急傾斜大采高綜采成套技術(shù)與研究

1、急傾斜大采高綜采成套技術(shù)研究與應(yīng)用研究報(bào)告 急傾斜大采高綜采成套技術(shù)研究與應(yīng)用研究報(bào)告內(nèi)蒙古福城礦業(yè)有限公司北 京 科 技 大 學(xué)2011年12月目 錄 TOC o 1-4 h z u HYPERLINK l _Toc3179529891 緒論 PAGEREF _Toc317952989 h 1HYPERLINK l _Toc3179529901.1 急傾斜厚煤層綜采的必要性 PAGEREF _Toc317952990 h 1HYPERLINK l _Toc3179529911.2 急傾斜煤層開采現(xiàn)狀 PAGEREF _Toc317952991 h 2HYPERLINK l _Toc31795

2、29921.2.1 國外急傾斜煤層開采現(xiàn)狀 PAGEREF _Toc317952992 h 3HYPERLINK l _Toc3179529931.2.2 國內(nèi)急傾斜煤層開采現(xiàn)狀 PAGEREF _Toc317952993 h 4HYPERLINK l _Toc3179529942 地質(zhì)與開采條件的特點(diǎn)與工作面設(shè)計(jì)研究 PAGEREF _Toc317952994 h 7HYPERLINK l _Toc3179529952.1 地質(zhì)條件分析 PAGEREF _Toc317952995 h 7HYPERLINK l _Toc3179529962.1.1 煤層賦存條件 PAGEREF _Toc317

3、952996 h 8HYPERLINK l _Toc3179529972.1.2 水文地質(zhì) PAGEREF _Toc317952997 h 11HYPERLINK l _Toc3179529982.1.3 主要地質(zhì)構(gòu)造分析 PAGEREF _Toc317952998 h 11HYPERLINK l _Toc3179529992.1.4 頂?shù)装褰Y(jié)構(gòu)及上覆巖石巖性分析 PAGEREF _Toc317952999 h 13HYPERLINK l _Toc3179530002.1.5 煤層的物化指標(biāo) PAGEREF _Toc317953000 h 14HYPERLINK l _Toc317953001

4、2.2 開采煤層條件分析 PAGEREF _Toc317953001 h 14HYPERLINK l _Toc3179530022.3 工作面設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc317953002 h 14HYPERLINK l _Toc3179530032.3.1 工作面設(shè)計(jì)、工作面巷道布置概況 PAGEREF _Toc317953003 h 14HYPERLINK l _Toc3179530042.3.2 工作面參數(shù)確定 PAGEREF _Toc317953004 h 17HYPERLINK l _Toc3179530053 急傾斜大采高工作面巖層運(yùn)動(dòng)與礦山壓力規(guī)律研究 PAGEREF _Toc

5、317953005 h 19HYPERLINK l _Toc3179530063.1 急傾斜煤層開采巖層運(yùn)動(dòng)與礦山壓力的一般規(guī)律 PAGEREF _Toc317953006 h 19HYPERLINK l _Toc3179530073.1.1 急傾斜煤層開采巖層斷裂高度與分布形態(tài) PAGEREF _Toc317953007 h 19HYPERLINK l _Toc3179530083.1.2 大傾角煤層采場礦壓顯現(xiàn)特點(diǎn) PAGEREF _Toc317953008 h 21HYPERLINK l _Toc3179530093.2 福成煤礦大傾角大采高工作面巖層運(yùn)動(dòng)規(guī)律研究 PAGEREF _To

6、c317953009 h 21HYPERLINK l _Toc3179530103.2.1 福成煤礦大傾角大采高工作面覆巖賦存特征 PAGEREF _Toc317953010 h 21HYPERLINK l _Toc3179530113.2.2 福成煤礦大傾角大采高工作面直接頂運(yùn)動(dòng)規(guī)律 PAGEREF _Toc317953011 h 23HYPERLINK l _Toc3179530123.2.3 福成煤礦大傾角大采高工作面老頂運(yùn)動(dòng)規(guī)律 PAGEREF _Toc317953012 h 24HYPERLINK l _Toc3179530133.3 福城煤礦急傾斜煤層開采頂板運(yùn)動(dòng)結(jié)構(gòu)分析 PAGE

7、REF _Toc317953013 h 25HYPERLINK l _Toc3179530143.3.1 直接頂巖層運(yùn)動(dòng)結(jié)構(gòu)模型 PAGEREF _Toc317953014 h 25HYPERLINK l _Toc3179530153.3.2 上覆巖層運(yùn)動(dòng)結(jié)構(gòu)模型 PAGEREF _Toc317953015 h 27HYPERLINK l _Toc3179530163.4 急傾斜大采高工作面巖層的空間結(jié)構(gòu)及應(yīng)力場分布 PAGEREF _Toc317953016 h 28HYPERLINK l _Toc3179530173.4.1 沿走向分析 PAGEREF _Toc317953017 h 29

8、HYPERLINK l _Toc3179530183.4.2 沿傾向分析 PAGEREF _Toc317953018 h 30HYPERLINK l _Toc3179530194 底板運(yùn)動(dòng)模型研究 PAGEREF _Toc317953019 h 35HYPERLINK l _Toc3179530204.1 底板運(yùn)動(dòng)形式 PAGEREF _Toc317953020 h 35HYPERLINK l _Toc3179530214.2 影響因素分析 PAGEREF _Toc317953021 h 36HYPERLINK l _Toc3179530224.3 底板滑移模型研究 PAGEREF _Toc3

9、17953022 h 37HYPERLINK l _Toc3179530235 急傾斜大采高工作面支架選型與防倒防滑研究 PAGEREF _Toc317953023 h 41HYPERLINK l _Toc3179530245.1 工作面綜采支架選型 PAGEREF _Toc317953024 h 41HYPERLINK l _Toc3179530255.1.1 工程類比和經(jīng)驗(yàn)估算法 PAGEREF _Toc317953025 h 41HYPERLINK l _Toc3179530265.1.2 傳遞巖梁理論計(jì)算法 PAGEREF _Toc317953026 h 44HYPERLINK l _

10、Toc3179530275.2 急傾斜工作面支架防倒滑研究 PAGEREF _Toc317953027 h 50HYPERLINK l _Toc3179530285.2.1 急傾斜工作面綜采支架受力分析 PAGEREF _Toc317953028 h 51HYPERLINK l _Toc3179530295.2.2 1901S工作面支架受力分析 PAGEREF _Toc317953029 h 53HYPERLINK l _Toc3179530305.3 1901S工作面支架防倒防滑技術(shù)研究 PAGEREF _Toc317953030 h 57HYPERLINK l _Toc3179530315

11、.3.1 支架防滑防倒結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc317953031 h 57HYPERLINK l _Toc3179530325.3.2 支架防滑防倒措施 PAGEREF _Toc317953032 h 57HYPERLINK l _Toc3179530336 急傾斜大采高工作面“三機(jī)”配套研究 PAGEREF _Toc317953033 h 60HYPERLINK l _Toc3179530346.1 急傾斜煤層開采的主要特點(diǎn) PAGEREF _Toc317953034 h 60HYPERLINK l _Toc3179530356.2 三機(jī)配套選型研究 PAGEREF _Toc317

12、953035 h 60HYPERLINK l _Toc3179530366.2.1 “三機(jī)”的選型原則 PAGEREF _Toc317953036 h 61HYPERLINK l _Toc3179530376.2.2 綜采設(shè)備的幾何尺寸配套 PAGEREF _Toc317953037 h 61HYPERLINK l _Toc3179530386.2.3 綜采工作面“三機(jī)”橫斷面配套尺寸關(guān)系 PAGEREF _Toc317953038 h 63HYPERLINK l _Toc3179530396.2.4 綜采工作面“三機(jī)”生產(chǎn)能力配套 PAGEREF _Toc317953039 h 64HYPE

13、RLINK l _Toc3179530406.3 1901s綜采工作面“三機(jī)”配套選型 PAGEREF _Toc317953040 h 65HYPERLINK l _Toc3179530416.3.1 1901s工作面地質(zhì)概況 PAGEREF _Toc317953041 h 65HYPERLINK l _Toc3179530426.3.1.1 工作面位置及范圍 PAGEREF _Toc317953042 h 65HYPERLINK l _Toc3179530436.3.1.2 煤層及頂?shù)装逄卣?PAGEREF _Toc317953043 h 66HYPERLINK l _Toc31795304

14、46.3.1.3 水文地質(zhì)條件 PAGEREF _Toc317953044 h 66HYPERLINK l _Toc3179530456.3.1.4 影響回采的其他開采技術(shù)條件 PAGEREF _Toc317953045 h 66HYPERLINK l _Toc3179530466.3.2 采煤方法 PAGEREF _Toc317953046 h 67HYPERLINK l _Toc3179530476.3.3 工作面設(shè)備配置 PAGEREF _Toc317953047 h 68HYPERLINK l _Toc3179530486.4 結(jié)論 PAGEREF _Toc317953048 h 73

15、HYPERLINK l _Toc3179530497 急傾斜大采高綜采工作面開采工藝研究 PAGEREF _Toc317953049 h 74HYPERLINK l _Toc3179530507.1 概況 PAGEREF _Toc317953050 h 74HYPERLINK l _Toc3179530517.1.1 地質(zhì)概況 PAGEREF _Toc317953051 h 74HYPERLINK l _Toc3179530527.1.2 工作面設(shè)計(jì)、工作面巷道布置概況 PAGEREF _Toc317953052 h 75HYPERLINK l _Toc3179530537.1.3 工作面回風(fēng)

16、巷運(yùn)輸巷切眼 PAGEREF _Toc317953053 h 76HYPERLINK l _Toc3179530547.2 綜采工作面設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc317953054 h 77HYPERLINK l _Toc3179530557.3 回采工藝確定 PAGEREF _Toc317953055 h 78HYPERLINK l _Toc3179530567.3.1 采煤方法 PAGEREF _Toc317953056 h 78HYPERLINK l _Toc3179530577.3.2 采煤工藝 PAGEREF _Toc317953057 h 78HYPERLINK l _Toc31

17、79530587.3.3 割煤方式 PAGEREF _Toc317953058 h 79HYPERLINK l _Toc3179530597.3.4 移架方式 PAGEREF _Toc317953059 h 79HYPERLINK l _Toc3179530607.3.5 移溜方式 PAGEREF _Toc317953060 h 80HYPERLINK l _Toc3179530617.3.6 工作面移機(jī)頭、機(jī)尾措施 PAGEREF _Toc317953061 h 80HYPERLINK l _Toc3179530627.3.7 采煤機(jī)進(jìn)刀方式 PAGEREF _Toc317953062 h

18、81HYPERLINK l _Toc3179530637.3.8 工作面開采方案 PAGEREF _Toc317953063 h 84HYPERLINK l _Toc3179530647.3.9 勞動(dòng)組織與生產(chǎn)技術(shù) PAGEREF _Toc317953064 h 85HYPERLINK l _Toc3179530657.3.10 工作面正規(guī)循環(huán)生產(chǎn)能力 PAGEREF _Toc317953065 h 87HYPERLINK l _Toc3179530667.3.11 工作面設(shè)備配置 PAGEREF _Toc317953066 h 88HYPERLINK l _Toc3179530677.4 工

19、作面頂板管理 PAGEREF _Toc317953067 h 91HYPERLINK l _Toc3179530687.4.1 頂板管理方式 PAGEREF _Toc317953068 h 91HYPERLINK l _Toc3179530697.4.2 工作面支護(hù)方式 PAGEREF _Toc317953069 h 91HYPERLINK l _Toc3179530707.4.3 特殊時(shí)期的頂板管理 PAGEREF _Toc317953070 h 92HYPERLINK l _Toc3179530717.5 創(chuàng)新點(diǎn) PAGEREF _Toc317953071 h 93HYPERLINK l

20、_Toc3179530728 1901S工作面順槽沿空留巷開采方案探討 PAGEREF _Toc317953072 h 94HYPERLINK l _Toc3179530738.1 1901S工作面概況 PAGEREF _Toc317953073 h 95HYPERLINK l _Toc3179530748.2 1901S工作面沿空留巷可行性研究 PAGEREF _Toc317953074 h 98HYPERLINK l _Toc3179530758.3 1901S工作面沿空留巷設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc317953075 h 99HYPERLINK l _Toc3179530769 急傾

21、斜大采高綜采工作面安全保障技術(shù)研究 PAGEREF _Toc317953076 h 101HYPERLINK l _Toc3179530779.1 頂板管理研究 PAGEREF _Toc317953077 h 101HYPERLINK l _Toc3179530789.1.1 急傾斜大采高頂板可能產(chǎn)生問題 PAGEREF _Toc317953078 h 101HYPERLINK l _Toc3179530799.1.2 頂板管理采取的措施 PAGEREF _Toc317953079 h 102HYPERLINK l _Toc3179530809.2 工作面過斷層的安全技術(shù)研究 PAGEREF

22、_Toc317953080 h 105HYPERLINK l _Toc3179530819.3 設(shè)備的下滑研究 PAGEREF _Toc317953081 h 107HYPERLINK l _Toc3179530829.3.1 運(yùn)輸機(jī)的防滑措施 PAGEREF _Toc317953082 h 107HYPERLINK l _Toc3179530839.3.2 支架防倒、滑及安裝 PAGEREF _Toc317953083 h 108HYPERLINK l _Toc3179530849.3.2.1 支架防倒 PAGEREF _Toc317953084 h 108HYPERLINK l _Toc3

23、179530859.3.2.2 支架防滑 PAGEREF _Toc317953085 h 109HYPERLINK l _Toc3179530869.3.2.3 預(yù)防壓架安全措施 PAGEREF _Toc317953086 h 109HYPERLINK l _Toc3179530879.3.2.4 回風(fēng)巷支架組裝 PAGEREF _Toc317953087 h 110HYPERLINK l _Toc3179530889.3.3 煤機(jī)防滑研究 PAGEREF _Toc317953088 h 111HYPERLINK l _Toc3179530899.4 通防管理研究 PAGEREF _Toc31

24、7953089 h 112HYPERLINK l _Toc3179530909.5 管理制度研究 PAGEREF _Toc317953090 h 113HYPERLINK l _Toc3179530929.6 安全管理創(chuàng)新措施 PAGEREF _Toc317953092 h 114HYPERLINK l _Toc31795309310 工業(yè)性試驗(yàn) PAGEREF _Toc317953093 h 116HYPERLINK l _Toc31795309411 主要結(jié)論 PAGEREF _Toc317953094 h 118HYPERLINK l _Toc317953095參考文獻(xiàn) PAGEREF

25、_Toc317953095 h 120上海廟礦區(qū)主采煤層厚度達(dá)到5米以上，最大傾角達(dá)到52度，因此，急傾斜大采高綜采成套技術(shù)是上海廟礦區(qū)亟待解決的難題，本項(xiàng)目直接影響到上海廟礦區(qū)的生產(chǎn)和安全。與國內(nèi)外同類技術(shù)相比，本項(xiàng)目具有大傾角、大采高的特點(diǎn)。與國內(nèi)外已有技術(shù)相比，已經(jīng)成熟的開采技術(shù)有：急傾斜特厚煤層水平分層開采技術(shù)、急傾斜特厚煤層放頂煤開采技術(shù)、急傾斜薄及中厚煤層開采技術(shù)等，因此，本項(xiàng)目的特點(diǎn)在于大傾角條件下的大采高機(jī)械化開采，技術(shù)難點(diǎn)在于巖層控制、成套裝備、開采工藝和安全保障等多個(gè)方面。本項(xiàng)目具有重要的科學(xué)和實(shí)用價(jià)值，在煤炭行業(yè)處于領(lǐng)先的位置。本項(xiàng)目是解決上海廟礦區(qū)生產(chǎn)和安全的重點(diǎn)項(xiàng)目，

26、對(duì)礦區(qū)的可持續(xù)發(fā)展具有十分重要的意義。本項(xiàng)目以1901S工作面為研究對(duì)象，重點(diǎn)在于研究和總結(jié)福城煤礦條件下急傾斜大采高綜采成套技術(shù)和開采經(jīng)驗(yàn)，為今后相似條件工作面的開采提供科學(xué)依據(jù)。1 緒論1.1 急傾斜厚煤層綜采的必要性在中國能源資源中，煤炭資源最為豐富，占我國一次性能源消費(fèi)的70%。我國煤炭資源儲(chǔ)量大且賦存多樣化，據(jù)統(tǒng)計(jì)，在我國急傾斜煤炭儲(chǔ)量占我國煤炭資料儲(chǔ)量的17%，年產(chǎn)量占全國煤炭總產(chǎn)量的8%10%。急傾斜煤層在我國分布較廣，賦存條件復(fù)雜，開采礦井?dāng)?shù)量多，開采難度大，近年來發(fā)生了多起重特大事故。根據(jù)開采實(shí)踐和專家研究，急傾斜煤層是指埋藏傾角大于45的煤層。我國煤炭的賦存條件也千差萬別，

27、其中急傾斜的開采越來越受到人們關(guān)注，其原因有三個(gè)方面：一是在全國重點(diǎn)煤礦區(qū)有20處100多個(gè)礦井進(jìn)行急傾斜煤層開采，急傾斜煤炭儲(chǔ)量約占全國煤炭儲(chǔ)量的17%左右，特別是在我國的西部礦區(qū)50%以上礦井開采的是急傾斜煤層，如主要產(chǎn)煤省(區(qū))貴州、四川、重慶、云南、新疆、甘肅、寧夏等，急傾斜煤層是許多礦區(qū)或礦井的主采煤層。隨著我國西部大開發(fā)戰(zhàn)略的實(shí)施，我國礦產(chǎn)資源開采重點(diǎn)西移，煤炭資源開采已成為西部地區(qū)區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要支柱，加強(qiáng)對(duì)急傾斜煤層開采技術(shù)研究是中西部煤炭開采的重大課題；二是東部礦區(qū)賦存條件較好的煤層越來越少，加上多年來高強(qiáng)度的開采，使淺部賦存條件較好煤層的開采也日益枯竭，從而使急傾斜煤層問

28、題迅速進(jìn)入了人們的視野，引起了人們的高度重視，如山東兗州礦區(qū)、河北邢臺(tái)和開灤礦區(qū)、安徽淮南與淮北礦區(qū)、江蘇徐州礦區(qū)等，這些礦區(qū)的許多礦井不得不由條件相對(duì)優(yōu)越的煤層開采轉(zhuǎn)向復(fù)雜的急傾斜煤層開采，很顯然，要保持礦區(qū)生產(chǎn)的高產(chǎn)高效和可持續(xù)發(fā)展，也必須加強(qiáng)對(duì)急傾斜煤層開采礦山壓力的研究；三是對(duì)急傾斜煤層采煤工藝和安全開采研究的不充分，其研究遠(yuǎn)沒有達(dá)到緩傾斜煤層開采的水平。在2007年頒布的國家煤礦安全監(jiān)察局文件關(guān)于急傾斜煤層安全開采的指導(dǎo)意見，提出了嚴(yán)格開采急傾斜煤礦的安全準(zhǔn)入標(biāo)準(zhǔn)、合理選擇采煤方法、采取有效措施，保障礦井安全生產(chǎn)、開采科學(xué)研究，提高技術(shù)裝備水平四點(diǎn)指導(dǎo)意見。因此，關(guān)于急傾斜煤層開采方

29、法的研究對(duì)我國煤炭工業(yè)的發(fā)展具有十分重要的作用。1.2 急傾斜煤層開采現(xiàn)狀由于急傾斜煤層開采煤層傾角大，與近水平及緩傾斜煤層相比，急傾斜煤層綜合機(jī)械化開采存在工作條件差、設(shè)備易下滑、煤層厚度變化大、斷層復(fù)雜等問題，急傾斜煤層條件對(duì)設(shè)備性能影響大，以及投入產(chǎn)出比高，經(jīng)濟(jì)效益低，造成急傾斜煤層綜合機(jī)械化開采技術(shù)發(fā)展速度相對(duì)緩慢。急傾斜煤層與近水平、緩傾斜煤層相比，在賦存條件、開采方法和開采效果等方面均有較大的差異。首先急傾斜煤層開采綜合機(jī)械化程度低，采煤工作面傾角大，給機(jī)械化裝備的設(shè)計(jì)制造和使用帶來許多困難；其次工作面單產(chǎn)和效率低，由于急傾斜煤層生產(chǎn)能力低，機(jī)械化程度不高，單產(chǎn)一般為近水平和緩傾斜

30、煤層的1/3，甚至更少，效率也較低；再次生產(chǎn)危險(xiǎn)性大，同近水平煤層相比，急傾斜煤層冒頂、片幫、飛矸和設(shè)備下滑等問題更加突出，如果急傾斜煤層要達(dá)到高產(chǎn)高效，勢必要加強(qiáng)開采強(qiáng)度，其設(shè)備所面臨的問題將更加嚴(yán)峻；第四，開采成本高，因單產(chǎn)和效率低，急傾斜煤層開采成本明顯高于中厚煤層；第五，由于煤層傾角大，作業(yè)條件艱苦，安全條件差，機(jī)械化程度低，致使工人勞動(dòng)強(qiáng)度大，操作困難。目前針對(duì)急傾斜煤層主要采用柔性掩護(hù)支架采煤法、俯偽斜走向長壁分段密集采煤法、水平分層、斜切分層采煤法、長孔爆破采煤法、放頂煤開采等開采方法。近年來，我國在急傾斜厚煤層開采領(lǐng)域，主要推廣綜采放頂煤技術(shù)，取得了較好的效果，但是，在采高4.

31、5-5.0米、傾角45-55度的礦井，不適合綜放開采，且大傾角大采高機(jī)械化綜采仍存在諸多難題，因此，本項(xiàng)目是在此背景下立項(xiàng)和開展研究的。1.2.1 國外急傾斜煤層開采現(xiàn)狀國外對(duì)急傾斜煤層長壁綜采的研究與試驗(yàn)，主要限于中厚煤層。20世紀(jì)70年代末，國外主要產(chǎn)煤國家(原西德、前蘇聯(lián)、英國、法國、波蘭等)，曾研制過急傾斜煤層綜采設(shè)備，使用到3562煤層，因煤層傾角大，工作面設(shè)備故障多，工藝復(fù)雜，產(chǎn)量和效率較低。這幾年的研究進(jìn)展緩慢或基本停止。而急傾斜厚煤層走向長壁綜采以前還鮮見報(bào)道。早在20世紀(jì)70 年代，前蘇聯(lián)就在大傾角煤層的開采方面進(jìn)行了一定的研究，研制了應(yīng)用于大傾角和急傾斜煤層的各類綜采支架及

32、采煤機(jī)，并在此基礎(chǔ)上對(duì)大傾角特別是45以上的煤層開采工藝進(jìn)行了較系統(tǒng)地研究，基本奠定了急傾斜煤層開采的科學(xué)技術(shù)基礎(chǔ)。烏克蘭頓涅茨煤礦機(jī)械設(shè)計(jì)院自1986年開始為頓巴斯的龍恩-亞卡礦井和奧爾忠尼基煤管局所屬的葉娜基也夫卡婭煤礦設(shè)計(jì)了大傾角和急傾斜煤層采煤機(jī)及其相配套的支護(hù)設(shè)備并裝備54個(gè)綜采工作面。法國在洛林礦區(qū)使用專用的急傾斜采煤機(jī)(ANF)和TSA 型邁步支架配合工作面防倒防滑裝置及措施開采了1590的煤層。德國將赫姆夏特和曼斯菲爾德或威斯特伐里亞支架進(jìn)行改裝，配合G9-38Ve4.6加高型刨煤機(jī)開采了魯爾礦區(qū)威斯特豪爾特(Westerholt)1838的大傾角煤層。英國使用多布遜支架（適應(yīng)

33、煤層傾角25 45，支架之間有與相鄰支架底座互相鉸接的彈性伸縮連接件，用于支架的防倒、防滑）和伽里克支撐式支架對(duì)35 40的大傾角煤層進(jìn)行了開采，取得了一定的技術(shù)與經(jīng)濟(jì)效果。國外雖然進(jìn)行了大傾角綜采的研究，但煤層厚度一般不超過3.5米，因此，其核心技術(shù)不能被本項(xiàng)目采用。1.2.2 國內(nèi)急傾斜煤層開采現(xiàn)狀我國急傾斜煤層的礦井目前多集中在西部地區(qū)，由于這些地方的區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展相對(duì)落后，礦井的開采規(guī)模、產(chǎn)量相比較所占比例又較小，從而導(dǎo)致礦井的綜合經(jīng)濟(jì)效益差，加上急傾斜煤層開采圍巖移動(dòng)和安全技術(shù)管理與緩傾斜煤層開采相比具有很大的差異和難度，故開采急傾斜煤層的礦井大多數(shù)使用的是傳統(tǒng)的非機(jī)械化開采方法。自2

34、0世紀(jì)80年代開始，我國就一直致力于對(duì)大傾角煤層的機(jī)械化和綜合機(jī)械化開采的研究，煤炭科學(xué)研究院北京開采所、唐山分院、成都煤科院、西安礦業(yè)學(xué)院(現(xiàn)西安科技大學(xué))、中國礦業(yè)大學(xué)以及東北大學(xué)等科研院校從急傾斜煤層入手開始這方面的研究，同時(shí)引進(jìn)國外技術(shù)與裝備，在遼寧沈陽礦務(wù)局、新疆艾維爾溝煤礦、北京礦務(wù)局、四川攀枝花礦務(wù)局、遼寧鶴崗礦務(wù)局、安徽淮南礦務(wù)局等礦區(qū)進(jìn)行了試驗(yàn)與生產(chǎn)。最近幾年具有代表性的有：四川廣能集團(tuán)華鎣山煤業(yè)公司綠水洞煤礦使用MG250/620QWD采煤機(jī)，SGB730/160( 320)刮板輸送機(jī)，ZJ360015/36液壓支架，ZTJ460013/31上端頭支架，ZTHJ114001

35、5/23下端頭支架成功開采了厚2.4m，傾角3250的煤層，工作面走向長771m，傾斜長91m。北京昊華能源股份有限公司木城澗煤礦采用MG250/600AWD采煤機(jī)，ZJ3600/13/31型急傾斜支撐掩護(hù)式液壓支架，ZTHJ11400/15.5/24.5型急傾斜橫式端頭液壓支架，SGZ730/2160型刮板輸送機(jī)順利開采了平均厚度2.3m，傾角3052的煤層，工作面平均走向長345m，傾向長8193m。四川省煤炭產(chǎn)業(yè)集團(tuán)有限責(zé)任公司達(dá)竹鐵山南煤礦采用ZQY3000/14/32型液壓支架、MG250/600-AWD型采煤機(jī)和SGZ730/320型刮板輸送機(jī)等配套設(shè)備開采煤厚0.83.5m，傾角

36、最大60的煤層，工作面走向長600多米，傾向長70m左右。河北金牛能源集團(tuán)有限責(zé)任公司葛泉礦使用ZY3200/13/28液壓支架，MXG- 150/350D采煤機(jī)，SGZ-630/220刮板輸送機(jī)等配套設(shè)備開采煤厚2.71m，傾角3055煤層，工作面走向長900m，傾向長117m左右。神華羊場灣煤礦110206 工作面主采煤層為2#煤層，煤層均厚度為6.3m，傾角1520，走向起伏812；采用MG900/2245GWD電牽引雙滾筒采煤機(jī)；ZY10000/28/62D二柱雙伸縮掩護(hù)式中間架，ZYG10000/26/55D二柱雙伸縮掩護(hù)過渡支架，ZYT10000/26/55D二柱雙伸縮掩護(hù)端頭支架

37、；SGZ1250/2565刮板機(jī)甘肅靖遠(yuǎn)煤業(yè)有限責(zé)任公司，44208工作面開采二層煤，走向長825m，傾斜長105m。工作面煤層厚度9 16.5m，平均12.4m，呈單斜構(gòu)造，傾角37 48，平均41，采用急傾斜厚煤層走向長壁綜放開采方法。采用MG200/500-QWD 型雙滾筒采煤機(jī)落煤，采高2.6m，放頂煤高度平均9.8m，采放比1：3.7。工作面前后部各安裝1臺(tái)SGZ730/320 準(zhǔn)雙邊鏈刮板輸送機(jī)運(yùn)煤。ZFQ3600/16/28型低位放頂煤液壓支架及配套的ZFG4800/19/30型過渡支架、ZT14400/20/31型下端頭支架和ZT9600目前急傾斜厚煤層在國內(nèi)主要的開采方法還是

38、以放頂煤開采和分層開采居多。急傾斜煤層一次采全厚的基本上都是薄及中厚煤層。急傾斜厚煤層大采高一次采全厚綜采與分層綜采、放頂煤綜采相比，在技術(shù)經(jīng)濟(jì)上體現(xiàn)出明顯的優(yōu)越性和發(fā)展?jié)摿Γ瑸榻档途蜻M(jìn)率、緩和采掘關(guān)系、簡化生產(chǎn)環(huán)節(jié)和保證安全生產(chǎn)提供了條件。與此同時(shí)，由于其產(chǎn)量大、效率高、減少回采巷道、不鋪設(shè)假頂和減少工作面搬遷等因素，其綜合經(jīng)濟(jì)效益明顯高于普通綜采。上海廟礦區(qū)福城礦的九層煤為一結(jié)構(gòu)復(fù)雜的急傾斜厚煤層，其中間含有一層砂巖。單一走向長壁式一次采全厚的綜采方法在上海廟礦得到應(yīng)用，在技術(shù)經(jīng)濟(jì)方面取得了較大成功。實(shí)踐證明，在大傾角厚煤層的條件下，一次采全高是提高規(guī)模經(jīng)濟(jì)效益的主要途徑，而綜采設(shè)備生產(chǎn)能

39、力的提高，為擴(kuò)大礦井規(guī)模創(chuàng)造了條件。因此，急傾斜厚煤層大采高綜采是一種有發(fā)展?jié)摿Φ牟擅汗に嚒? 地質(zhì)與開采條件的特點(diǎn)與工作面設(shè)計(jì)研究2.1 地質(zhì)條件分析1901S工作面位于+850水平一采區(qū)，工作面西起回風(fēng)巷（+993.9+1026.3m），東至運(yùn)輸巷（+890.4+959.1m），北起+945九層石門，南至工作面切眼。工作面開采范圍內(nèi)南北走向長平均1988m，切眼傾斜長94m，最大傾斜長為210m，傾斜面積328694m2，工作面范圍內(nèi)地表標(biāo)高+1245.9m本工作面煤層賦存的特點(diǎn)是：工作面上部傾角小、下部傾角大，最大52。圖2-12-3是沿傾向三個(gè)不同地段的剖面圖。圖2-1 1901S工作

40、面傾向剖面圖圖2-2 1901S工作面傾向剖面圖 圖2-3 1901S工作面傾向剖面圖2.1.1 煤層賦存條件本工作面設(shè)計(jì)開采煤層九層煤為礦井主要可采煤層之一，通過地質(zhì)資料分析，九層煤為一結(jié)構(gòu)復(fù)雜煤層，其中有一層厚0.151.4m的砂巖，煤厚度較穩(wěn)定，厚度平均5.01m，煤層傾角平均33.7，最大52。煤層密度1.4t/m3。九層煤宏觀煤巖類型為半亮型，原煤水分（Mad）均為1.64%，原煤灰分（Ad）平均14.07，浮煤揮發(fā)份（Vdaf）平均為40.70%，原煤全硫（St，d）平均為1.14%，煤質(zhì)牌號(hào)為氣煤。表2-1 工作面位置及井上下關(guān)系表水平名稱+850水平采區(qū)名稱一采區(qū)地面標(biāo)高124

41、5.9m井下標(biāo)高+890.4+1026.3地面相對(duì)位置工業(yè)廣場東南，所對(duì)應(yīng)地面只有固定的沙丘，無村莊、河流及其他建筑物?；夭蓪?duì)地面設(shè)施的影響工作面西起回風(fēng)巷（+993.9+1026.3m），東至運(yùn)輸巷（+890.4+959.1m），北起+945九層石門，南至工作面切眼。工作面對(duì)應(yīng)地面為半固體沙丘，無村莊、建筑物及河流，開采期間對(duì)建筑物無影響。井下位置及相鄰關(guān)系該工作面以北為主井、副井及回風(fēng)斜井，以西及以南九煤尚未掘進(jìn)，以東正在掘進(jìn)，工作面上覆三上、三下、五層未開采。工作面走向長度平均1988m傾斜寬度平均162.5面積328694.5m表2-2 煤層情況表煤層厚度4.65.41m煤層結(jié)構(gòu)復(fù)雜煤

42、層傾角14.5-45開采煤層九層硬度中等煤 種氣煤穩(wěn)定程度較穩(wěn)定煤層情況描述九層煤為礦井主要可采煤層之一，煤巖性類型為半亮型，工業(yè)品牌為氣煤。九層煤為一結(jié)構(gòu)復(fù)雜煤層，煤較穩(wěn)定，厚4.65.41m，平均厚度5.01m。其中一層砂巖，厚0.151.4m，為主要標(biāo)志層。煤層傾角平均33.7，最大52。密度1.4t/m3。表2-3 九層煤煤質(zhì)特征如下表Mad（%）Ad（%）Vdaf（%）Qb.da（MJ/Kg）St.d（%）煤質(zhì)牌號(hào)1.6414.0740.7029.411.14氣 煤圖2-4工作面煤層綜合柱狀圖2.1.2 水文地質(zhì)1、根據(jù)礦井水文地質(zhì)規(guī)程，當(dāng)煤層傾角小于54，巖石抗壓強(qiáng)度小于19.6M

43、Pa，頂板全部垮落時(shí)，導(dǎo)水裂隙帶高度（包括冒落帶）為式中：M累計(jì)采厚，4.8m；n煤分層層數(shù)，1；計(jì)算得導(dǎo)水裂隙帶高度為51.7m；保護(hù)層厚度H保=3M/n=14.4m2、冒落帶中含水層：9層煤頂板石灰?guī)r為中等含水層，厚度2.05m；9層煤與8層煤之間的砂巖為弱含水層，厚度8.80m；8層煤與7層煤之間的砂巖為強(qiáng)含水層，厚度18.27m，距九層煤22.69m.第三系礫巖，距九層煤69.795.3m。3、隔水層：9層煤頂板石灰?guī)r上方的泥巖為隔水層，厚度7.37m；綜上所述9號(hào)煤層采動(dòng)形成的冒落帶和裂隙帶將溝通9號(hào)煤層頂板砂巖、8層煤與7層煤之間的砂巖，工作面開采受砂巖水害威脅。另外該回采工作面開

44、采范圍內(nèi)有一鉆孔ZK601，該鉆孔水泥漿封堵；工作面中及附近沒有老空水害威脅。4、涌水量預(yù)計(jì)：依據(jù)1901N工作面涌水量進(jìn)行比擬，預(yù)計(jì)1901S工作面正常涌水量126m3/h；最大涌水量270m3/h。排水設(shè)備選型按最大涌水量匹配，在工作面運(yùn)輸巷掘設(shè)水倉，清挖水溝，按最大涌水量2.1.3 主要地質(zhì)構(gòu)造分析1、礦區(qū)地質(zhì)構(gòu)造礦區(qū)位于苦草凹背斜北段東翼，呈向東傾斜的單斜構(gòu)造。傾角中段偏大，4050左右，北部較小在2030，南部30左右，巖層在走向及傾向上有波狀起伏。礦區(qū)有兩組三條斷層將礦區(qū)與相鄰礦區(qū)分割，一是南部邊界DF4正斷層，走向北西西向，北北東傾，傾角75，斷距在100m左右。由鉆孔2101及

45、2102給予控制，此斷層為左旋壓扭及平推性斷層。二是礦區(qū)西部的DF3斷層及礦區(qū)東部的DF6斷層，兩斷層均為二維地震確定之?dāng)鄬樱呦蚪媳保瑑A向東，傾角65，均為逆斷層。DF3在煤層露頭外，DF6在本礦區(qū)的區(qū)外深部，均沒有工程點(diǎn)給予控制。2、工作面地質(zhì)構(gòu)造斷層情況以及對(duì)回采的影響根據(jù)工作面巷道實(shí)際揭露資料，該工作面構(gòu)造較復(fù)雜，開采范圍內(nèi)揭露4條斷層，斷層情況如表2-4所示：表2-4 斷層情況表斷層名稱走向傾向傾角斷層性質(zhì)斷層落差位 置對(duì)回采的影響F9-1177WS40正斷層6.0m位于1901S運(yùn)輸巷N16導(dǎo)線點(diǎn)以南17.2m處。斷層落差較大，影響較大。F9-2153WS63正斷層0.7m位于1

46、901S回風(fēng)巷S26導(dǎo)線點(diǎn)處。影響較小F9-345WS55正斷層0.4m位于1901S回風(fēng)巷S30導(dǎo)線點(diǎn)以南13.4m處 。影響較小F9-4137ES42正斷層0.7m位于1901S回風(fēng)巷S12導(dǎo)線點(diǎn)處。影響較小其它因素對(duì)回采的影響工作面中無河流沖刷、陷落柱、火成巖侵入體等其它特殊地質(zhì)構(gòu)造。表2-5 影響回采的其它地質(zhì)情況表瓦斯低瓦斯（工作面瓦斯絕對(duì)涌出量預(yù)計(jì)為0.03m3/minCO2低CO2礦井。煤塵爆炸指數(shù)九層煤煤塵具有爆炸性，指數(shù)為40.70%。煤的自燃傾向性九層煤自燃發(fā)火期69-70天，自燃傾向性屬II類自燃煤層。地溫危害工作面開采時(shí)溫度在20左右。沖擊地壓危害無2.1.4 頂?shù)装褰Y(jié)

47、構(gòu)及上覆巖石巖性分析根據(jù)工作面回風(fēng)巷、運(yùn)輸巷及切眼揭露，工作面開采范圍內(nèi)煤巖層變化較大，煤層頂板為淺灰色石灰?guī)r，塊狀構(gòu)造，堅(jiān)硬，厚2.0m，其上為黑灰色泥巖，泥質(zhì)膠結(jié)，層狀構(gòu)造，厚8.07m；再上為深灰色砂質(zhì)泥巖，泥質(zhì)結(jié)構(gòu)，鈣質(zhì)膠結(jié)，厚5.48m；再上為灰白色細(xì)砂巖，斜層理構(gòu)造，鈣質(zhì)膠結(jié)，厚4.21m；再上為黑灰色泥巖，層狀構(gòu)造，泥質(zhì)膠結(jié)，厚2.22m，再上為8層煤，厚0.8m；再上為黑灰色泥巖，層狀構(gòu)造，泥質(zhì)膠結(jié)，厚3.6m，再上為黃褐色中砂巖，層狀構(gòu)造，鈣質(zhì)膠結(jié)，厚5.46m，再上為深灰色粉砂質(zhì)泥巖，斜層理構(gòu)造，砂泥質(zhì)膠結(jié)，厚3.53m，再上為7層煤，厚0.36m，7層煤頂板淺灰色灰?guī)r，厚

48、2.40m，再上為淺灰色泥巖，風(fēng)化后成粘泥狀和碎塊狀，厚8.9m；再上為黃褐色細(xì)砂巖，厚3.5m；再上為黃白色泥巖，風(fēng)化后成粘泥和碎塊狀，厚6.6m；再上為第三系礫巖，厚6.2m。煤9底板為淺灰色粉砂巖，斜層理結(jié)構(gòu)，鈣質(zhì)膠結(jié)，夾有泥質(zhì)條帶，厚3.87m，再下為泥巖，泥質(zhì)膠結(jié)，層狀構(gòu)造，厚05.89m，平均厚3.29m；再下為10號(hào)煤，厚0.58m。九層煤與十層煤層間距平均3.87m。九層煤與八層煤層間距平均21.9m。表2-6 煤層頂?shù)装迩闆r 頂?shù)装迕Q巖石名稱厚 度特 征基本頂（老頂）泥巖8.07m黑灰色灰，泥質(zhì)膠結(jié)，層狀構(gòu)造直接頂石灰?guī)r2.0m淺灰色，塊狀構(gòu)造，堅(jiān)硬直接底粉砂巖3.87m淺

49、灰色，砂粒結(jié)構(gòu)，斜層理結(jié)構(gòu)，鈣質(zhì)膠結(jié)，夾有泥質(zhì)條帶2.1.5 煤層的物化指標(biāo)九層煤為礦井主要可采煤層之一，煤巖性類型為半亮型，原煤水分（Mad）均為1.64%，原煤灰分（Ad）平均14.07，浮煤揮發(fā)份（Vdaf）平均為40.70%，原煤全硫（St，d）平均為1.14%，工業(yè)品牌為氣煤。九層煤為一結(jié)構(gòu)復(fù)雜煤層，其中有一層厚0.151.4m的砂巖。煤層厚度4.65.41m，平均5.01m；煤層傾角從北到南由14.5逐漸增大到45，平均33.7，煤層密度1.4t/m2.2 開采煤層條件分析9#煤層位于太原組（C2t）上部，為4.008.50米的厚煤層，頂板為一層厚2米左右的生物碎屑灰?guī)r，底板為細(xì)、

50、粉砂巖。9#煤層分上、下兩層，層間距0.204.55米，一般為0.60米，其巖性多為細(xì)、粉砂巖。上層為9上煤層，煤質(zhì)較好，結(jié)構(gòu)單一，下層為9#煤層，煤質(zhì)較差，有夾矸23層。在11勘查線附近，9#煤層沉積時(shí)為一條東西向古河床，沖刷缺失。9#煤層原煤灰分（Ad）為4.2534.73，平均18.04，原煤硫分（St.d）為1.065.58，平均2.88，原煤磷含量（P）為0.0020.081，平均0.014，屬中灰、中硫中高硫、低磷煤。2.3 工作面設(shè)計(jì)2.3.1 工作面設(shè)計(jì)、工作面巷道布置概況1、工作面設(shè)計(jì)該工作面以南為井田邊界煤柱，以北為主井、副井及回風(fēng)斜井，以西及以南九煤尚未掘進(jìn)，以東正在掘進(jìn)

51、，工作面上覆三上、三下、五層尚未開采。2、工作面巷道布置回風(fēng)巷：1901S回風(fēng)巷開門點(diǎn)位于A1導(dǎo)線點(diǎn)以南20m處，先按真方位182沿九層煤頂板掘進(jìn)770米，再按真方位192沿九層煤頂板施工1220m停掘。巷道全長全長1990米運(yùn)輸巷：1901S工作面運(yùn)輸巷開門點(diǎn)位于A1導(dǎo)線點(diǎn)以南5米處按真方位182，沿九層煤頂板施工780m，然后按真方位196，施工550米，最后按真方位192，施工600m停掘。巷道全長1930m切眼：1901S工作面切眼開門點(diǎn)位于N28#導(dǎo)線點(diǎn)以南126m處運(yùn)輸巷中，按真方位角276順九層煤頂板施工。巷道全長94m。圖2-5 1901S工作面平面圖3、工作面回風(fēng)巷工作面回風(fēng)

52、巷工作面回風(fēng)巷沿煤層頂板布置，采用錨帶網(wǎng)支護(hù)。局部頂板破碎處采用錨帶網(wǎng)+錨索支護(hù)。巷道斷面形狀為矩形；煤層傾角大于25時(shí)改斷面形狀為切圓拱形。凈斷面9.68m2采用4根182000mm全螺紋鋼錨桿配“M”鋼帶（40001373mm）支護(hù)頂板，頂板錨桿間排距為12001200mm。兩幫采用181200mm全螺紋鋼錨桿（上幫2根，間排距為12001200mm；下幫1根）配“W”托盤及塑鋼復(fù)合網(wǎng)支護(hù)，塑鋼復(fù)合網(wǎng)規(guī)格為50巷道內(nèi)敷設(shè)108的防塵管路一趟，供工作面采煤機(jī)和液壓支架噴霧用水，敷設(shè)108的風(fēng)管一趟，敷設(shè)一趟108管路為巷道排水用。巷道主要用于工作面的回風(fēng)、運(yùn)輸、行人等。工作面運(yùn)輸巷工作面運(yùn)輸

53、巷沿煤層頂板布置，采用錨帶網(wǎng)或錨帶網(wǎng)支護(hù)。巷道斷面形狀為切圓拱形或矩形，凈斷面11.2m2巷道斷面形狀為矩形時(shí)采用3根181200mm全螺紋鋼錨桿配M鋼帶（36001373mm）支護(hù)頂板，頂板錨桿間排距為15001200mm。上幫采用2根182000mm全螺紋鋼錨桿配塑鋼網(wǎng)及W鋼托盤（300200mm）護(hù)幫，錨桿間排距為14001200mm；下幫采用18200巷道斷面形狀為切圓拱形時(shí)采用4根181200mm全螺紋鋼錨桿配M鋼帶（40001373mm）支護(hù)頂板，頂板錨桿間排距為12001000mm。上幫采用2根182000mm全螺紋鋼錨桿配塑鋼網(wǎng)及W鋼托盤（300200mm）護(hù)幫，錨桿間排距為1

54、2001200mm；下幫采用1根18200巷道內(nèi)敷設(shè)108的防塵管路一趟，供工作面運(yùn)輸機(jī)、轉(zhuǎn)載機(jī)機(jī)頭噴霧用水；敷設(shè)108的風(fēng)管一趟供風(fēng)動(dòng)工具。敷設(shè)159的二趟管路為工作面排水管路。巷道主要用于工作面的進(jìn)風(fēng)、運(yùn)輸、行人等。巷道內(nèi)布置有轉(zhuǎn)載機(jī)、膠帶輸送機(jī)、單軌吊等設(shè)備。工作面切眼工作面切眼切眼開門點(diǎn)位于N28導(dǎo)線點(diǎn)以南約128m處，按真方位276沿煤層頂板布置施工，全長94米。切眼為矩形斷面，切眼擴(kuò)幫后斷面積15.4m2該切眼自1901N運(yùn)輸巷J29導(dǎo)線點(diǎn)以北23m處，沿煤層頂板按真方位246布置，全長為147m。巷道斷面形狀為矩形，正常為：中凈高凈寬=2.96.8=19.7m2，采用錨帶+雙排單

55、體支柱支護(hù)（排距3.5m、柱距2.5m），頂板錨桿間排距為12001200mm，南幫采用181200mm全螺紋鋼錨桿配“2.3.2 工作面參數(shù)確定1、工作面采高工作面采高必須和煤層厚度、煤層賦存條件、地質(zhì)條件、采煤設(shè)備以及采煤工藝相適應(yīng)。根據(jù)本礦井煤層賦存條件和以確定的采煤工藝，工作面采高受煤層厚度影響，工作面正常采高4.85m計(jì)算，每刀進(jìn)度2、工作面傾斜長度工作面長度與地質(zhì)因素、機(jī)械設(shè)備能力、頂板管理等技術(shù)因素關(guān)系密切，直接影響生產(chǎn)效益，加大工作面長度，不僅可以減少工作面的準(zhǔn)備工程量，提高回采率，而且還相對(duì)減少了端頭進(jìn)刀等輔助作業(yè)時(shí)間，保證工作面高產(chǎn)高效，還可以減少倒面搬家次數(shù)，為保證工作面

56、連續(xù)穩(wěn)產(chǎn)、高產(chǎn)，為實(shí)現(xiàn)高產(chǎn)高效礦井創(chuàng)造條件。但對(duì)急傾斜煤層開采而言，工作面過長，影響工作面推進(jìn)速度，容易造成頂板管理困難，給礦井造成安全隱患。根據(jù)國內(nèi)外現(xiàn)代化礦井經(jīng)驗(yàn)、設(shè)備能力、采煤工藝以及本礦井設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力，大傾角綜采工作面傾斜長度可以達(dá)到150-250米，1901S工作面傾斜長度為162.5米，最大2103、工作面推進(jìn)長度近年來，為了減少工作面搬移次數(shù)，充分發(fā)揮設(shè)備的生產(chǎn)能力，工作面推進(jìn)長度不斷加大。椐資料統(tǒng)計(jì)，我國神東礦區(qū)大柳塔礦井和補(bǔ)連塔礦井工作面的推進(jìn)長度已達(dá)6000m以上。借鑒國外和國內(nèi)先進(jìn)礦井工作面推進(jìn)長度經(jīng)驗(yàn)，鑒于本井田可采煤層賦存十分穩(wěn)定，構(gòu)造簡單，工作面雖然具備布置長距離推

57、進(jìn)的條件，但受煤層傾角較大影響，不適宜布置長距離推進(jìn)的工作面，根據(jù)開拓布置以及煤層分布規(guī)律，確定走向推進(jìn)距離為1988米。4、截深由于本礦開采技術(shù)條件比較優(yōu)越，工作面裝備先進(jìn)，主、輔助運(yùn)輸設(shè)備完善。在采煤機(jī)負(fù)荷允許的范圍內(nèi)，加大截深，有利于提高循環(huán)產(chǎn)量，有利于進(jìn)一步發(fā)揮采煤機(jī)及工作面設(shè)備的效率。目前我國綜采工作面采煤機(jī)截深一般為0.6m，高效工作面為0.8m，國際上高產(chǎn)工作面一般為0.81.0m。根據(jù)本礦井生產(chǎn)能力、煤層賦存條件及所選用采煤機(jī)的特點(diǎn)，設(shè)計(jì)確定綜采工作面截深為0.8小結(jié)：根據(jù)上述基本情況，福城煤礦九層煤的特點(diǎn)是：煤層厚度較穩(wěn)定，平均5.01m，煤層傾角從北到南由14.5逐漸增大到

58、45，最大52；頂板中等穩(wěn)定，垮冒性較好；底板中等硬度。急傾斜煤層大采高綜采技術(shù)難度大、安全風(fēng)險(xiǎn)大。對(duì)設(shè)備的防倒防滑、過地質(zhì)構(gòu)造帶(如斷層)、回采工藝、提高煤炭的回采率、防竄矸、底板滑移等均有特殊要求。因此，需要做到巖層控制理論、技術(shù)、開采工藝、裝備和管理相互協(xié)調(diào)，才能夠?qū)崿F(xiàn)安全和高效開采。3 急傾斜大采高工作面巖層運(yùn)動(dòng)與礦山壓力規(guī)律研究福成煤礦急傾斜煤層厚度和傾角變化大，地質(zhì)條件復(fù)雜，開采過程中面臨以下難題：（1）由于急傾斜煤層在形成過程中受到構(gòu)造運(yùn)動(dòng)的強(qiáng)烈擠壓，煤層及其頂?shù)装逯泄?jié)理、裂隙等軟弱面比較發(fā)育，易失穩(wěn)垮落，支護(hù)不當(dāng)時(shí)易發(fā)生片幫與冒頂事故。（2）局部地段底板留有底煤或遇水膨脹的軟巖

59、，往往出現(xiàn)底鼓和底板滑移現(xiàn)象。（3）由于煤層傾角大，人員行走不方便，移架不及時(shí)或支撐能力小且穩(wěn)定性差時(shí)，易出現(xiàn)飛矸傷人事故。（4）由于采空區(qū)上下部位充填程度不一樣，造成工作面分段來壓，給管理帶來難度。（5）大傾角造成上下順槽附近和采空區(qū)內(nèi)巖層結(jié)構(gòu)與應(yīng)力分布極不均衡，給設(shè)計(jì)區(qū)段煤柱、開采順序等造成困難。合理地解決上述問題，首先需要進(jìn)行急傾斜大采高工作面礦山壓力與巖層運(yùn)動(dòng)的規(guī)律研究。3.1 急傾斜煤層開采巖層運(yùn)動(dòng)與礦山壓力的一般規(guī)律3.1.1 急傾斜煤層開采巖層斷裂高度與分布形態(tài)大傾角走向長壁工作面回采時(shí)，當(dāng)工作面頂板出現(xiàn)初次垮落后，處于工作面中、上部區(qū)域內(nèi)的頂板破斷和冒落后的矸石不能在原地停留，

60、即不能對(duì)高位的頂板提供約束，給上覆巖層的進(jìn)一步運(yùn)動(dòng)留下了空間，故一般情況下“三帶”形成的層位較高；處于工作面下部區(qū)域內(nèi)的頂板巖層由于運(yùn)動(dòng)空間受中、上部冒落矸石的充填限制（約束），得不到充分的垮落，因此沒有明顯的“三帶”或“三帶”形成的層位相對(duì)較低且不充分。正由于大傾角走向長壁工作面傾斜方向的中、上部頂板中“三帶”形成層位較高、下部較低或不明顯的特征，導(dǎo)致覆巖垮落形態(tài)沿工作面傾斜方向呈不對(duì)稱的拱形特征，使得對(duì)應(yīng)工作面頂板應(yīng)力分布區(qū)域也呈現(xiàn)不對(duì)稱的分布。圖3-1 大傾角工作面上下部頂板斷裂包絡(luò)線示意圖分析認(rèn)為零應(yīng)力等值線分布位置即為頂板斷裂臨界高度，而頂板斷裂高度h受到煤層a、開采高度M、頂板巖層