继续教育采矿工程专业课作业

发布 2022-09-14 02:41:28 阅读 4087

继续教育知识更新培训作业。

一、什么是伪倾斜密集支柱走向长壁采煤法?

答:这种采煤方法的主要特点是:采煤工作面成直线形,按俯伪斜方向布置,沿走向推进;用分段水平密集切顶、挡矸、隔离采空区与回采空间;工作面分段爆破落煤,煤炭自溜运输。

一) 采煤系统。

图3 俯伪斜分段水平密集支柱采煤法。

1-密集支柱;2-“人”字形溜煤眼;3-自制钢溜槽;4-带帽点柱;5-超前掘进头。

采煤系统如图4所示。为了满足煤炭自溜又方便人员行走,工作面伪倾斜角度一般为30~35°,工作面斜长可达80~90m。为了溜煤、通风、行人和溜煤眼掘进工作的方便,工作面下部的溜煤眼不少于3个。

掘成漏斗状,并铺有溜槽。

二)采煤工艺。

1.工作面初采。

工作面初采由开切眼与区段回风巷交接处开始,按工作面伪倾角要求自上而下推进,工作面长度逐渐增大如图4所示。为便于初采时工作面出煤和人员通行,开切眼沿伪斜方向布置。随着工作面向下推进,开切眼自上而下逐段报废。

当工作面下端距回风巷4m时,开始支设分段密集支柱。当第一分段密集支柱长度达到5m而直接顶仍不垮落时,采用强制放顶措施。随着工作面的继续推进,不断增设新的分段密集支柱。

当工作面煤壁到达图4中6所示位置时,初采工作结束。

图4 工作面初采。

1-区段运输巷;2-区段回风巷;3-开切眼;4-溜煤行人眼;

5-调整中的工作面煤壁;6-调整好的工作面煤壁。

2.工作面正常回采。

工作面用爆破落煤,自下而上分段爆破。支护采用单体液压支柱(2023年底起国家已经禁止在回采工作面使用金属摩擦支柱)和饺接顶梁。支护形式采用倒悬臂齐梁齐柱布置,柱距0.

8m、排距1.0m,单体液压支柱架设应采取防倒措施。沿煤层倾向每隔4~5m设置一排密集支柱,每排密集支柱沿走向长4m,上铺竹笆或荆片。

密集支柱随工作面推进,前添后回,支柱间距一般不超过0.3m,放顶前后始终保持13~15根带帽点柱。相邻两排密集支柱沿煤层走向保持有1.

0~1.5m错距。密集支柱除起切断顶板作用外,主要用于挡矸。

采空区采用全部垮落法处理。当回风巷下方采空区出现大面积悬顶时,除采用人工强制放顶外,可将上区段采空区冒落矸石放入本区段采空区。

分段密集支柱的长度与顶板性质、工作面采高、采空区冒落矸石的安息角、煤层瓦斯涌出量以及相邻两排密集支柱的间距等因素有关。分段密集支柱过长,工作面控顶增大,顶板压力随之增大,造成回柱困难,而且在密集支柱下方的“三角区”也易积聚瓦斯。分段密集支柱长度过短则不能有效地起到挡矸作用。

根据广旺矿务局旺苍矿的经验,在顶板中等稳定条件下,分段密集支柱的走向长度以为宜,最长不宜超过。

3.工作面收尾。

当工作面上端推进到距收作眼4m时,工作面进入收尾阶段,这时工作面长度逐渐缩短,如图6所示。

图5 工作面收尾。

1-区段运输巷;2-区段回风巷;3-收作眼;4-联络巷;

5-收尾中的工作面煤壁;6-收作眼煤柱。

为满足工作面收尾时的通风、运料和行人需要,收作眼应始终保持畅通。为此,在收作眼靠工作面一侧应设保护煤柱,其尺寸为宽4m、倾斜长5m。

三)评价及适用条件。

这种采煤方法与台阶法对比的主要优点是:工作面沿俯伪斜直线布置,减少了煤、矸的下滑速度,有利于防止冲倒支架和砸伤人员,改善了工作面安全生产条件;同时因工作面伪斜直线布置,改善了工作面顶底板受力状况,相对增加了稳定性,不会出现大面积推底和顶板拉裂现象;在区段垂高相同条件下,工作面有效利用率比台阶采煤法高,为提高单产、改善工作面近煤壁处的通风状况及实现机械化采煤提供了条件;分段走向密集除切顶外,主要起挡矸作用,拦截采空区矸石,在工作空间与顶板冒落区之间形成一个自然充填带,使老顶来压滞后较远,减缓了老顶来压的作用,减少了工作面支柱的损耗量及维修工作量。

四川芙蓉巡场矿,重庆鱼田堡煤矿、砚石台煤矿、中梁山南北矿等采用这种采煤方法的结果表明,在相同的自然条件下,比倒台阶采煤法单产提高90%~100%,回采工效提高了19%~27%,取得了较好的安全、技术与经济效果。

这种采煤方法存在的主要问题是:工作面支回柱工作量更大,工人操作还不够方便;用人多,劳动生产率低;分段密集支柱下方的“三角区”通风条件较差,易积聚瓦斯;煤层顶板有淋水时,劳动环境比较差。

伪斜走向长壁采煤法适用于倾角40°以上,顶板中等稳定,煤壁易片帮,工作面采高不超过2.0m的低瓦斯煤层,或不宜使用伪倾斜柔性掩护支架采煤法的不稳定急斜薄及中厚煤层。

二、什么是伪倾斜柔性掩护支架采煤法?

答:伪倾斜柔性掩护支架采煤法具有走向长壁采煤法的某些特点,采煤工作面是直线形,按伪倾斜方向布置,沿走向推进,用柔性掩护支架隔离采空区,工人在掩护支架下进行采煤。

一)、采煤系统。

图6 伪倾斜柔性掩护支架采煤法巷道布置。

1-采区回风石门;2-采区运输石门;3-运料眼;4-溜煤眼;5-行人眼;6-区段回风巷;7-区段运输巷;8-开切眼;9-收作眼;10-架尾移动轨迹线;11-架头移动轨迹线;12-工作面;13-溜煤小眼;14-永久封闭墙;15-小眼临时封闭。

如图7所示,该采煤方法区段高度取决于煤层倾角大小、沿倾斜变化情况以及采煤技术条件。目前实际使用的一般在30m左右,若煤层沿倾斜赋存稳定,构造简单,区段高度可加大到40~60m。在区段范围内区段运输巷和回风巷掘到边界后距采区边界5m处掘进一对斜巷,两巷相距5~8m,并沿倾斜每隔10~15m用联络巷贯通。

斜巷贯通回风巷后,在回风巷中安装掩护支架。利用这两条斜巷逐步把水平铺设的掩护支架下放到与水平面成25°~30°夹角的伪倾斜位置,即形成了伪倾斜采煤工作面。然后在掩护支架下进行正常回采工作。

二)掩护支架的结构。

图7 柔性掩护支架结构。

1-钢梁;2-钢丝绳;3-竹笆;4-压木;5-撑木。

三)回采工艺。

可将回采工作分为三个阶段,即准备回采、正常回采和收尾。

1、准备回采。

在区段范围内,区段运输巷和回风巷掘至边界后,距采区边界5m处掘2~3个小眼(架尾眼),眼距5~8m,并沿倾斜方向每隔10~15m用联络巷贯通。而后在回风巷中安装掩护支架。当回风巷中安装掩护支架走向长度达15~20m时,即可利用架尾小眼逐步把水平铺投的掩护支架下放到与水平面成25~30°夹角的伪倾斜位置,即形成了伪倾斜工作面。

2、正常回采。

在正常回采过程中,除了在掩护支架下回采外,同时要在回风平巷中扩巷、挖地沟,不断接长掩护支架,还要在工作面下端的顺槽中不断地拆除支架,以便连续回采。在支架下采煤,主要用打眼放炮,分工作面全长一次爆破和分段爆破。

3、收尾。当工作面推进到区段停采线附近时,支架不再继续接长,在停采线靠工作面一侧掘进两条收尾上山眼,然后加大工作面上部的下放步距,缩小工作面下部的进尺,同时逐渐缩小工作面长度和伪倾斜角度,直至变成水平状态(见图7—10)。最后将支架全部拆除。

四)支架结构。

为了扩大这种采煤方法的使用范围,我国开采急斜煤层的一些矿井,多年来结合本矿区煤层地质及技术条件,因地制宜地试验制造了多种结构型式的掩护支架。

1、“八”字形掩护支架。

2、“〈形掩护支架。

3、单腿支撑式掩护支架。

4、“7”字型掩护交架。

图8 “八”字形掩护支架。

图9 “〈形掩护支架。

图10 单腿支撑式掩护支架。

1-走向钢梁;2-25mm钢丝绳;3-滑撬板;4-单腿;5-炮眼。

五)评价及适用条件。

伪斜柔性掩护支架采煤法与水平分层采煤法、倒台阶采煤法和伪倾斜密集支柱走向长壁采煤法比较,具有产量高,效率高,工序简单,操作方便,生产安全等优点。是我国开采急倾斜煤层的一种主要方法。

这种采煤方法存在的主要问题是:掩护支架的结构固定而不能调宽,对煤层厚度、倾角等产状变化的适应性较差,变成可伸缩和调整的液压掩护支架有难度;采煤工艺尚待实现机械化,工作面基本上是单点出煤,限制了这种采煤方法各项技术经济指标的进一步提高;对于非易冒顶底板,初采来压冲击很危险;巷道布置较复杂;拆装支架的劳动强度较大;在含有夹石的煤层中使用这种方法无法排除矸石,降低了煤质;工作面煤尘大,工作环境较差;工人作业空间狭小,通风条件差。

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