倾斜长壁采煤法生产系统分析

(1)单工作面布置与双工作面布置

倾斜长壁采煤法的采煤工作面,可以布置成单工作面,也可以布置成双工作面。

单工作面布置的特点是每一个采煤工作面有两条回采巷道,一条为运煤和进风的运输斜巷,另一条为运料和回风的回风斜巷。带区之间可采用留煤柱的方法护巷,也可采用无煤柱护巷法。采用煤柱护巷时,在相邻带区之间留8～15 m宽的煤柱,掘相邻带区工作面的斜巷。采用无煤柱护巷时,一般沿空掘进回风斜巷,或者是将相邻带区回采后的回风斜巷保留维护,作为另一带区的沿空留巷。留煤柱护巷的煤柱尺寸及无煤柱护巷的技术措施,与走向长壁采煤法相同。

而双工作面布置的布置特点是两个工作面布置三条回采巷道,其中中间为两个工作面共用巷道的运输斜巷,两侧为各自工作面运料和回风的回风斜巷。

倾斜长壁采煤工作面,基本上是沿煤层走向呈水平状布置的,不存在走向长壁采煤法工作面有向下运输和向上运输的问题。因此,倾斜长壁采煤法采用双工作面布置时,两个工作面的长度可以等长。工作面风流也不存在上行风和下行风问题,工作面的通风状况都同样良好。双工作面布置方式减少了一条运煤巷道及其相关联络巷道,降低了巷道掘进工程量,节省了一套运输设备,生产比较集中。所以,在顶板条件较好的薄及中厚煤层,特别是采用爆破采煤或普通机械化采煤工艺时,一般都采用双工作面的布置形式。

(2)采煤工作面推进方向

倾斜长壁采煤法按工作面推进方向不同,由俯斜开采和仰斜开采两种。当煤质坚硬或顶板淋水较高时,宜采用仰斜开采;当煤层厚度较大,煤质松软容易片帮或瓦斯含量较高时,宜采用俯斜开采。对于倾角很小的近水平薄及中厚煤层,煤层顶板和地质条件较好的情况下,在大巷上方的煤层采用俯斜开采,而在大巷下方的煤层采用仰斜开采。

采煤工作面的开采顺序,按工作面推进方向有三种:前进式、后退式和往复式。

采煤工作面由大巷附近向上(下)部边界推进,其运输巷道和回风巷道随工作面推进而向前掘进且采后沿空留巷,为前进式开采,如图5.28所示。

图5.28　前进式开采

1—水平运输大巷;2—采煤工作面;3—运输斜巷;4—回风斜巷;5—水平回风大巷

这种开采顺序的优点是工作面准备期短、出煤早。其缺点是:在采空区维护巷道技术复杂、维护费用高;工作面通风系统漏风多,而且采空区瓦斯涌到工作面风流中,加大了采空区遗煤的自燃发火危险;工作面采煤和工作面巷道掘进同时进行,相互干扰大,生产和组织管理工作复杂,难以掌握前方煤层的变化情况,因此在我国采用这种方式的不多。

采煤工作面由上(下)部边界向大巷方向推进,带区运输斜巷和回风斜巷在工作面采煤前就预先掘出,采空区后方的斜巷则垮落报废,这种采煤方式为后退式开采,如图5.29所示。这种方式的优缺点与前进式相反,目前在我国大多采用这种方式。(www.xing528.com)

图5.29　后退式开采

1—水平运输大巷;2—采煤工作面;3—运输斜巷;4—回风斜巷;5—水平回风大巷

当水平运输大巷和水平回风大巷分别位于带区的上部和下边边界时,采煤工作面的两条斜巷中的一条需预先掘出,另一条则需随着工作面推进随采随掘且采后要沿空留巷,既有前进式特点,又有后退式特点的混合式采煤方式,如图5.30所示。混合式开采可采用一个带区为仰斜采煤,邻近带区则为俯斜采煤的往复式开采,如图5.31所示。

图5.30　混合式开采

1—运输大巷;2—回风大巷;3—采煤工作面;4—运输斜巷;5—回风斜巷

图5.31　往复式开采

1—运输大巷;2—回风大巷;3—运输斜巷;4—进风斜巷;5—回风斜巷

(3)辅助运输方式

倾斜长壁采煤法取消了采区(盘区)上(下)山,带区斜巷通过联络巷道直接与运输大巷和回风大巷连接,运输系统少了一个环节,但带区斜巷一般都比较长,辅助运输比较困难。当前不少矿井按照运输能力和煤层倾角大小,采用多台小绞车串联运输方式或无极绳运输方式。这种方式,工人劳动强度大,容易发生脱钩跑车等事故,技术经济效果差。

为了发挥倾斜长壁采煤法技术和经济上的优越性,提高生产效率,实现安全生产,目前一些矿井采用单轨吊、卡轨车和齿轨车等运输设备。这些辅助运输设备具有技术先进、运输系统简单、运输能力大、运输距离长和实现安全运输等优点,提高了采煤工作面辅助运输的机械化水平。