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采矿概论
江苏·徐州 | 中国矿业大学
hclayor@126.com
韩昌良 讲师
第五章 近水平、缓斜及中斜煤层采煤方法
采煤方法概念
长壁工作面采煤工艺
放顶煤采煤工艺
回采巷道布置系统
第一节 采煤方法概念
1. 采煤工作面
采煤工作面:煤矿开拓和掘进必需的巷道之后,形成了进行采煤作业的场所。如图5-1所示。
开切眼:最初掘进,供安装采煤设备的巷道。
采空区:采煤后废弃的空间。
图5-1 工作面空间和采空区
a-开切眼;b-在开切眼附近;c-正常回采时
2. 采煤工艺:
采煤工作面各工序所用方法、设备及其在时间、空间上的相互配合称为采煤工艺。
回采工艺过程包括破煤、装煤、运煤、支护和处理采空区等五道主要工序。这些工序按破煤、装煤、运煤、移输送机、支护、处理采空区的顺序依次进行。
3. 采煤工艺方式:
爆破采煤工艺、普通机械化采煤工艺和综合机械化采煤工艺三类。
4. 采煤方法:
采煤工艺与回采巷道布置及其在时间上、空间上的相互配合叫采煤方法。
5. 壁式体系采煤法:
走向长壁采煤法:长壁工作面沿煤层走向推进的采煤方法,即为走向长壁采煤法;
倾斜长壁采煤法:长壁工作面沿煤层倾斜推进的采煤方法,即为倾斜长壁采煤法。如图5-2所示。
图5-2 两种采煤方法示意图
第二节 长壁工作面采煤工艺
一、 采煤工作面矿山压力
(一)顶板与底板
图5-3 煤层、顶板、底板的相对位置关系
(二)采动后顶板活动的一般规律
长壁工作面如图5-4所示。
图5-4 直接顶初次垮落
1. 直接顶初次垮落:
2. 岩石碎胀系数:岩石破碎后与破碎前体积的比值叫岩石碎胀系数。
3. 直接顶充填系数:直接顶厚度与煤层采高的比值。
如图5-5所示。
图5-5 直接顶垮落后的岩石充填情况
图5-6 基本顶呈双固定支点梁状态
4. 基本顶初次来压:基本顶初次破断在采煤工作面引起的矿压显现称为初次来压(如图5-7所示);由开切眼到初次来压时工作面推进的距离叫基本顶初次来压步距。
5. 基本顶周期来压:基本顶周期折断在采煤工作面引起的矿压显现称为周期来压;基本顶岩梁周期性折断的距离叫做基本顶周期来压步距(如图5-8所示)。
图5-7 基本顶初次来压
图5-8 基本顶周期来压
(三)采煤工作面顶板分类
表5-1 直接顶类别代号及名称
类别
1类
2类
3类
4类
1a
1b
不稳定
中等稳定
稳定
非常稳定
岩性和结构特征
泥岩、泥页岩,节理裂隙发育或松软。
泥岩、碳质泥岩,节理裂隙发育。
致密泥岩、粉砂岩、砂质泥岩,节理裂隙不发育。
砂岩、石灰岩,节理裂隙很少。
致密砂岩、石灰岩,节理裂隙极少。
(四)采煤工作面围岩支承压力及其变化
1. 原岩应力:天然存在于原岩内的应力叫做原岩应力。
2.支承压力:采煤后,由于采掘空间原被采物承受的载荷转移到周围支承体上而形成的压力,叫支承压力。如图5-9所示。
图5-9 工作面周围岩体内应力重新分布概况
3. 矿压:存在于采掘空间围岩内的力叫做矿山压力,简称“矿压”。
4. 应力集中系数:工作面周围岩体内最高应力与原始应力的比值叫做应力集中系数。
5. 支承压力分布:
(1)工作面:(图5-9所示)
(2)底板传递:(图5-10所示)
煤体上的支承压力还会传递到底板岩层中,如图5-10所示。
图5-10 底板应力升高区示意图
二、爆破采煤工艺
爆破采煤工艺,又称“炮采”,指在长壁工作面用爆破方法破煤和装煤、人工装煤、输送机或溜槽运煤和单体支柱支护采空区的采煤工艺。
1. 破煤:(如图5-11所示)
图5-11 炮采工作面炮眼布置图
2. 装煤:爆破装煤、人工装煤和机械装煤三种。
3. 运煤:可弯曲刮板输送机和溜槽运煤。
4. 支护:单体液压支柱和铰接顶梁支护采空区。
图5-12、图5-13
图5-12 单体液压支柱结构
图5-13 金属铰接顶梁结构图
5. 处理采空区:全部垮落法、充填法和煤柱支承法等三种。
6. 炮采工作面回采工艺过程如图5
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