采区生产系统优化方案

(1)伪斜柔性掩护支架采煤法生产系统

伪斜柔性掩护支架采煤法是指在急斜煤层中,沿伪倾斜布置采煤工作面,用柔性掩护支架将采空区和工作空间隔开,沿走向推进的采煤方法。

伪斜柔性掩护支架采煤法区段高度一般为30～50 m,当煤层赋存稳定、构造简单、区段高度可以达到80～100 m,在区段范围内,区段运输平巷和区段回风平巷掘到边界后,距采区边界5 m处开掘一处开切眼。开切眼包括溜煤眼和人行眼,两眼间距5～8 m,沿倾斜每隔10～15 m用联络平巷贯通。开切眼贯穿区段回风平巷后,便可从区段回风平巷边界起铺设掩护支架。区段回风平巷至开切眼中人行眼的距离应达到5～10 m,以保证掩护支架工作面下倒角沿开切眼顺利下放。利用开切眼逐步将水平铺设的掩护支架下放到与水平面成30°～35°夹角的伪斜位置,形成伪倾斜采煤工作面。伪斜柔性掩护支架采煤法工作面布置如图5.21所示。

图5.21　伪斜柔性掩护支架采煤法巷道布置

1—采区运输石门;2—采区回风石门;3—工作面运输巷;4—工作面回风巷;5—开切溜煤眼;6—收尾眼;7—溜煤眼;8—溜矸眼;9—运料眼;10—行人眼;11—采空区;12—掩护支架

正常采煤过程中,应安排专人在回风平巷扩巷、采地沟、铺设掩护支架,在工作面下端掩护支架下放到运输平巷时应按作业规程、操作规程要求拆除掩护支架,并及时运至运输石门,经转运后重复使用。在工作面推进过程中,应在采区上山眼隔离煤柱外侧开掘一对收尾眼,逐步将支架下放成水平位置。然后全部回收。煤厚小于2 m掩护支架采煤工作面可以不掘收尾眼,而采用沿空留巷方式进行收尾。

①通风系统　新鲜风流自采区运输石门进入,经运输平巷到采煤工作面。污浊风流从采煤工作面经回风平巷到回风石门排出。

②运料系统　支架等材料由回风石门运进,经回风平巷运到支架安装地点。

③运煤系统　工作面破煤经自溜到运输平巷,经刮板输送机转到运输石门,到采区溜煤眼,大巷装车。

(2)伪斜短壁采煤法生产系统

伪斜短壁采煤法(又称“正台阶采煤法”),它是指在急斜煤层的阶段或区段内,沿伪斜方向布置成上部超前的台阶形工作面,并沿走向推进的采煤方法。

为了克服倒台阶全部垮落和倒台阶矸石充填采煤法存在的控顶面积大、坑木消耗高、煤炭回收率低、工作面内行人及运料不便、台阶上方易于瓦斯积聚等缺点,重庆中梁山南矿于1984年试验成功伪斜短壁采煤法,取得较好技术经济效果,安全状况进一步得到改善。

将一个长壁工作面划分为若干个长为5～8 m的短壁工作面,短壁工作面呈正台阶形布置,沿层面与走向线为30°夹角的伪斜方向上下台阶错距为15～20 m,各短壁工作面上方利用单体液压支柱、竹笆,使采空区垮落矸石堆积形成的垫层构成人工假顶来隔离采空区,沿采空区维持一条伪斜小巷,用于工作面通风、行人、运料、溜煤。伪斜小巷内铺设搪瓷溜槽,以便煤炭自溜,如图5.22所示。

图5.22　伪斜短壁采煤法巷道布置

1—回风石门;2—运输石门;3—工作面回风巷;4—工作面运输巷;5—伪斜小巷

(3)俯伪斜走向长壁采煤法生产系统

俯伪斜走向长壁采煤法(又称“俯伪斜走向长壁分段密集采煤法”),它是由伪斜短壁采煤法逐渐演变而形成的。俯伪斜走向长壁采煤法的主要特点是采煤工作面沿伪斜方向呈直线布置,沿走向推进;用分段水平密集支柱切顶挡矸隔离采空区与采煤空间;工作面分段爆破方式破煤,煤炭自溜运输。

俯伪斜走向长壁采煤法工作面呈伪斜直线布置,放顶密集支柱呈近水平排列,工作面沿走向推进,如图5.23所示。通过对正台阶采煤法的改进,改善了工作面近煤壁处的通风条件,提高了工作面煤壁有效利用率,大大改善了工作面顶板管理,为采煤机械化创造了条件。工作面伪斜角应满足煤炭自溜、人员行走和减轻工人劳动强度要求,一般取30°～35°。在目前技术条件下,区段垂高一般为50～60 m,工作面伪斜长度为80～90 m。为了溜煤、通风、行人和掘进方便,工作面下部的溜煤眼不得少于3个,掘成漏斗状,以便溜煤。

图5.23　俯伪斜走向长壁采煤法巷道布置

1—区段运输平巷;2—区段回风平巷;3—超前准备眼;4—下安全出口;5—溜煤眼;6—分段密集;7—上安全出口(www.xing528.com)

(4)倒台阶采煤法生产系统

倒台阶采煤法是指在急倾斜煤层的阶段或区段内,布置下部超前的台阶形工作面,并沿走向推进的采煤方法。

1)倒台阶全部垮落采煤法生产系统

倒台阶采煤法实质上是走向长壁采煤法在急斜煤层的应用,它在采区巷道布置和生产系统上与缓斜煤层单一走向长壁采煤法基本相同,图5.24所示为倒台阶采煤法巷道布置情况。在采区走向中部沿煤层掘进一组采区上山眼,一般包括溜煤眼、运料眼、人行眼。采区内沿倾斜方向一般划分1～2个区段,每个区段布置一个倒台阶工作面,倾斜长度一般为60～80 m,工作面沿倾斜方向一般划分为4～6个台阶,每个台阶长度一般为10～15 m,上下台阶错距称为阶檐宽度,一般为2～3 m。

图5.24　倒台阶全部垮落采煤法工作面布置

1—运输石门;2—回风石门;3—运输平巷;4—回风平巷;5—下护巷煤柱;6—上护巷煤柱;7—开切人行眼;8—开切溜煤眼;9—下煤眼;10—下安全出口;11—超前出口

在第一区段上下边界,从采区上山向两翼沿煤层掘进区段运输平巷和回风平巷,留足5～7 m采区隔离煤柱,由区段运输平巷向上掘进开切眼至回风平巷。一般开切眼包括溜煤眼和人行眼,两眼间距为5～8 m。

为了维护第一区段运输平巷,以便作为第二区段回风平巷使用,需在第一区段运输平巷上视煤层硬度、厚度等留设3～5 m的区段护巷煤柱,在煤柱上方掘进超前顺槽,沿走向每隔5～6 m掘一个净断面不小于1 m2的溜煤眼,贯通运输平巷和超前顺槽。超前顺槽和溜煤眼并不需要沿走向一次掘完,在工作面生产过程中只需超前掘进2～3个溜煤眼和10～15 m超前顺槽。从开切眼下部开始,按选定台阶长度将开切眼分段,先采最下部台阶,依次采上部台阶,逐步形成倒台阶工作面,然后上下台阶保持一定错距同步向采区上山眼方向推进。为使工作面自溜下来的煤能暂时堆放,以保证工作面正常通风和安全出口畅通,最下一个台阶作为贮煤台阶,一般阶檐宽为5～6 m,台阶长度为8～10 m。

①运煤系统　工作面破煤自溜到下部贮煤台阶,由区段运输平巷中的运输机运至溜煤上山,下放至采区煤仓,由采区运输石门装车运至井底车场。

②运料系统　由采区运输石门、回风石门运进,经运料上山提运至区段平巷,经人工转运至工作面运输平巷和回风平巷,再转到各台阶。

③通风系统　新鲜风流由采区运输石门进入,经人行上山进入区段运输平巷到采煤工作面,污浊风流经区段回风平巷、采区回风上山到上部采区回风石门排出。

2)倒台阶矸石充填采煤法生产系统

倒台阶矸石充填采煤法巷道布置,如图5.25所示。

图5.25　倒台阶矸石充填采煤法巷道布置

1—运输平巷;2—中间人行平巷;3—运矸、回风平巷;4—运输石门;5—中间石门;6—运矸、回风石门;7—溜煤斜巷;8—超前人行斜巷;9—溜矸斜巷;10—溜矸口

工作面巷道布置采用集中上山和集中区段平巷布置方式,集中上山布置在煤层底板岩石中,区段集中平巷布置在m10煤层中,以溜煤斜巷连通m9煤层工作面超前平巷,区段集中运输平巷、运矸平巷分别通过运煤石门、运矸石门与采区集中上山相连,在m9煤层工作面上部沿走向每隔5～8 m掘进一条倾角30°的溜煤斜巷与运矸平巷相通,便于向煤层采空区进行充填。在采区边界位置自区段运输平巷向上掘一组开切眼,连通区段运矸平巷。

工作面沿倾斜布置成倒台阶,倾斜长度一般为90～110 m。工作面沿倾斜划分为10～12个台阶,每个台阶一般为8～10 m,上下台阶阶檐错距为4.5～7.2 m。m9、m10煤层工作面交替开采和充填。

①运煤系统　m10煤层工作面破煤自溜到下部贮煤台阶,由区段集中运输平巷中的运输机运至溜煤上山,下放至采区煤仓,由采区运输石门装车运至井底车场。m9煤层工作面破煤自溜到下部贮煤台阶,由溜煤斜巷放至区段集中运输平巷中的运输机运至溜煤上山,下放至采区煤仓,由采区运输石门装车运至井底车场。

②运料系统　由采区运输石门、运矸石门运进至区段集中平巷,人工转运至m10煤层工作面各台阶;m9煤层工作面所需材料由区段集中运输平巷、区段运矸平巷经溜煤斜巷和溜矸斜巷,人工转运至工作面各台阶。

③通风系统　m10煤层工作面新鲜风流由采区运输石门进入,经区段集中运输平巷至m10采煤工作面;污浊风流经区段运矸平巷至采区运矸、回风石门排出;m9煤层工作面新鲜风流由采区运输石门进入,经区段集中运输平巷、溜煤斜巷至m9采煤工作面;污浊风流经溜矸斜巷、区段运矸平巷至采区运矸、回风石门排出。