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1、2023/10/7,1,第十一章 倾斜分层下行垮落采煤法,11.1 基本概念11.2 倾斜分层走向长壁采煤法巷道布置及参数11.3 倾斜分层长壁采煤法采煤系统分析11.4 倾斜分层长壁采煤法采煤工艺特点11.4 倾斜分层长壁采煤法评价,2023/10/7,2,11.1 基本概念,11.1 倾斜分层下行垮落采煤法基本概念倾斜分层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。倾斜分层下行垮落采煤法先采顶分层，依次下行回采各分层，垮落法管理顶板的采煤方法。分层同采在同一区段范围内，上、下分层工作面错开一定距离同时采煤，称为“分层同采”。分层分采在同一区段范围内，采完一个分层后再采下一个分层称
2、“分层分采”或“大扒皮”。,2023/10/7,3,11.2 倾斜分层下行垮落采煤法分层同采巷道 布置及参数,11.2.1 分层同采的采区巷道布置煤层条件：厚煤层，分三层，赋存稳定，低沼气矿；沿倾斜划为3 5个区段。分层厚度：普采一般2m，最大2.4m；综采一般3m,最大3.5m。,倾斜分层走向长壁下行垮落采煤法分层同采采区巷道布置,2023/10/7,5,11.2 倾斜分层下行垮落采煤法分层同采巷道 布置及参数,11.2.1 分层同采的采区巷道布置1）巷道名称,1岩石运输大巷；2岩石回风大巷；3采区下部车场；4运输上山；5轨道上山；6采区上部车场；7甩车场；8区段回风石门；9区段轨道集中巷；
3、10区段运输集中平巷；11联络斜巷；12溜煤眼；13回风小石门；14上分层运输平巷；15上分层回风平巷；16采区变电所；17绞车房；18区段溜煤眼；19采区煤仓；20中分层运输平巷；21中分层回风平巷；22行人联络巷,2）巷道布置特点阶段运输大巷(1)和 回风大巷(2)均布置在距煤层15 20m的底板岩石中。各分层采用集中（共用）上山、集中（共用）区段平巷。,2023/10/7,6,11.2 倾斜分层下行垮落采煤法分层同采巷道 布置及参数,11.2.1 分层同采的采区巷道布置2）巷道布置特点集中上山 轨道上山（5）和运输上山（4）均布置在距煤层15m的底板岩石中，且在层位上错距 2m（即运“上
4、”在下，轨“上”在上）。集中运输巷（10）布置在距煤层810m的底板岩石中。区段集中轨巷（9）提前在下区段顶分层回风巷位置开掘，超前区段运输集中平巷（10）掘进，为（10）定向。从区段轨道集中平巷（9）每隔200m左右开联络斜巷（11）沟通各分层。最后一个（11）距采区边界约200m。,2023/10/7,7,11.2 倾斜分层下行垮落采煤法分层同采巷道 布置及参数,11.2.1 分层同采的采区巷道布置2）巷道布置特点集中区段平巷与分层平巷间联系区段集中平巷(10)溜煤眼(12)沟通各分层运输平巷（14、20）；区段轨道集中平巷(9)联络斜巷(11)沟通各分层运输巷(14、20)；从最后一个溜
5、煤眼（12）反向掘上分层运输平巷（14）至采区边界；从最后一个回风小石门（13）反向掘上分层回风平巷（15）至采区边界。,2023/10/7,8,11.2 倾斜分层下行垮落采煤法分层同采巷道 布置及参数,11.2.1 分层同采的采区巷道布置3）I 区段采煤i、利用总回风巷（2）作为轨道集中巷，每隔200m左右开掘区段回风小石门（13）沟通各分层风巷。（如采用采区小风井，则另开集中岩石巷）。ii、从区段运输集中平巷（10）每隔200 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。,2023/1
6、0/7,9,11.2 倾斜分层下行垮落采煤法分层同采巷道 布置及参数,11.2.1 分层同采的采区巷道布置4）分层同采时集中轨道巷（9）作用服务于各（顶、中、底）分层之辅助运输。探清煤层走向变化，为区段运输集中平巷（10）定向；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（掘进煤由（12）(10）运出；物料由（9）（11）运输。）。缩短区段准备时间，利于接替。,2023/10/7,10,11.2 倾斜分层下行垮落采煤法分层同采巷道 布置及参数,11.2.1 分层同采的采区巷道布置5）联络眼（11）的开掘方法i、顶分层(11)沿煤层顶板开掘，每200m 一个，沟通（14）
7、二、三分层（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（超前平巷），形成系统。,2023/10/7,11,11.2 倾斜分层下行垮落采煤法分层同采巷道 布置及参数,11.2.2 第二区段开采第一区段采完后，上区段轨道集中平巷（9）作为下区段顶分层回风巷；上区段运输集中平巷（10）作为下区段集中轨道巷，更换运输设备，进行第二区段开采。,2023/10/7,12,11.2 倾斜分层下行垮落采煤法分层同采巷道 布置及参数,11.2.3 生产系统运煤系统在工作面和分层运输平巷内铺设刮板输送机，在区段运输集中平巷和运输上山内安设吊挂式胶带输送机。路线为：分层工作面 分层区段超前运输平
8、巷14（或20）溜煤眼12 区段运输集中平巷10 区段溜煤眼18 运输上山4 采区煤仓19 大巷装车外运。材料运输系统工作面所需材料运输路线：材料和设备自采区下部车场3 轨道上山5 上部车场6 回风大巷2 回风小石门13 区段超前回风平巷15 送至分层工作面。,2023/10/7,13,11.2 倾斜分层下行垮落采煤法分层同采巷道 布置及参数,11.2.3 生产系统材料运输系统区段分层超前运输平巷14和20掘进时所需的材料，自轨道上山5 中部车场7 轨道集中平巷9 联络斜巷11运至掘进工作面。通风系统新鲜风流由运输大巷1 下部车场3 轨道上山5 中部车场7 运输集中平巷10和轨道集中平巷9 联
9、络斜巷11（有两个溜煤眼12与分层运输平巷14相通，其中一个溜煤眼可进风）分层运输平巷14（或20）采煤工作面。污风由采煤工作面 分层回风平巷15（或21）回风小石门13 至回风大巷2排入大气。,2023/10/7,14,11.2 倾斜分层下行垮落采煤法分层同采巷道 布置及参数,11.2.4 分层同采评价优点实行上下分层同采，增产潜力大，能集中生产；为超前回采工作面推进分层平巷和多头掘进提供了条件，缩短了准备时间，利于接替；第二分层以下的区段运输平巷均布置在上分层采空区下，矿压小，易维护。由于各分层超前掘进，维护长度及时间短，维护费用低；各分层均可出煤，利用集中运输巷运煤，系统集中简单，占用设
10、备少，管理集中；利于假顶防腐和防止煤的自燃发火。,2023/10/7,15,11.2 倾斜分层下行垮落采煤法分层同采巷道 布置及参数,11.2.4 分层同采评价缺点岩石工程量大（设区段集中平巷及联络巷）。生产系统复杂。第同采工作面能力不易发挥。初期准备时间长。发展趋势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，支护条件改善，分层同采的优点已逐渐弱化，缺点（岩石工程量大、生产系统复杂）已日趋明显，分层同采已少用，多采用分层分采。,2023/10/7,16,11.3 采煤系统分析,11.3.1 区段分层平巷的布置1）倾斜式布置这种布置方式中各分层平巷是按2535角呈斜坡
11、式布置,一般适用于倾角小于15 20的煤层。分为内错式和外错式。内错式将下分层平巷置于上分层平巷内侧,即处于上分层采空区下方,形成正梯形的区段煤柱。各分层平巷内错半个至一个巷道宽度。优点：下分层处于上分层应力降低区，比较容易维护，沿假顶掘进，方向容易掌握。缺点：区段煤柱越到下面越大，工作面越短。,2023/10/7,17,11.3 采煤系统分析,外错式将下分层平巷置于上分层平巷外侧,处于上分层 煤柱的下面，形成倒梯形的区段煤柱。缺点：下分层巷道处于固定支承压力范围内，维护困难，并且在下分层工作面的上下出口处没有人工假顶，采煤和支护均较困难。这种方式上部分分层的区段煤柱尺寸大，而愈到下部分层，工
12、作面长度则愈长。故这种分层外错式布置采用较少。,2023/10/7,18,11.3 采煤系统分析,2）水平式布置 各分层平巷布置在同一水平高度上，区段煤柱呈平行四边形。优点：对于材料运输，行人和通风都比教方便，分层运输平巷处于上分层采空区下面，压力小，易于维护，缺点：分层回风平巷正好处于区段煤柱下，受到固定支承压力的作用，维护比较困难。适应性：对于区段煤柱尺寸，应注意使上下区段分层平巷间的垂距不小于5m，因此一般用于倾角大于20 25 的煤层，否则区段煤柱太大。,2023/10/7,19,11.3 采煤系统分析,2）垂直式布置 各分层平巷铅垂方向呈重叠式布置，区段煤柱呈尽是矩形。优点：可减少区
13、段煤柱尺寸，分层平巷受支承压力的影响也较小，易于维护。同时，下分层平巷沿上分层平巷铺设的假顶掘进，容易掌握方向。适应性：这种布置方式在煤城倾角小于8 10，特别是在近水平厚煤层条件下。,2023/10/7,20,11.3 采煤系统分析,11.3.2 区段集中平巷的布置区段集中平巷的布置方式有两种：一煤一岩集中巷布置和“机轨合一”集中巷布置。1）一煤一岩集中巷布置方式 区段轨道集中平巷一般沿煤层顶板挂腰线掘进，它不但用作上区段各分层采煤工作面进风，行人，排水，以及为分层超前运输平巷掘进头运送材料，它还可以作为下区段分层的回风平巷。在上区段工作面回采期间，为使轨道集中平巷不致被回采形成的支承压力压
14、垮，在上区段分层平巷与轨道集中平巷之间必须留设宽度足够的煤柱。,2023/10/7,21,11.3 采煤系统分析,11.3.2 区段集中平巷的布置1）一煤一岩集中巷布置方式 区段轨道集中平巷一般沿煤层顶板挂腰线掘进，它不但用作上区段各分层采煤工作面进风，行人，排水，以及为分层超前运输平巷掘进头运送材料，它还可以作为下区段分层的回风平巷。在上区段工作面回采期间，为使轨道集中平巷不致被回采形成的支承压力压垮，在上区段分层平巷与轨道集中平巷之间必须留设宽度足够的煤柱。区段运输集中平巷内，往往安装有运输能力较大的吊挂式胶带输送机，为该区段所有的分层工作面服务。采完上区段后，及时拆除胶带输送机并铺设轨道
15、，作为下区段回风集中平巷。,2023/10/7,22,11.3 采煤系统分析,2）“机轨合一”的集中巷布置方式 将区段轨道集中平巷及运输集中平巷合并为一条巷道，通常布置在底板岩层中。优点：省去了一条区段集中平巷和部分联络石门，掘进和维护工程量较少，若将巷道选在适当的位置，可以免受采动影响，便于维护。缺点：巷道的跨度和断面较大；因掘进时没有煤巷定向巷道层位不好控制，掘进施工比较困难进度较慢；运煤和运料在同一巷道内，管理复杂；在集中平巷与区段溜煤眼即采区中部车场联结处，设备和线路的布置比较复杂，需合理解决输送机与轨道的平面交叉问题。适用于：煤质松软，底板岩层较稳定，涌水量不大，采掘机械化较高的情况
16、。,“机轨合一”区段集中平巷,1-机轨合一区段岩石运输集中平巷；2-分层超前运输平巷；3-机（溜槽）轨合一联络斜巷；4-采煤工作面；5-溜煤眼,2023/10/7,24,11.3 采煤系统分析,11.3.3 区段岩石集中平巷的位置根据上部煤层开采后，底板岩层内应力重新分布，区段集中平巷应置于应力升高区之外，通常巷道的合理位置应符合两个要求：巷道与煤层底板之间的垂直距离h应不小于一定的数值。应将想代布置在压力传递影响角以外。根据我国一些矿区的经验，最小的h值一般为812m，影响角视煤层倾角和底板岩性，介于25 55 之间。,2023/10/7,25,11.3 采煤系统分析,11.3.4 分层平巷
17、与集中平巷间的联系方式 分层平巷与集中平巷间的联系方式一般有石门、斜巷、立眼三种：在倾角适宜的缓斜厚煤层中，最好在区段运输平巷处采用斜巷（溜煤眼）联系，倾角为3035 左右，实现煤炭重力运输，区段回风平巷尽可能用石门联系，此时区段分层运输平巷采用倾斜布置，回风平巷采用水平布置。煤层的倾角较大，区段分层运输和回风平巷水平布置时，可采用石门与溜眼相结合的形式联系分层运输平巷与集中平巷，采用石门联系分层回风平巷与集中平巷的布置。,2023/10/7,26,11.3 采煤系统分析,11.3.4 分层平巷与集中平巷间的联系方式 当煤层倾角较小，分层运输和回风平巷均为倾斜式布置时，可采用倾斜溜煤重力运煤，
18、采用石门和斜巷相结合的方式联系分层回风平巷与集中平巷。当煤层倾角很小或为近水平、分层平巷为垂直布置时，采用溜煤眼重力运煤，而运送材料、设备及行人仍采用斜巷联系。,2023/10/7,27,11.3 采煤系统分析,11.3.5 上下分层同采时采煤工作面的合理错距 通常下分层采煤工作面滞后时间不少于三四个月；直接顶厚度较小而老顶十分坚硬时，由于老顶周期来压较强烈，上下分层工作面的开采应间隔较长的时间和距离；若直接顶厚底较大且松软易冒，而老顶又不十分坚硬时，可适当缩短错距和间隔时间；至于第二分层以下个分层工作面的错距，由于上覆岩层是已松散的岩体，易于稳定，其错距也可适当缩短；当应用再生顶板时，由于再
19、生顶板的形成通常需要半年到一年以上的时间，故上下工作面的错距更大，实际上往往只能分层逐次回采。,2023/10/7,28,11.3 采煤系统分析,11.3.6 无区段集中平巷的布置 无区段集中平巷的布置即分层分采的巷道布置方式。分层分采的特点是每一分层的区段平巷都是单独准备的，没有共用的区段集中平巷。分层平巷不是利用集中平巷随采煤工作面超前掘进，而是当上一分层采完并待顶板垮落基本稳定厚，在假顶下面一次沿全长掘出下一分平巷。优点：准备及生产系统简单，取消了岩石区段集中平巷及联络巷等岩石工程，有利于减少掘进率和加快掘进速度，同时有利于形成再生顶板。,2023/10/7,29,11.3 采煤系统分析
20、,缺点不能实现同区段内上下分层同采，开采强度低，区段和工作面的增产潜力小。为减少采动对分层巷道的影响，上下相邻区段的采煤工作面也难以接替，当采区内有两个以上采煤工作面时，就会导致多区段同采，生产分散。各区段平巷均沿全长一次掘出，维护长度大，维护时间长，维护费用高。同区段上下分层的回采间隔时间长，假顶可能腐烂，对下分层采煤工作面顶板管理不利。近几年随着综采工艺的推广，以及防灭火技术的发展，无区段集中平巷的分层分采方式得到较大的发展。,2023/10/7,30,11.3 采煤系统分析,11.3.7 跨上山回采时的巷道布置 当采区上山布置在底板岩层中时，上部煤层中的采煤工作面可以跨越上山回采，使上山
21、处于采空区下方的应力降低区内。应注意几点：上山布置在与上部煤层的法线距离一般应大于10m。当上山两翼均布置有后退式工作面时，跨采的工作面必须在另一翼的工作面还远离上山时就跨越上山，以免采区上山同时受到两侧采动的影响，。跨采工作面跨越上山后的停采线与上山间的水平距离，一般应大与20米跨上山回采时应不留设区段煤柱，否则采区上山将受到很大的固定支承压力的作用，难以维护。,无区段岩石集中巷时的跨采工作面生产系统,1岩石运输大巷；2岩石回风大巷；3下部车场；4运输上山；5轨道上山；6上部车场；7中部车场；8下区段顶分层回风巷；9，15分层运输巷；10联络巷；11第二分层工作面开切眼；12，13分层回风巷
22、；14第一分层跨采工作面；16边界轨道上山；17边界运输上山；18绞车房；19采区煤仓；20行人联络斜巷；21区段回风石门；22溜煤眼；23采区变电所,2023/10/7,32,11.3 采煤系统分析,11.3.7 跨上山回采时的巷道布置 跨上山回采优点：有利于改善上山的围岩状态，使上山长期处于应力降低区内，便于维护，并可加大工作面的走向推进长度。综采面采用跨上山回采方式，加大连续推进距离，可减少搬迁次数及搬迁费用，充分发挥综采设备的效率跨上山开采有利于实现无煤柱开采，提高煤炭采出率，减少煤炭自然发火的危险。,2023/10/7,33,11.3 采煤系统分析,11.3.7 无煤柱护巷时的巷道布
23、置上下区段分层平巷间一般都留有护巷煤柱，起到隔离采空区的作用。但厚煤层中留煤柱，不仅煤损大，且留下自然发火的隐患。无煤柱护巷区段间不留煤柱，采用沿空掘巷或沿空留巷，沿着上区段采空区边缘掘进下区段的分层平巷，或保留上区段的运输巷用做下去短的分层回风巷。沿空留巷缺点：受上下区段分层工作面的多次采动影响，维护十分困难，成分较高。适用于：薄和中厚煤层，厚煤层的上分层。,2023/10/7,34,11.3 采煤系统分析,沿空掘巷一般是恢复上区段的溜煤斜巷，各分层再依次沿空掘巷，当溜煤斜巷难以恢复时，则按下区段分层回风巷的位置另掘新的联络巷。适用于：顶板中等稳定及以下的缓斜煤层。,2023/10/7,35
24、,11.4 倾斜分层长壁采煤法采煤工艺特点,11.4.1 顶分层采煤工艺特点顶分层采煤工作面的顶板时煤层的原生顶板，其采煤工艺与中厚煤层长壁采煤法基本相同，只是增加了要为下部分层铺设假顶或形成再生顶板的工作。（一）人工假顶1）竹笆、荆笆假顶竹笆 宽0.7 1.0m，长2.2 2.4m，竹片或细竹用铁丝编成。荆笆 宽0.9 1.0m，长2.2 2.4m，用细铁丝编成。底梁 半圆木，或厚木板。,2023/10/7,36,11.4 倾斜分层长壁采煤法采煤工艺特点,竹（荆）笆假顶的铺设,铺设：底梁与煤壁呈45 60布置，将竹笆放在底梁上，每片间搭接，用铁丝联好。腐朽期为6 8月。垮落矸石胶结性能好时可
25、不铺底梁,1低梁；2笆片；3小笆片；4输送机；5柱鞋；6支柱,2023/10/7,37,11.4 倾斜分层长壁采煤法采煤工艺特点,11.4.1 顶分层采煤工艺特点2）金属网假顶金属网假顶一般用12 14#镀锌铁丝编织而成。网边用8 10#铁丝编成。网孔20 25mm。网孔形状：正方形（经纬网）、菱形、蜂窝形。菱形网：承力好，延展性好，寿命长，广泛应用。,金属网网孔形状,2023/10/7,38,11.4 倾斜分层长壁采煤法采煤工艺特点,11.4.1 顶分层采煤工艺特点3）塑料网假顶聚丙稀树脂制成的塑料编织而成。规格网带宽13 16mm，5 6m0.9m或2.00.9mm，网孔15mm。优点：无
26、毒、无味，阻燃，抗静电，重量轻，柔性大，耐腐蚀，强度高，寿命长；缺点：抗剪性能差；延展性大，易形成网兜。4）铺顶网优点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，及时移架铺网，及时支护；提高煤质；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；简化回采工艺，提高效率。,2023/10/7,39,11.4 倾斜分层长壁采煤法采煤工艺特点,11.4.1 顶分层采煤工艺特点（二）再生顶板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，在上覆岩层重压下形成再生顶板。一般4 6个月胶结形成。,2023/10/7,40,11.4 倾斜分层长壁采煤法采煤工艺特点,1
27、1.4.2 假顶下回采工艺特点 1）假顶下支护及顶网管理假顶下回采，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。顶板管理的关键是护好破碎顶板。护好破碎顶板技术措施：a、浅截深采煤机；b、滚筒距网 100mm；c、及时支护；普采面a、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；c、型钢梁护顶。5）综采面：掩护式支架，或支撑掩护式支架,2023/10/7,41,11.4 倾斜分层长壁采煤法采煤工艺特点,11.4.2 假顶下回采工艺特点 2）假顶下的放顶工艺单体支柱采面 无密集放顶。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）3）分层采高的控制主要控制底分层采高足够。在开切眼、采面及上、下平巷每隔30m向底煤打钻孔探煤厚。,2023/10/7,42,11.5 倾斜分层长壁采煤法评价,优点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；顶分层以下各分层矿压显现缓和。安全；采出率高；技术经济指标较好。缺点铺假顶工作量大；巷道维护较困难；生产组织管理工作较复杂；开采易自燃煤层，采取防自燃措施等。,2023/10/7,43,11.5 倾斜分层长壁采煤法评价,适用条件煤层顶板不太坚硬，易于垮落、直接顶有一定厚度的缓、中倾斜厚煤层。分层开采在1990年，产量是统配煤矿产量的28.1%，目前占1520%。,
