第五章-倾斜长臂采煤法课件

矿业工程学院主讲教授 屠世浩第五章第五章 倾斜长壁采煤法倾斜长壁采煤法 第一节第一节 倾斜长壁采煤法带区巷道布倾斜长壁采煤法带区巷道布 置及生产系统置及生产系统 第二节第二节 带区参数及巷道布置分析带区参数及巷道布置分析 第三节第三节 倾斜长壁采煤法工艺特点倾斜长壁采煤法工艺特点 第四节第四节 倾斜长壁采煤法的评价及使倾斜长壁采煤法的评价及使 用条件用条件 长长壁壁工工作作面面沿沿走走向向布布置置、沿沿倾倾斜斜推推进进的的采采煤煤方方法法称称为为倾倾斜斜长长壁壁采采煤煤法法，主主要要用用于于倾倾角角小小于于1212的的煤煤层层，可可以以选选择择炮炮采采、普普采采和和综综采采工工艺艺，与与走走向向长长壁壁采采煤煤法法的的主主要要区区别别在在于于回回采采巷巷道道布布置置的的方方法法不不同同，相相当当于于走走向向长长壁壁采采煤煤法法中中的的区区段段旋旋转转了了9090，原原区区段段变变为为倾倾斜斜分分带带，原原区区段段平平巷巷变变为分带斜巷。为分带斜巷。第一节第一节 倾斜长壁采煤法带区巷道布置及生倾斜长壁采煤法带区巷道布置及生产系统产系统一、带区巷道布置一、带区巷道布置 一一般般在在开开采采水水平平，沿沿煤煤层层走走向向方方向向，根根据据煤煤层层厚厚度度、硬硬度度、顶顶底底板板稳稳定定性性及及走走向向变变化化程程度度，在在煤煤层层中中或或岩岩层层中中开开掘掘水水平平运运输输大大巷巷和和回回风风大大巷巷。在在水水平平大大巷巷两两侧侧沿沿煤煤层层走走向向划划分分为为若若干干分分带带，由由相相邻邻较较近近的的若若干干分分带带组组成成，并并具具有有独独立立生生产产系系统统的区域叫带区。的区域叫带区。由由两两个个分分带带组组成成的的单单一一煤煤层层带带区区巷巷道道布布置置如如图图所所示。示。巷巷道道掘掘进进顺顺序序：自自运运输输大大巷巷开开掘掘带带区区装装车车站站下下部部车车场场、进进风风行行人人斜斜巷巷、煤煤仓仓，然然后后在在煤煤层层中中沿沿倾倾斜掘进分带运输进风斜巷至上部边界。斜掘进分带运输进风斜巷至上部边界。大大巷巷布布置置在在煤煤层层中中时时，为为了了达达到到需需要要的的煤煤仓仓高高度度，分分带带工工作作面面运运输输斜斜巷巷在在接接近近煤煤仓仓处处向向上上抬抬起起，变变为为石石门门进进入入煤煤层层。同同时时，自自运运输输大大巷巷沿沿煤煤层层倾倾斜斜向向上上掘掘进进分分带带工工作作面面回回风风运运料料斜斜巷巷，与与回回风大巷平面相交。风大巷平面相交。大大巷巷布布置置在在煤煤层层底底板板岩岩层层中中时时，还还要要开开掘掘辅辅助运输材料车场助运输材料车场8 8和回风斜巷和回风斜巷9 9，并沿煤层倾斜向，并沿煤层倾斜向 上掘进分带工作面回风运料斜巷。上掘进分带工作面回风运料斜巷。运运输输进进风风斜斜巷巷和和回回风风运运料料斜斜巷巷掘掘至至上上部部边边界界后后，即即可可沿沿煤煤层层开开掘掘开开切切眼眼，贯贯通通4 4和和5 5，在在开开切切眼眼内内安安装装工工作作面面设设备备，经经调调试试后后，沿沿俯俯斜斜推推进进的的倾斜长壁工作面即可进行采煤。倾斜长壁工作面即可进行采煤。今今年年来来，一一些些矿矿井井尝尝试试采采用用无无煤煤仓仓的的带带区区巷巷道道布布置置，即即运运输输斜斜巷巷的的煤煤经经胶胶带带输输送送机机直直接接转转载载到到运运输输大大巷巷内内的的胶胶带带输输送送机机上上，取取消消了了煤煤仓仓，使使系统更加简单。系统更加简单。对对于于下下山山部部分分，则则可可由由水水平平大大巷巷向向下下俯俯斜斜开开掘掘分分带带斜斜巷巷，至至下下部部边边界界后后，掘掘出出开开切切眼眼，布布置置沿仰斜推进的长壁工作面。沿仰斜推进的长壁工作面。二、生产系统二、生产系统 由由于于带带区区巷巷道道布布置置简简单单，各各生生产产系系统统也也相相对对简简单单。运运输输斜斜巷巷中中多多铺铺设设胶胶带带输输送送机机运运煤煤，回回风风运运料料斜斜巷巷中中的的辅辅助助运运输输，可可采采用用小小绞绞车车，将将其其布布置置在在巷巷道道一一侧侧，多多级级上上运运；也也可可采采用用无无极极绳绳绞绞车车运运输输。机机械械化化水水平平较较高高的的生生产产矿矿井井中中，可可采采用用无无轨胶轮车、单轨吊、卡轨车和齿轨车辅助运输。轨胶轮车、单轨吊、卡轨车和齿轨车辅助运输。工作面主要生产系统如图工作面主要生产系统如图5-15-1所示。所示。运煤：运煤：34613461 通通 风风：174352174352，或或 1743 1743 59 259 2 运料：运料：153153，或，或18 5318 53第二节第二节 带区参数及巷道布置分析带区参数及巷道布置分析 一、带区参数一、带区参数 区区参参数数包包括括：分分带带工工作作面面长长度度、分分带带倾倾斜斜长长度、分带数目和带区走向长度。度、分带数目和带区走向长度。1.1.工作面长度工作面长度 分分带带工工作作面面长长度度同同走走向向长长壁壁工工作作面面。由由于于煤煤层层倾倾角角相相对对较较小小，有有利利于于先先进进的的采采煤煤装装备备发发挥挥优优势势，因因而而，在在煤煤层层厚厚度度和和采采煤煤工工艺艺方方式式相相同同时时，倾倾斜斜长长壁壁工工作作面面相相对对较较长长。工工作作面面长长度度一一般般在在150m150m左右，左右，甚甚至至可可达达250m250m以以上上。我我国国神神东东矿矿区区工工作作面面长长度度已已达到达到240300m240300m。2.2.分带倾斜长度分带倾斜长度 分分带带工工作作面面的的倾倾斜斜长长度度就就是是工工作作面面连连续续推推进进的的距距离离，约约为为上上山山或或下下山山阶阶段段斜斜长长。我我国国20052005年年发发布布的的煤煤炭炭工工业业矿矿井井设设计计规规范范的的相相关关规规定定为为：分分带带倾倾斜斜长长度度不不宜宜少少于于工工作作面面一一年年的的连连续续推推进进长长度度。一一般般上上山山部部分分的的倾倾斜斜长长度度宜宜为为1000150010001500或或者者更长，下山部分的倾斜长度宜为更长，下山部分的倾斜长度宜为7001200m7001200m。我我国国部部分分煤煤矿矿倾倾斜斜长长壁壁开开采采的的主主要要参参数数如如下表所示。下表所示。二二、巷道布置分析、巷道布置分析 1 1、仰斜开采与俯斜开采、仰斜开采与俯斜开采 一一般般情情况况下下，当当顶顶板板较较稳稳定定、煤煤质质较较硬硬顶顶板板淋淋水水较较大大或或煤煤层层易易自自燃燃、需需在在采采空空区区进进行行注注浆浆时时，宜宜采采用用仰仰斜斜开开采采；当当煤煤层层厚厚度度和和煤煤层层倾倾角角较较大大，煤煤质质松松软软，容容易易片片帮帮或或瓦瓦斯斯含含量量较较大大时时，宜宜采采用用俯俯斜斜开开采采。有有时时由由于于回回风风大大巷巷位位置置不不同同，也也影影响响采采用用仰仰斜斜与与俯俯斜斜开开采采的的选选择择，应应通通过过技技术术经经济济比比较后确定。较后确定。对对于于倾倾角角较较小小或或近近水水平平煤煤层层，进进风风和和回回风风大大巷巷并并列列布布置置在在井井田田倾倾向向中中央央，煤煤层层条条件件又又无无特特殊殊要要求求时时，宜宜采采用用仰仰斜斜和和俯俯斜斜开开采采相相结结合合的的方方式式，回回采采工工作作面面均均向向大大巷巷方方向向后后退退式式推推进进。运运输输大大巷巷以以上上部部分分采采用用俯俯斜斜开开采采，以以下下部部分分采采用用仰仰斜斜开开采采。这样对于运输、通风和巷道维护均比较有利。这样对于运输、通风和巷道维护均比较有利。2 2、单工作面和双工作面布置、单工作面和双工作面布置 倾倾斜斜长长壁壁分分带带工工作作面面可可以以单单工工作作面面布布置置和和生生产产，相相邻邻两两个个工工作作面面也也可可以以对对拉拉布布置置，同同时时生生产产。单单工工作作面面布布置置时时，每每个个工工作作面面有有两两条条回回采采巷巷道道，如如图图5-25-2中中仰仰斜斜开开采采的的工工作作面面。对对拉拉工工作作面面布布置置是是两两个个工工作作面面布布置置三三条条回回采采巷巷道道，其其中中运运输输巷巷为为两两个工作面共用，如图个工作面共用，如图5-25-2中俯斜开采的两个工作面。中俯斜开采的两个工作面。由由于于工工作作面面沿沿煤煤层层走走向向近近似似水水平平布布置置，不不存存在在走走向向长长壁壁双双工工作作面面向向下下运运煤煤和和向向上上拉拉煤煤的的问问题题，两两个个工工作作面面可可以以等等长长布布置置。另另外外，工工作作面面风风流流也也不不存存在在上上行行与与下下行行的的问问题题，两两个个工工作作面面的的通通风风状状况几乎完全相同。况几乎完全相同。双双工工作作面面布布置置减减少少了了一一条条运运煤煤斜斜巷巷，并并节节省省了了一一套套运运煤煤设设备备，生生产产比比较较集集中中，在在顶顶板板比比较较稳稳定定的的薄薄及及中中厚厚煤煤层层中中，采采用用炮炮采采或或普普采采工工艺艺时时，双双工工作作面面布布置置能能够够取取得得较较好好的的技技术术经经济济效效果果。由由于于综综采采工工作作面面生生产产能能力力大大，双双工工作作面面同同时时生生产产时时，中中间间单单巷巷的的运运输输和和通通风风能能力力将将很很难难满满足足要要求求，因因此此，综综采采应应用用该该方方法法时时，一一般般两两工工作作面面不不能能同同时时开采，仍是一面两巷，只是共用一个分带煤仓。开采，仍是一面两巷，只是共用一个分带煤仓。3 3、工作面后退式、前进式或混合式回采顺序、工作面后退式、前进式或混合式回采顺序 当当倾倾斜斜长长壁壁工工作作面面从从运运输输大大巷巷附附近近向向上上部部或或下下部部边边界界方方向向推推进进时时，称称工工作作面面采采用用了了前前进进式式回回采采顺顺序序；反反之之，工工作作面面从从上上部部或或下下部部边边界界向向大大巷巷方方向向推推进进时时则则称称采采用用了了后后退退式式回回采采顺顺序序。两两者者结结合合时时，则则称称为为工工作作面面采采用用了了往往复复式式回回采采顺顺序序。在在开开采采薄薄及及中中厚厚煤煤层层条条件件下下，当当上上部部边边界界设设有有大大巷巷、满满足足生生产产系系统统时时，则则为为往往复复式式回回采采顺顺序序创创造造了了条条件。件。不不同同回回采采顺顺序序的的优优缺缺点点与与走走向向长长壁壁采采煤煤法法基基本本相相同同。目前我国大多采用后退式回采顺序。目前我国大多采用后退式回采顺序。4 4、回采巷道布置回采巷道布置 倾倾斜斜长长壁壁工工作作面面两两侧侧的的回回采采巷巷道道均均为为斜斜巷巷，仍仍可可采采用用双双巷巷布布置置与与掘掘进进、单单巷巷布布置置与与掘掘进进及及沿沿空空留留巷巷，分分带带斜斜巷巷间间可可设设分分带带煤煤柱柱，也也可可无无煤煤柱柱护护巷巷，其其选选择择原原则则同同走走向向长长壁壁工工作作面面。沿沿空空留留巷巷、双巷布置与掘进如图双巷布置与掘进如图5-35-3所示。所示。如煤层倾角较大（如煤层倾角较大（1010），而瓦斯涌出量），而瓦斯涌出量又较大，为避免分带斜巷污风下行，总回风巷可又较大，为避免分带斜巷污风下行，总回风巷可设置在上部边界。设置在上部边界。第三节第三节 倾斜长壁采煤法工艺特点倾斜长壁采煤法工艺特点 在近水平煤层中，无论工作面采用仰斜开采在近水平煤层中，无论工作面采用仰斜开采还是俯斜开采，其工艺过程和走向长壁采煤法相还是俯斜开采，其工艺过程和走向长壁采煤法相似。随着煤层倾角的增大，工作面矿山压力显现似。随着煤层倾角的增大，工作面矿山压力显现规律及回采工艺都有一些特点。规律及回采工艺都有一些特点。一、仰斜开采的采煤工艺特点一、仰斜开采的采煤工艺特点 如如图图所所示示，由由于于受受煤煤层层倾倾角角影影响响，仰仰斜斜工工作作面面的的顶顶板板将将产产生生沿沿岩岩层层层层面面指指向向采采空空区区方方向向的的分分力力，在在此此分分力力作作用用下下，顶顶板板岩岩层层受受拉拉力力作作用用，更更容容易易出出现现裂裂隙隙和和加加剧剧破破碎碎，顶顶板板和和支支架架还还有有向向采采空空区区移移动动的的趋趋势势。因因此此，随随着着煤煤层层倾倾角角加加大大，仰仰斜斜长长壁壁工工作作面的顶板将更加不稳定。面的顶板将更加不稳定。仰仰斜斜工工作作面面采采空空区区顶顶板板冒冒落落矸矸石石基基本本上上涌涌向向采采空空区区，这这时时支支架架的的主主要要作作用用是是支支撑撑顶顶板板。因因此此，可可选选用用支支撑撑式式或或支支撑撑掩掩护护式式支支架架。当当倾倾角角大大于于1212左左右右时时，为为防防止止支支架架向向采采空空区区侧侧倾倾斜斜，普普采采和和炮炮采采工工作作面面的的支支柱柱应应斜斜向向煤煤壁壁66左左右右，并并加加复复位位装装置置或或设设置置复复位位千千斤斤顶顶，以以确确保保支支柱柱与与煤煤壁壁的的正确位置关系。正确位置关系。在在煤煤层层倾倾角角较较大大时时，仰仰斜斜工工作作面面的的长长度度不不能能过过大大，否否则则由由于于煤煤壁壁片片帮帮造造成成机机道道碎碎煤煤量量过过多多，使使输输送送机机难难以以启启动动。煤煤层层厚厚度度增增加加时时，需需采采取取防防片片帮帮措措施施。如如打打锚锚杆杆控控制制煤煤壁壁片片帮帮；液液压压支支架架应应设设防防片片帮装置等。帮装置等。仰仰斜斜开开采采移移架架困困难难，当当倾倾角角较较大大时时，可可采采用用全全工工作作面面小小移移量量多多次次前前移移的的方方法法，同同时时优优先先采采用用配套大拉力推移千斤顶的液压支架。配套大拉力推移千斤顶的液压支架。仰仰斜斜开开采采时时，水水可可以以自自动动流流向向采采空空区区，这这有有利利于于采采空空区区注注浆浆。工工作作面面无无积积水水，劳劳动动条条件件好好，设设备备不易受潮，装煤效果好。不易受潮，装煤效果好。当当煤煤层层倾倾角角小小于于1010左左右右时时，仰仰斜斜长长壁壁工工作作面面采采煤煤机机及及输输送送机机工工作作稳稳定定性性尚尚好好。随随倾倾角角加加大大，采采煤煤机机在在自自重重影影响响下下，截截煤煤时时偏偏离离煤煤壁壁减减少少了了截截深深；输输送送机机也也会会因因采采下下的的煤煤滚滚向向溜溜槽槽下下侧侧，易易造造成成断断链链事事故故。为为此此，要要采采取取一一些些措措施施，如如减减少少截截深深、采采用用中中心心链链式式输输送送机机、在在输输送送机机采采空空区区侧侧加加挡煤板、下部设三脚架把输送机挡煤板、下部设三脚架把输送机 调调平平（如如图图5-55-5所所示示）、加加强强采采煤煤机机的的导导向向定定位位装装置置、推推移移千千斤斤顶顶应有油液闭锁装置等。应有油液闭锁装置等。当当煤煤层层倾倾角角大大于于1717时时，采采煤煤机机机机体体常常向向采采空空区区一一侧侧转转动动，甚甚至至可可能能出出现现翻翻滚滚现现象。象。二、俯斜开采的采煤工艺特点二、俯斜开采的采煤工艺特点 如如图图5-65-6所所示示，对对于于俯俯斜斜工工作作面面，沿沿顶顶板板岩岩层层的的分分力力指指向向煤煤壁壁侧侧，顶顶板板岩岩层层受受压压力力作作用用，使使顶顶板板裂裂隙隙有有闭闭合合的的趋趋势势，这这有有利利于于顶顶板板保保持持连连续续性性和稳定性。和稳定性。倾倾斜斜长长壁壁工工作作面面采采空空区区顶顶板板冒冒落落的的矸矸石石有有涌涌入入工工作作空空间间的的趋趋势势，支支架架除除了了要要支支撑撑顶顶板板外外，还还要要防防止止破破碎碎矸矸石石涌涌入入。因因此此，要要选选用用支支撑撑掩掩护护式式或或掩掩护护式式支支架架。由由于于碎碎石石作作用用在在掩掩护护梁梁上上，其其载载荷荷有有时时较较大大，所所以以，掩掩护护梁梁应应具具有有良良好好的的掩掩护护特特性性和和承承载载性性能能。当当煤煤层层倾倾角角较较大大，采采高高大大于于2.0m2.0m，降降架架高高度度大大于于300mm300mm时时，经经常常出出现现液液压压支支架架向向煤煤壁壁侧侧倾倾倒倒现现象象。为为此此，移移架架时时要要严严格格控控制制降降架架高高度度，并并收收缩缩支支架架的的平平衡衡千千斤斤顶顶，拱拱起起顶顶梁梁的的尾尾部部，使之带压擦顶移架，以有效地防止支架前倾。使之带压擦顶移架，以有效地防止支架前倾。在在俯俯斜斜开开采采时时，煤煤壁壁不不易易片片帮帮，工工作作面面不不易易集集聚聚瓦瓦斯斯，但但采采空空区区的的水水总总是是要要流流向向工工作作面面，不不利利于于对对采采空空区区注注浆浆，随随着着煤煤层层倾倾角角加加大大，采采煤煤机机和和输输送送机机的的事事故故也也会会增增加加，装装煤煤率率降降低低。由由于于采采煤煤机机的的重重心心偏偏向向滚滚筒筒，俯俯斜斜开开采采将将加加剧剧机机组组的的不不稳稳定定，易易出出现现机机组组掉掉道道或或断断牵牵引引链链的的事事故故，并并使使采煤机机身两侧导向装置磨损严重。采煤机机身两侧导向装置磨损严重。当倾角大于当倾角大于2222时，采煤机下滑，滚筒钻进时，采煤机下滑，滚筒钻进煤壁，截割下来的煤难以装进输送机中，有些生煤壁，截割下来的煤难以装进输送机中，有些生产矿井采取把输送机靠煤壁侧先吊起来，使溜槽产矿井采取把输送机靠煤壁侧先吊起来，使溜槽倾斜度保持在倾斜度保持在13 1513 15，采煤机割底煤时卧底，采煤机割底煤时卧底，使底板始终保持台阶状，以保证采煤机正常工作。使底板始终保持台阶状，以保证采煤机正常工作。第四节第四节 倾斜长壁采煤法的评价及使用条件倾斜长壁采煤法的评价及使用条件 一、倾斜长壁采煤法评价一、倾斜长壁采煤法评价 倾倾斜斜长长壁壁采采煤煤法法取取消消了了采采（盘盘）区区上上（下下）山山，分分带带斜斜巷巷通通过过联联络络巷巷或或带带区区煤煤仓仓直直接接与与运运输输大大巷巷相相连连，与与走走向向长长壁壁采采煤煤法法相相比比，倾倾斜斜长长壁壁采采煤法有以下优点：煤法有以下优点：巷道布置简单，巷道掘进和维护费用低，投产快。巷道布置简单，巷道掘进和维护费用低，投产快。运输系统简单，占用设备少，运输费用低。运输系统简单，占用设备少，运输费用低。工作面容易保持等长，有利于综合机械化采煤。工作面容易保持等长，有利于综合机械化采煤。通风线路简单，通风构筑物少。通风线路简单，通风构筑物少。对对某某些些地地质质条条件件适适应应性性强强。（顶顶板板淋淋水水大大、瓦瓦斯斯大及煤壁易片帮等）大及煤壁易片帮等）技术经济效果好。技术经济效果好。倾斜长壁采煤法存在以下的缺点：倾斜长壁采煤法存在以下的缺点：现现多多用用的的矿矿车车轨轨道道辅辅助助运运输输条条件件下下，长长距距离离倾倾斜巷道使掘进、辅助运输和行人较困难。斜巷道使掘进、辅助运输和行人较困难。在在不不增增加加工工程程量量的的条条件件下下煤煤仓仓和和材材料料车车场场数数目目多，大巷装载点多。多，大巷装载点多。分带斜巷内存在下行通风问题。分带斜巷内存在下行通风问题。二、倾斜长壁采煤法适用条件二、倾斜长壁采煤法适用条件 能能否否采采用用倾倾斜斜长长壁壁采采煤煤法法主主要要考考虑虑煤煤层层倾倾角角大大小小和和工工作作面面连连续续推推进进长长度度。在在开开采采区区域域内内不不受受走走向向断断层层影影响响，且且能能保保证证足足够够工工作作面面连连续续推推进进长长度度的的条条件件下下，倾倾斜斜长长壁壁采采煤煤法法适适用用于于煤煤层层倾倾角角小小于于1212的的煤煤层层；随随着着煤煤层层倾倾角角加加大大，技技术术经经济济效效果果逐逐渐渐变变差差，采采取取措措施施后后可可用用到到倾倾角角12171217煤煤层。层。值得注意的是，由于煤层赋存条件变化，一值得注意的是，由于煤层赋存条件变化，一个矿井中可能同时存在走向和倾向长壁采煤法。个矿井中可能同时存在走向和倾向长壁采煤法。在煤层倾角较小的条件下，走向长壁采煤法也能在煤层倾角较小的条件下，走向长壁采煤法也能取得较好的技术经济效果，因此，在确定采用何取得较好的技术经济效果，因此，在确定采用何种采煤法时，要进行技术经济比较。种采煤法时，要进行技术经济比较。