急倾斜煤层的几种采煤方法分析
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急倾斜煤层的几种采煤方法分析
[摘要]本文主要对急倾斜煤层的钢丝绳锯走向长壁采煤方法、急倾料厚煤层分层采煤方法、伪针柔性掩护支架采煤方法等几种采煤方法进行了分析。
【关键词】煤矿;急倾斜煤层;采煤方法
在煤矿采煤生产中,急倾斜煤层开采由于倾角比较大,在开采技术、安全措施、运输能力、顶板管理等方面具有自己的特点,形成了不同的采煤方法。急倾斜煤层开采具有以下特点:一是因煤层倾角较大,采落的煤和冒落的矸石,可自动下滑,这简化了工作面的装运作业,而可能砸伤人和冲倒支架,因此,在开采技术上要采取相应安全措施。二是煤层顶板压力垂直作用在支架或煤体上的分力不大,沿倾斜方向作用的分力较大。支架不稳定,可能出现倾倒,护巷煤柱易于发生片帮,顶底板容易沿倾斜方向滑动。三是因煤层倾角大,沿倾斜方向的行人、运料及搬迁设备均出现困难。采区的走向和倾斜长度一般均比缓倾斜煤层的小。四是采煤工作面的各种工序操作相当困难,加大了机械化采煤的难度。五是急倾斜煤层顶板比缓倾斜煤层顶板很难冒落,步距也较大。冒落的矸石下滑充填采空区,对顶板起支撑作用。在正常开采期间,能发生明显的周期来压。急倾斜采煤法中的支护大部分是以掩护为主,支撑为辅。根上述特点要在采煤工作中,分析和运用各种采煤方法。
1、钢丝绳锯走向长壁采煤方法
这种采煤法是使用一条装有锯齿的钢丝绳,用它沿工作面往复运动掏槽,利用地压和煤的自重完成落煤。工作面通常长度在10m~30m。在采煤工作面两端的区段平巷中各装一台绞车,来带动条装有锯齿的钢丝绳,并通过导向轮与锯绳连接。在锯绳上每隔1m~1.5m装一个煤锯齿,锯绳紧压工作面煤壁,做上下锯动,锯齿在煤壁上拉出一条沟槽。随沟槽的不断加深,沟上下两帮的煤炭在地压和自重的作用下自行垮落,并沿工作面底板下滑,经工作面下端溜煤眼溜至运输平巷。
运用此方法工人可不进入工作面,仅在平巷中开动绞车和移动导向滑轮,安全可靠。工作面不用支护和顶板管理,这可减轻劳动强度,提高工效,减少材料消耗。但煤质不能保证,断绳不好处理。它只能用在煤厚2.0m以下,煤质松软无夹石层,煤层不粘顶和粘底,顶底板稳定的急倾斜煤层。
2、急倾料厚煤层分层采煤方法
急倾斜厚煤层的分层方法,有水平和斜切分层,后者还可分为正斜切分层和倒斜切分层方式。
水平及斜切分层采煤法是沿煤层倾斜方向把煤层分成几个分层,斜切分层时倾斜角度为25°~30°,每个分层厚度为2m~3m,并在分层内布置回采巷道,形成采煤工作面,按顺序进行回采,采煤工作面沿走向推进。分层间的开采顺序及采空区处理方法有下行垮落法或上行充填法,煤矿一般采用下行垮落法开采,回采时工作面采用爆破落煤,铰接顶梁支护顶板,铺设人工假顶。
水平及斜切分层采煤法对煤层地质环境适应性强,能适应煤层倾角和厚度变化,回采率较高。而存在的问题是巷道布置和通风系统复杂,巷道掘进量较大,回采工序多,劳动强度大,机械化程度低。采煤的产量和效率较低,材料消耗大。其适用条件是:煤层厚度在大于4m~6m,埋藏条件复杂的急倾斜煤层。
3、伪针柔性掩护支架采煤方法
(1)采区巷道布置
伪斜柔性掩护支架采煤法的巷道布置如图1所示。
开掘顺序采区运输石门 2 掘到煤层后,向上掘进一组上山眼,布置区段运输平巷7、回风平巷6,在距采区边界5m处开掘两条初采斜巷8,两巷相距5m~8m,沿倾斜每隔10m~15m用联络巷贯通,初采斜巷贯通回风巷后,在回风巷中安装掩护支架。用这两条斜巷将水平铺设的掩护支架下放在与水平面成25°~30°夹角的伪倾斜位置,形成伪倾斜工作面,再在掩护支架下回采。为有利于溜煤、行人、通风和运料,在工作面下端掘超前平巷,并沿走向每隔5m左右,由区段运输平巷向上开掘小眼,与超前平巷贯通。
工作面落下的煤炭自溜到工作面下部,经溜煤眼13至区段平巷7,运至采区溜煤眼4,在运输石门处装车外运。新鲜风流由采区运输石门2进入行人眼5,经区段运输平巷7到达采煤工作面。污风从工作面经区段回风巷6到采区回风石门1排出。
(2)采煤工艺
准备回采阶段。在回风平巷内安装掩护支架,并下放支架使工作面成伪倾斜工作面,为回采做准备。在安装支架前,要把回风平巷断面扩大到煤层顶底板,从初采斜巷以外5m处挖出地沟,挖好一段,就可安装掩护支架。一端紧靠顶板并垫高,使梁有3°~ 5°的倾斜,以方便下放支架时转动。前面依次安装架子,后面进行回柱放顶,使支架顶上有厚度为2m~3m矸石垫层,来保护支架、缓冲围岩垮落时对支架的冲击,再进行架子的调整下放,使架子由水平状态不断下放成伪倾斜状态,直至成为具有25°~30°倾角的采煤工作面。在支架下放到工作面下端时,再调格回水平位置。
正常回采阶段。炮眼的布置要按架宽和煤的硬度而定,随着出煤,掩护支架自动下落,要随时调整,使掩护支架落到预定位置。在工作面往前推进时,要在回风巷中不断接长掩护支架,及时拆除掩护支架下端的一段支架,下端回收架尾
时,要把地沟向两帮扩大,用点柱支撑钢梁,然后卸下螺栓,把钢丝绳经小眼送到运输平巷,然后,取下钢梁经采区运料眼运到回风平巷中的支架安装地点,可重复使用。
优点:工作面倾角变缓,工作面较长,采区巷道掘进量小,煤炭损失小,回采率高;工人在掩护支架下工作,工作安全;利用掩护支架将工作空间与采空区隔开,简化顶板管理,解决工作面支柱、回柱的体力劳动,为安全生产和出煤创造条件;煤炭自滑运输,不用人工攉煤,减轻劳动强度,通风系统简单,坑木消耗量低;方便管理。
缺点:掩护支架的宽度不能自动调节,不能适应煤层厚度的变化;采煤工艺落后,工作面是单点出煤,机械化程度低;在含有夹石的煤层中采用此方法,不能排除矸石;工作面煤尘大,工作环境差。伪斜柔性掩护支架采煤法适用于煤层稳定、厚度变化小、倾角不大、煤层厚度在2m~6m的急倾斜厚煤层。