想，可采用刀柱式1.66（图2-3）。此种方法占总产量的53.34，其中，单一走 表2-1 我国常用的主要采煤方法及其特征 序号 采煤方法 体系 整层与分层 推进方向 采空区处理 采煤工艺 适应煤层基本条件 96年产量比重 1 单一走向长壁 壁式 整层 走向 垮落 综普炮 薄及中厚煤层 43.16 2 单一倾斜长壁 壁式 整层 走向 垮落 综普炮 缓斜薄及中厚煤层 8.65 3 刀柱式 壁式 整层 走向或倾向 刀柱 普炮 薄及中厚煤层，顶板坚硬 1.66 4 大采高一次采全厚 壁式 整层 走向或倾向 垮落 综采 缓斜厚煤层 2.44 5 放顶煤采煤法 壁式 整层 走向 垮落 综采 缓斜厚煤层 12.29 6 倾斜分层长壁采煤法 壁式 分层 走向为主 垮落为主 综普炮 缓斜、倾斜厚及特厚煤层 24.79 7 水平、斜切分层下行垮落 壁式 分层 走向 垮落 炮采 急倾斜煤层 0.30 8 水平分层放顶煤 壁式 分层 走向 垮落 炮采为主 急倾斜特厚煤层 9 掩护支架采煤法 壁式 整层 走向 垮落 炮采 急倾斜煤层为主 0.77 10 水力采煤法 柱式 整层 走向或倾向 垮落 水采 不稳定或急倾斜煤层 1.38 11 柱式体系采煤法 柱式 整层 走向或倾向 垮落 炮采 非正规条件回收煤柱 1.82 向、单一倾斜、刀柱式、厚煤层大采高一次采全厚采煤法为43.16、8.65、1.66、2.44。 2、厚煤层分层开采的采煤 方法 煤厚，一次采不了， 分成若干层，一次次回采。 1）、倾斜分层（图2-4a ） 2）、水平分层（急倾斜厚 煤层（M＞10m）（图2-4b ） 3）、斜切分层 （急倾斜厚 煤层（M＞10m）（图2-4c ） 一般采用下行垮落方法。 3、厚煤层整层开采 1）、4.5m以下一次采全高 （大采高） 2）、10m以下一次采全高， 放顶煤。 3）、4.0～6.0m急倾斜， 55～65，采用伪倾斜柔性掩护式支架采煤。书上8.2。 4）、25m以上的厚煤层，可采用分段放顶煤；书上8.4。 二、柱式体系采煤法 国内用的较少，占产量3～4（书上第九章）。（图2-5 ） 三、其它 水力采煤，书上第二十四章。 总结 ＜12，占57.32；＜25，占87.39；25～45，占8.88；＞45占3.73。 第八章 采区巷道的布置形式及分析 构成完整的采准系统，才能采煤。因此，需要在开拓巷道的基础上，再开一系列准备巷道和回采巷道。保证运输、通风、行人、排水等。 采区巷道的布置形式有许多种，根据不同的地质条件，可采用不同的形式。 8.1倾斜、缓倾斜走向长壁的采区巷道布置方式 对于单一煤层，单一厚煤层、煤层群可有三种基本形式单层、联合倾斜分层。见图11-2。 （利用CAI课件中的图和动画结合书上的图，进行讲解） 一、单层准备方式（书上4.1） 采用分层大巷时，一定是单层布置书上图4-1，图5-1）。图4-1中，是用石门贯穿各煤层，此煤是单一的薄及中厚煤层或一次采全高的厚煤层（包括放顶煤，书上第七章）。 1、准备过程已有的巷道，后准备的巷道，图4-1巷道交汇处，局扇等。 2、生产系统1）煤、2）料、3）、风、4）、掘进煤；5）、供电；6）、供水； 3、巷道类型回采巷道，准备巷道。 1）、为整个采区服务的巷道运、轨上山，通风、行人、采区上中下部车场、煤仓、绞车房、变电所等； 2）、连接巷道下部车场（上山与大巷），上部车场（上山与回风石门），中部车场（上山与区段平巷）。 3）、安装机电设备的硐室绞车房、变电所； 4）、联络巷； 二、单一厚煤层倾斜分层准备方式（书上5.1） 煤层较厚，不能一次采完，而需要分层，大多数采用下行全部垮落法，少数用上行充填法。在下行分层采煤过程中，层间需铺设假顶（人工假顶）。 1、准备过程分成3～5个区段，省略符，有区段集中平巷。掘进时先底后上，最后到开切眼，利用集中平巷搞超前掘进； 2、生产系统1）、煤；2）、料；3）、风；4）、矸； 通风系统中，第二区段的通风见图5-2。 三、煤层群单层准备方式（书上11.2） 采区石门贯穿的各个煤层均单独布置采区上山、车场、装车站。（图11-3）。区内的布置情况见图4-1。 四、多煤层联合准备方式 在大巷采用集中大巷或分组集中大巷的布置时，集中一部分煤层采用一组上山（下山）来开采。图11-4，就是一个典型的例子。 1、准备过程； 2、生产系统。（讲到通风系统时，对下区段回采时的回风或上下区段同时回采时的回风问题，讲解细，用到图11-5） 五、煤层群分组集中采区联合准备方式 煤层群组用一组大巷开拓，但组内可能分成几个分组，一个分组内联合，形成独立的生产系统，如图11-6，可以看成是两个采区； 1、图11-7 通风上山在m12b层中， m5、m7、、m8、、m9上组，有区段集中平巷，16、17； m11、m12a、m12b下组，有区段集中平巷，19，18； m5、m7、、m8、、m9叫集中平巷联合；上山服务所有煤层的叫集中上山联合。 （联合集中（或分组集中）大巷，集中上山，集中平巷三种联合；） 2、图11-8。 分两组，各组有集中平巷，进风、回风、运煤，两组各自独立，只有运料共用巷道，叫集中上山联合。 这两个例子是工作面产量偏低的情况下采用的，可布置多个工作面，增大采区生产能力（采区集中）。 若工作面单产高，此种布置就不适用了（现场多用，你们的毕业设计可能用不上）。 8.2倾斜、缓倾斜走向长壁采区巷道布置的分析 一、区段平巷的布置（书上4.2） 1、区段参数区段斜长及区段走向长度 1）、区段斜长回采工作面长度，区段煤柱宽度和上下两巷宽度之和。 工作面长综采工艺，不小于160m；普采工艺，薄煤层，不小于120m，中厚煤层，不小于140m；炮采工艺，80～150m； 煤柱宽度，8～15m； 平巷宽普、炮采，2.5～3.0m，综采4.0～4.5m； 2）、区段走向长就是采区走向长，一翼的长度约为工作面的推进长度； 一翼长综采时，当采高大于3.2m或小于1.4m时，不小于1000m；采高在1.4～3.2m之间，不小于1200m；普采时，不小于700m；炮采时，420～540m；采区走向长，分为单翼、双翼。以后会讲到。 2、区段平巷的坡度和方向 平巷，实则不平，有5‰～10‰的坡度，这是由于煤层起伏造成的； 1）、普采面区段平巷 （1）、轨道平巷也叫回风平巷，回风顺槽，上巷等。铺设轨道，负责辅助运输工作，运送材料、设备、矸石等。 （2）、运输平巷进风平巷，进风顺槽，下巷。运煤。用刮板运输机（溜子）、皮带。 运输平巷要求要直，坡度无多大限制。但取直时，坡度有变化。可以折直，但工作面长度不等。图4-3。 轨道要求平，可能会弯曲，使工作面不能保持恒长。一般采用折直方式。巷道掘进时，要求平时，按巷道的腰线掘进，转弯；而要求直时，按巷道的中线掘进。 两巷同时掘进，轨道巷先掘进，为运输巷定向。 2）、综采面区段平巷 要求工作面长度稳定，上下顺槽都应平行，需直或折直，但存在低洼处。有积水、提料问题。图4-2。 3、区段平巷的单巷与双巷布置 1）、普采用双巷时轨道巷超前，探煤，为运输巷探路，便于排水，运料。瓦斯大时，有利于通风。但维护时间长。 适用煤层条件简单，水、瓦斯小，可用单巷。扒皮式回采时，可考虑双巷。 2）、综采要求上下顺槽平行，不用探煤，只按中线掘进。另外，断面要大，双巷不利于维护，常用单巷。图4-4。 当矿井瓦斯大时，需要预先抽放瓦斯或进行采空区抽放瓦斯，则在上顺槽布置双巷道，进行抽放工作。图4-5。 4、单、双工作面布置 一般是单工作面。当倾角较小时，＜15，可以采用双工作面，即对拉工作面。 特点 1）、一般中间巷进风，运煤。下面向上运煤，有下行风。下面短一些。 2）、两边巷道铺轨，为上、下两面运料服务。 3）、上、下两面有错距，相错5.0m，中间有木垛维护。如图4-6； 4）、对拉面一般不 用综采。（目前不是） 5、工作面回采顺序 后退式、前进式、往复 式、旋转式。 6、无煤柱护巷 沿空留巷、沿空送巷。 1）、沿空留巷采 高小于2.5m的煤层可用， 需巷旁维护。充填矸石 带、木垛，密集支柱混凝 土预制块，石膏充填。 2）、沿空送巷任意 采高，一般用于非放顶煤。完全留窄小煤柱。一般上区段冒落稳定后，才掘下区段巷，一般4～6个月。图4-9。特殊时，10个月，所以有时要用跳采方式。图4-8。 7、采场通风与回采巷道布置U、Z、Y、H、W。图4-10。 8、受构造影响的区段平巷布置。断层图4-11，利用断层自然划分区段； 陷落柱图4-12，新开切眼，搬家，穿过构造。 二、分层平巷的布置方式（书上5.2） 根据煤层倾角的不同，从有利于掘进和维护的原则出发，有三种布置形式立、斜、平（垂直式、倾斜式、水平式）。图5-3 1、倾斜式 煤层倾角10＜＜15～20，多采用。 a内错式煤柱呈正梯形，工作面越来越短，在网下掘进，错半或一个巷宽。 b外错式煤柱呈倒梯形。 c平方式。 2、水平式 ＞20～15。行人、运料方便，下分层运输平巷易维护。 3、垂直式（重叠式）＜10，最好。面长一致，压力小。 三、区段集中巷 1、定义为一个区段或两个区段服务的煤层或岩石平巷叫集中平巷。运煤的叫集中运煤平巷，运料的叫轨道集中平巷。 2、作用有利于超前掘进，多面同时生产。 3、布置方式 1）、一煤一岩（实际上是三条，图5-1，9、10、2、） 2）、机轨合一（二条）图11－4。图5-4。 3）、二岩（三条），很少用。 4、布置位置避开承压区，图5-5。有垂直距离，有水平平易距离。 有支承压力传递角，图5-6。25～55，软大，硬小。压力大，大。h8～12m。 5、集中平巷与分层平巷的联系（联合开采）。 一般地，运输平巷与集中平巷用立、斜形式，轨道平巷与集中平巷用斜、平形式。图5-7为厚煤层集中平巷与分层平巷的联系方式。 图13-1、图13-2、图13-3、图13-4、图13-5为煤层群联合布置时的集中平巷与分层平巷的联系方式。 1）、分煤层平巷用外错式 2）、分层平巷用内错式 3）、分层平巷用水平式 4）、分层平巷用垂直式 四、厚煤层上下分层同采时上下工作面错距 1、老顶来压强烈，长； 2、黄泥薄浆需脱水，长； 3、采用再生顶板，长；否则，短。 对于上下层联合开采，其间距参见图12-1，XminHctg＋L＋b，（m），分层开采有H，厚煤层分层开采H0。 五、跨上山开采 从一侧跨过上山，到另一侧，必须用无煤柱开采（采用留巷、掘巷）。 1、优点 1）、减少煤损； 2）、增加推进距离； 3）、采区上山处于采空区下方， 压力小；图5-8。 4）、减少自燃的可能性； 2、要求 1）、底板岩石上山应距煤层距离 多于10m； 2）、避免两侧工作面同时到达上 山处，应有一段时间间隔； 3）、停采线需跨过上山20m以外 （或一直到采区另一边界）； 4）、不留区段煤柱，利于上山维护； 5）、采用集中平巷或边界上山； 6）、当上山间隔500～800m时，可采用连续回采。 图5-9为跨上山后的生产系统，图5-10为无区段岩石集中巷道时跨采时的生产系统（连续跨上山）。 六、采区上山、下山的布置（包括盘区）。（书上13.2） 1、位置的选择 1）、走向方向中间或边界。 （1）、中间运、轨都在中间，叫双翼采区。如果有一个边界通风上山，也叫双翼采区。 （2）、边界运轨都在边界（或一侧），叫单翼上山。主要原因是由于自然条件限制，或采区走向长度太短，用两翼开采时推进长度太小而选用的。 分为前上山和后上山两种。上山靠近井筒（工业广场），叫后上山；否则叫前上山。（哪一个好）。 2）、层位 可选择在煤层底板，煤层顶板，煤层中，煤层群中的煤层间以及穿层。 （1）、煤层上山 a、优点掘进易，费用低，速度快，探煤（瓦斯、水、自燃情况）。 b、缺点采动影响大，维护难，图13-6，相对于岩石上山采用无煤柱开采情况下，煤损大，自燃。 c、适用 i）、单一薄及中厚煤层，服务年限短。（图4-1） ii）、只有两个分层的单一厚煤层，煤中硬，顶底板较稳定； iii）、联合布置时，最下层是维护条件好的薄及中厚煤层图11-6。 Iv）、为部分煤层服务或维护时间短的专用通风、运煤上山（图11-7中9通风上山，图11-8中3，回风上山）。 （2）、岩石上山维护容易，掘进费用高，联络巷工程量大，服务年限长时采用。 （3）、层位与坡度 a、层位一般在最底层煤中或最底层的底板岩石中，距煤层的法线距离为10～15m（有时有集中巷时为20m）。特殊情况，如底板有含水量大的含水层，瓦斯突出层，可布置在顶层（煤）岩中。 b、坡度适应运输设备，有时，为适应设备，需穿层或伪斜（急倾斜）。 皮带＜16，刮板，＜25，自溜，30～35（铸石）。20（搪瓷），串车，10＜＜20，单轨吊35以下，无极绳＜10。 2、上山数目及其相对位置 1）、数目至少两条。进、回风；运煤、料；特殊可增加上山。 其条件是 （1）、生产能力大 （2）、生产能力较大，而瓦斯大，特别是下山采区（通风、排水）。 （3）、大生产能力的普采区，经常有上下区段同采（专用回风）。 （4）、探煤。用于辅助工作。 2）、类型图13-7。 （1）、一煤一岩，煤轨、岩运。 （2）、双岩。多用，服务年限较长。 （3）、双煤。服务年限短。 （4）、两岩一煤，煤上山在最上层，行人、回风； （5）、三岩。极特殊情况，能力大，瓦斯大，维护条件差。 3）、上山间相互位置关系与上山数目、煤层数、地质条件、开采技术有关。 （1）、两岩间距20～25m；两煤、一煤一岩也同样； （2）、三岩间距10～15m（二岩一煤同样）。 层位可以在同一层面，如两煤，两岩，也可不在同一层面，相差3～5m，运低轨高。但煤、岩有时不可能在同一层面。见图13-7。 4）、边界上山 （1）、CH4大，用Z、Y、H型通风时。 （2）、往复式开采，或为加大推进长度，连续跨上山。 3、采区上（下）山的运输 1）、能力应大于同时生产工作面生产能力之和；机采时，按工作面设备能力计算；炮采时，按采区日产量乘1.5系数，每班运5～6小时。（以后会讲到生产能力配套问题） 2）、设备的选择按能力和倾角而定。 3）、辅助运输串车，无极绳、单轨吊、卡、齿轨车，轨距与大巷相同。 98