倾斜煤层走向长壁采煤法采煤系统.docx

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倾斜煤层走向长壁采煤法采煤系统

第七章 缓斜、倾斜煤层走向长壁采煤法采煤系统

第一节 概述

采区准备方式——采区（盘区）的准备巷道布置方式。

一、按采区开采方式，

分为上山采（盘）区；下山采（盘）区准备

煤层倾角小于16°的情况下，可利用水平大巷分别开采上山采区和下山采区。

（采取措施下山采区应用范围可扩大到25°左右）

上山采区——位于开采水平标高以上的采区。

下山采区——位于开采水平标高以下的采区。

在煤层倾角大于16°时，开采水平一般只开采上山采区。

二、按采区上（下）山的位置，

分为单翼采区；双翼采区；跨多上山采区准备

1、双翼采区准备方式。

如图7－1（a）所示

特点：

采区上山（或下山）布置在采区走向的中央，采区上（下山）的两翼分别布置在采煤工作面进行开采。

2、单翼采区准备方式。

如图7－1（b）、（c）所示

图7－1采区准备的几种形式

（a）双翼采区；（b）前上山单翼采区；

（c）后上山单翼采区；（d）跨多上山采区

当采区受断层、保护煤柱等自然条件和开采条件的限制，采区走向长度较短时，可将上（下）山布置在采区一侧的边界，形成单翼开采。

上（下）山一般布置在采区靠近井筒一侧。

 3、跨多上山采区准备方式。

如图7－1（d）所示

特点：

沿煤层走向每隔一段距离（一台带式输送机的长度），在煤层底板岩层中布置一组上（下）山，采煤工作面跨几组上

（下）山连续推进，相当于由多个单翼采区组成的大采区的准备方式，减少了工作面的搬迁次数。

三、按煤层群开采时的联系方式，分为单层准备和联合准备

选择适宜的采区准备方式，一般应遵循以下原则：

（1）有利于合理集中生产，保证采（盘）区有合理的生产能力和增产能力；

（2）安全生产条件好，符合《规程》规定； 

（3）保证有完整的生产系统；

（4）力求技术先进、经济合理；

（5）煤炭损失少，有利于提高资源采出率。

第二节 单一薄及中厚煤层走向长壁采煤法采煤系统

一、单一薄及中厚煤层走向长壁采煤法适用条件

1、近水平、缓倾斜、倾斜煤层

2、薄、中厚及厚煤层（3.5~5m）

3、地质构造简单，瓦斯涌出量小

二、单一薄及中厚煤层走向长壁采煤法采区巷道布置

（一）巷道布置及特点

某一采区开采一层中厚煤层，煤层埋藏稳定，顶底板岩层稳定，地质构造简单，瓦斯涌出量小。

采区走向长度2000m，倾斜长度600m，采区沿倾斜划分为3个区段，工作面采煤工艺为综合机械化采煤。

（如图7-3所示）

（二）运料排矸系统

运料排矸采用600mm轨距的矿车和平板车。

1、运料系统

　动画演示

物料——采区运输石门1——采区下部车场3——轨道上山4——采区上部车场6——采区回风平巷10——采煤工作面。

物料——采区运输石门1——采区下部车场3——轨道上山4——采区中部车场7,7＇——区段回风平巷8,8´和运输平巷9,9´。

2、排矸系统

　动画演示

掘进巷道时所出的煤和矸石——采区中部车场7,7＇——轨道上山4——采区下部车场3——采区运输石门1——运出采区。

（三）通风系统

1、采煤工作面通风

　动画演示

新风——采区运输石门1——采区下部车场3——轨道上山4——采区中部车场7——区段回风平巷8——联络眼11——区段运输平巷9——采煤工作面——污风——区段回风平巷10——采区回风石门2排出采区。

2、掘进工作面通风

　动画演示

新风——采区运输石门1——采区下部车场3——轨道上山4——采区中部车场7＇——区段回风平巷8＇——局部通风机——掘进工作面——污风——联络巷11——区段运输平巷9＇——运输上山5——采区回风石门2排出采区。

3、硐室通风

采区绞车房和变电所需要的新风由轨道上山直接供给。

采区绞车房的回风经联络小巷处的调节风窗回人采区回风石门；变电所的回风经输送机上山进入回风石门；煤仓不通风。

为使风流能按上述路线流通,在相应地点需设置风门。

（四）动力供给系统 

1、供电系统

高压电缆——井底中央变电所——运输大巷——采区运输石门1——采区下部车场3——运输上山5——采区变电所——降压后到各用电地点。

2、压气系统

掘进岩巷时所用的压缩空气由地面（有的将空压机房设在井底车场附近）压气机房,通过专用管路送至各用气地点。

（五）供水系统

采掘工作面、平巷以及上山输送机转载点所需的防尘喷雾用水,由地面（或井下）储水池通过专用管路送至各用水地点。

四、采煤系统分析

（一）采区上（下）山坡度

1、运输上（下）山和自溜上山

缓斜煤层一般采用输送机上（下）山，倾斜煤层可采用自溜上山。

2、轨道上（下）山

串车提升：

上山坡度＜25°

循环绞车（无极绳）运输：

上山坡度＜10°

上（下）山坡度在6°～25°之间,采用单滚筒绞车辅助提升

（二）区段参数

区段走向长度:

即为采区的走向长度.

区段斜长:

工作面长度、区段煤柱宽度和区段上下两条平巷的巷宽之和。

综采工作面长度一般为150～200m，普采工作面长度一般为120～150m，炮采工作面长度一般为80～150m。

缓斜、倾斜薄及中厚煤层，区段煤柱宽度一般在8～15m，厚煤层约为30m左右。

目前主要使用无煤柱护巷技术煤柱小于3m。

区段平巷的宽度，普采和炮采约为2.5～3.0m，综采约为4.0～4.5m。

（三）区段平巷的坡度和方向

1、双直线式布置：

目前机械化开采主要采用。

图7－5区段平巷坡度变化示意图

2、折线—弧线式布置：

炮采工作面可采用

3、双弧线式布置：

   炮采工作面有采用

图7－6区段平巷布置方式

（a）折线－弧线式布置；（b）折线底板等高线

（四）区段平巷的布置方式

1、平巷的双巷布置——指上一区段运输平巷和下一区段回风平巷两巷同时掘进成巷的布置方式。

2、平巷的单巷布置——一条区段平巷单独掘进成巷的布置方式。

（五）区段无煤柱护巷

1、沿空留巷——在采煤工作面采过之后，将区段平巷用专门的支护材料进行维护，作为下区段的平巷。

沿空留巷的巷旁支护方法要求：

（1）巷道支架要有足够的支护强度和适当的可缩量；

（2）采煤工作面与巷道联接的端头处要加强支护；

（3）巷道靠采空区一侧采取适宜的支护方法。

图7－10 巷旁支护的几种类型

2、沿空掘巷——在上区段采煤工作面回采结束后，经过一段时间待采空区上覆岩层移动基本稳定后，沿上区段运输平巷采空冒落区边缘，掘进下区段工作面的区段回风平巷。

（a）后退式（b）前进式

2、采面前进式：

如图示，采面由采区上山附近向采区边界方向回采，区段平巷沿空留巷。

优缺点分析：

少掘巷道，提高采出率；要求支护技术和手段好； 

要防止漏风；留巷支护困难。

适用：

薄及中厚，赋存稳定，中硬以上煤层。

3、采面往复式：

上采面前进式，沿空留巷；下采面后退式，沿空留巷。

优点：

缩短搬家距离；采出率高；少掘巷道。

应用：

鸡西、阳泉、开滦均有采用。

4、往复旋转式：

如图示。

使综采面旋转180°，往复回采，沿空留巷。

优点：

采面不搬家；少掘巷；

缺点：

煤损大；回采技术复杂；转折点难维护，设备折损严重。

应用：

鸡西曾使用进行开采。

（c）往复式

（d）旋转式

第三节厚煤层倾斜分层走向长壁采煤法采煤系统

一、分层同采的采区巷道布置（自阅）

（目前这种方法已很少使用）

技术发展趋势：

（1）多采用分层分采

（2）综采放顶煤开采厚煤层。

（3）综采大采高支架一次采全高

图7－14厚煤层倾斜分层走向长壁下行跨落采煤法分层同采巷道布置

1－运输大巷；2－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－下区段回风石门；9－区段轨道集中平巷；10－区段运输集中平巷；11－联络巷；12－溜煤眼；13－回风石门；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

二、分层分采的采区巷道布置

分层分采的采区巷道布置，没有共用的区段集中平巷，每一分层的区段平巷都是单独准备的。

分层平巷布置是在上分层采完后采空区跨落动压基本稳定，才在第二分层层位沿着上分层铺设好的假顶下掘出第二分层的区段平巷。

厚煤层各分层采用联合开采的方式，其上（下）山一般布置在煤层底板岩层中，上（下）山通过采区车场及石门、斜巷或立眼与各分层平巷联系。

三、采煤系统分析

（一）采煤方法主要参数

1．厚煤层倾斜分层厚度

普采、炮采分层厚度一般为2m左右；综采一般为3m左右。

2．工作面长度

确定分层开采工作面长度时，要综合考虑单一长壁工作面长度的影响因素及铺网工序和在网下作业带来的影响，一般同区段下分

层工作面长度小于上分层长度。

（分层平巷采用内错布置）

（二）采区上（下）山的布置

开采厚煤层的采区上（下）山可布置在煤层底板岩层中，（也可布置在煤层中）一般将采区上（下）山布置在底板距煤层10～15m岩层中。

当煤层厚 度不大，采深较浅，顶底板岩层稳定，煤质较硬，自然发火危险较小，或底板有含水较大的岩层，布置岩巷有困难时，才考虑布置在煤层中。

（三）区段集中平巷的布置

分层同采厚煤层时，需要布置区段集中平巷。

包括：

区段运输集中平巷和区段轨道集中平巷。

（分层分采不设集中巷）

1．区段运输集中平巷的布置

一般布置在煤层底板岩层中，所在位置应避开底板岩层中应力升高区，巷道布置在压力传递影响角以外。

2．区段轨道集中平巷的布置

一般尽量沿煤层顶板布置。

（四）区段分层平巷的布置

厚煤层倾斜分层开采时，各区段分层平巷的相互位置对于巷道的使用和维护状况影响较大。

根据煤层倾角的大小和分层数，各分层平巷的相互位置主要有以下三种基本布置形式。

1．水平式布置

图7-16分层平巷布置

（a）水平式；（b）倾斜内错式；（c）倾斜外错式；（d）垂直式

各分层工作面运输平巷和回风平巷分别布置在同一标高上，区段煤柱呈平行四边形，如图7－16（a）。

各分层之间用水平巷道联系，各分层工作面长度基本一致。

2．倾斜式布置

使下分层工作面运输平巷和回风平巷置于上分层平巷的内侧处于上分层采空区下方，形成正梯形的区段煤柱。

各分层内错半个到一个巷道宽度。

分内错式和外错式两种。

（五）分层平巷和区段集中平巷之间的联系方式

区段集中平巷与分层平巷联系方式，主要根据煤层倾角、层间距离、分层平巷布置形式以及联络巷的用途和运输方式、掘进工程量的大小，采区巷道布置的合理性等因素来确定。

（分层同采时才有）

一般有石门、斜巷和立眼三种基本方式。

当煤层倾角较大，分层工作面平巷为水平布置时，一般常采用石门联系，如图7-17。

倾角小于15～20°，多采用斜巷联系方式，如图7-18。

近水平厚煤层，多采用垂直式布置立眼联系方式，如图7-19。

 图7-19分层平巷与集中平巷的联系方式

1－区段运输集中平巷；2－联络石门；3－运煤斜巷；4－分层运输平巷；

5－分层回风平巷；6－溜煤立眼，7－行人、通风、运料联络斜巷

（六）区段平巷的无煤柱护巷

厚煤层倾斜分层下行垮落采煤法，在上、下区段平巷之间一般都留有护巷煤柱，起到隔离采空区的作用。

但造成大量的煤炭资源损失，且留下自然发火的隐患，并且作用在区段煤柱上的支承压力大，使分层平巷不易维护。

厚煤柱无煤柱护巷通常采用沿空掘巷的方法，即沿着上区段采空区边缘掘进下区段的分层平巷，或保留上区段的分层运输平巷用作下区段的分层回风平巷。

第四节 煤层群走向长壁采煤法采煤系统

一、煤层群单层开采

煤层层间距较大的煤层群，开采时在各个煤层中单独布置采区巷道，各层煤在开采上形成独立的采区生产系统，如下图示。

二、多煤层联合开采

（一）采区集中上（下）山联合布置图7-21

（二）集中上（下）山，上层煤无区段集中平巷，下层煤有区段集中平巷的联合布置图7-22

三、煤层群分组集中采区联合布置图7-23

四、联合布置采区巷道分析

（一）采区上（下）山的数目和位置

1．采区上（下）山数目和位置

2．采区上（下）山位置的确定

采取上山主要布置方案

1）一煤一岩上（下）山 2）两条岩石上（下）上

3．两条煤层上（下）山 4）两岩一煤上（下）山

5）三条岩石上（下）山

3．上（下）山之间的位置关系

（二）区段集中平巷的布置

1．机轨分煤岩巷布置   2．机轨双岩巷布置

3．机轨合一巷布置     4．机轨双煤巷布置

第五节 采区车场形式

一、采区上部车场

（一）采区上部平车场，如图7-29（a）

1、顺向平车场

i、当绞车房与上山变坡点距离近，车场巷道直接与总回风巷相连；

ii、煤层群联合布置采区用石门联接各煤层回风平巷和总回风巷；

iii、采区上部为风化带或松软岩层。

iv、调车方便；巷道断面大，易跑车。

图7-29采区上部平车场

（a）顺向平车场；（b）逆向平车场

2、逆向平车场，如图7-29（b）

当绞车房距轨上变坡点较远；煤层联合布置采区；操作安全；通过能力小。

（二）采区上部甩车场，图7-30

优点：

调车省力；通过能力大，可减少工程量。

绞车房高，不易维护，绞车房回风下行。

图7-30 采区上部甩车场

二、采区中部车场

采区中部车场：

联结上山和中部区段平巷的一组巷道和硐室。

采区中部甩车场车场分类：

按服务对象，按提升方式，按甩车方向，甩入地点，

主提升    双钩提升       单向甩车     绕道式

辅助提升  单钩提升       双向甩车     石门式        平巷式

（一）绕道式中部车场图7-32

绕道式中部车场—采区上山甩车道由斜面进入平面后再延伸至顶板绕道内，在此设调车线。

图7-32 绕道式中部车场

1－运输上山；2－轨道上山；3－甩车道；4－绕道；5－区段轨道平巷

（二）平巷式中部车场，图7-33

平巷式中部车场：

采区上山甩车道直接甩入区段平巷中，在平巷中设储车线。

（轨道上山在煤层中布置）

图7-33双向甩入平巷式中部车场

1－运输上山；2－甩车道；3－区段轨道平巷；4－绕道；5－运输上山；6－交岔点

（三）石门式中部车场图7-34

图7-34 石门式中部车场

（a）双石门中部车场；（b）单石门中部车场

1－运输上山；2－轨道上山；3－区段运输平巷；4－区段轨道平巷（图b为集中平巷）；

5－联络巷；6－甩车道；7－区段溜煤眼；8－区段运输石门（图b为溜煤眼）；

9－区段轨道石门；10－采区变电所；11－区段运煤集中平巷；12－联络石门；13－人行道

石门式中部车场—采区上山甩车道直接将矿车甩入区段石门。

布置特点：

1）单向甩入石门内

轨上—石门—轨道平巷相连

运上—石门—区段运输平巷相连

2）石门内设调车场 

3）上、下区段过渡期通风。

适用：

煤层群联合布置采区，

轨上在下部煤层或底板岩石内。

三、采区下部车场

采区下部车场—采区上山与阶段运输大巷联接处的一组巷道和硐室的总称。

按装车地点不同，采区下部车场可分为：

大巷装车式；

石门装车式；

绕道装车式。

（一）大巷装车式下部车场图7-35

采区煤仓的煤炭直接在大巷装入矿车或输送机；辅运由轨上与大巷间的绕道相联。

图7-35大巷装车式下部车场

（a）顶板绕道式；（b）底板绕道式

1－运输上山；2－轨道上山；3－采区煤仓；4－大巷；

5－人行道；6－材料车道；7――绕道

优缺点及适用条件

优点：

布置紧凑，工程量省；调车方便。

缺点：

影响大巷通过能力；绕道维护量大

适用条件：

顶绕式—上山倾角α>12︒，起坡点落在大巷顶板，且顶板围岩稳定的条件。

底绕式—当上山倾角α<12︒，上山提前下扎于大巷底板变平，且底板围岩稳定的条件。

（二）石门装车式下部车场图7-36

1、在石门里布置装车站

2、优缺点及适用条件

优点：

工程量小；调车方便，通过能力大，不影响大巷运输。

缺点：

石门长度有时不够长，就要将车场延伸到煤层平巷内或延长石门。

适用：

煤层群联合布置的采区。

（三）绕道装车式下部车场图7-37

1、绕道式下部车场

开一段平行于大巷的巷道，专门布置装车线路。

2、优缺点及适用条件

优点：

不影响大巷运输能力。

缺点：

工程量大；调车时间长。

适用：

采区生产能力大；矿井一翼有两个采区同时生产；不宜布置石门装车站时采用。

习题：

1、采区准备方式有哪几类？

确定采区准备方式应遵循哪些基本原则？

2、对照图7-3，分析采区巷道是由哪几类巷道组成的？

简述各巷道的名称、用途、主要技术装备及其巷道形式，分析采区运煤、通风、运料等生产系统。

3、分析区段运输平巷和区段回风平巷在布置上有什么特点。

4、试分析比较区段平巷的单巷布置、双巷布置特点。

5、无煤柱护巷的原理是什么？

无煤柱护巷方法有哪几种？

试分析各种方法的优缺点和适用条件。

6、什么是对拉工作面？

布置对拉工作面时应注意哪些问题？

7、分析厚煤层倾斜分层采煤的分层同采和分层分采各有什么特点？

8、绘图说明厚煤层倾斜分层采煤时分层平巷的几种布置方式及适用条件。

9、试分析区段集中平巷与上山、与分层平巷之间的几种联系方式，各适用什么条件？

11、按甩车地点的不同，采区中部车场有哪几种形式？

12、按装车站地点不同，采区下部车场有哪几种形式？