級(jí)大傾角煤層采煤法講稿

歡迎采礦09級(jí)同學(xué)學(xué)習(xí)“大傾角”煤層綜采（放）采煤法1

1概述2主要設(shè)備特點(diǎn)3設(shè)備選型與使用的基本原則4大傾角煤層走向長(zhǎng)壁綜采（放）工作面采煤工藝5大傾角煤層走向長(zhǎng)壁綜放工作面設(shè)備防滑防倒6工作面上下端頭支護(hù)7工作面設(shè)備的安裝與拆除8“大傾角”煤層礦壓顯現(xiàn)基本特征2

1概述煤層傾角是影響選擇采煤方法的重要因素之一。大傾角煤層一般指傾角為35°～55°的煤層，跨現(xiàn)行煤層分類法中的傾斜和急傾斜兩個(gè)類別。這主要是考慮冒落矸石的自然安息角為35°和水平分段放頂煤法開采55°以上特厚煤層時(shí)底板“死三角”丟煤很少，以及目前走向長(zhǎng)壁綜采設(shè)備及工藝在采取特殊措施后可適用煤層的最大傾角為55°，而且開采難度相當(dāng)大，有特殊復(fù)雜性和規(guī)律性。3

一般煤層形成初期呈水平狀態(tài)，以后經(jīng)歷地質(zhì)構(gòu)造變動(dòng)才成為大傾角煤層。因此，大傾角煤層及其圍巖常伴有較多的褶皺和斷層、節(jié)理裂隙發(fā)育；煤層傾角和厚度變化大。4

隨著煤層傾角增大，上覆巖層重力沿層面（切向）的分量增大，沿垂直層面（法向）的分量減小。因此，支架易下滑或傾倒，安全隱患大。不僅頂板冒落，而且底板也滑移；采落的煤炭、垮落的矸石以及工作面內(nèi)其它未固定的物體均可沿底板滑滾，這雖然有利于工作面的運(yùn)煤和矸石向下充填，但必須采取措施防止滑滾物體傷人、砸壞設(shè)備和沖倒支架。因垂直層面的作用力減小，在頂板巖性相同的條件下，大傾角煤層工作面頂板作用于支架的載荷比緩斜煤層要小。5

1998年四川省華鎣山礦務(wù)局（現(xiàn)為廣能集團(tuán)公司）綠水洞煤礦，2003年甘肅省靖遠(yuǎn)煤業(yè)公司王家山煤礦，華亭煤業(yè)集團(tuán)東峽煤礦，新疆焦煤集團(tuán)2130煤礦先后與西安科技大學(xué)合作成功地解決了大傾角中厚綜采或厚煤層綜放技術(shù)難題并成功開采傾角最大達(dá)52°的煤層。目前，我國(guó)大傾角煤層走向長(zhǎng)壁綜采技術(shù)為世界先進(jìn)，特別是大傾角厚煤層走向長(zhǎng)壁綜放技術(shù)處于世界領(lǐng)先水平。6

長(zhǎng)期以來(lái)，大傾角煤層因地質(zhì)條件復(fù)雜多變，開采條件差，機(jī)械化程度低，嚴(yán)重制約著此類煤層產(chǎn)量和效益的提高。隨著較容易開采的35°以下煤層綜采設(shè)備和工藝的日趨完善，加之35°以下煤層資源量的減少，綜合機(jī)械化開采技術(shù)逐步向較難開采的大傾角煤層拓展。無(wú)鏈牽引、電機(jī)橫向布置、制動(dòng)可靠的新型采煤機(jī)和具有完善的防倒防滑功能的新型液壓支架等裝備和相應(yīng)的采煤工藝為這一拓展奠定了基礎(chǔ)。大傾角煤水平分段綜放工作面布置剖面如圖1-1所示。7圖1大傾角煤層水平分段綜放工作面布置平剖面82主要設(shè)備特點(diǎn)

（1）液壓支架（2）采煤機(jī)（3）輸送機(jī)9

大傾角煤層走向長(zhǎng)壁綜采（放）設(shè)備是安全高效開采此類煤層的基礎(chǔ)，它必須能滿足煤層傾角大的特殊需要，不但運(yùn)行要可靠，而且操作要靈活。液壓支架、采煤機(jī)和刮板輸送機(jī)的具體特點(diǎn)如下。10（1）液壓壓支架液壓支架在在走向長(zhǎng)壁壁工作面移移架過(guò)程中中，由于支支架自重在在傾斜方向向的分力會(huì)會(huì)使支架沿沿傾斜下滑滑，煤層傾傾角越大，，下滑力越越大。支架架后部因重重量大且重重心偏后，，下滑比前前部嚴(yán)重，，造成支架架歪斜。當(dāng)當(dāng)煤層傾角角增大到使使支架失去去側(cè)向穩(wěn)定定時(shí)，支架架會(huì)向下傾傾倒。為了了保證支架架正常工作作，在煤層層傾角大于于35°時(shí)時(shí)，從設(shè)計(jì)計(jì)制造上必必須考慮采采取防倒防防滑措施。。王家山煤煤礦綜放支支架模型（（1:20）如圖2-1所示示。11圖2-1王王家山煤煤礦綜放支支架實(shí)驗(yàn)?zāi)ＤＰ停?:20）12為了提高工工作面排頭頭排尾支架架的整體穩(wěn)穩(wěn)定性，通通常將工作作面下部或或上部的3～5架支支架兩兩彼彼此用防倒倒防滑千斤斤頂相連，，構(gòu)成排頭頭或排尾支支架組。特特別是排頭頭支架是工工作面其他他支架穩(wěn)定定的基點(diǎn)，，所以，排排頭支架的的穩(wěn)定至關(guān)關(guān)重要。大傾角液壓壓支架通常常都采用由由千斤頂控控制的調(diào)底底座裝置并并采用缸徑徑較大（一一般為Φ80mm或或Φ100mm）的的側(cè)推千斤斤頂以增大大調(diào)架力。。另外,支支架的立柱柱上設(shè)有扶扶手,底座座上設(shè)有臺(tái)臺(tái)階以便行行人。13（2）采煤煤機(jī)大傾角煤層層綜采工作作面要求采采煤機(jī)牽引引力大、制制動(dòng)可靠、、潤(rùn)滑效果果好?，F(xiàn)在在大傾角采采煤機(jī)均為為無(wú)鏈牽引引，有可靠靠的制動(dòng)裝裝置，使采采煤機(jī)停電電、失壓、、調(diào)速手把把過(guò)零、牽牽引輪不同同步、超速速或電纜張張力過(guò)大時(shí)時(shí)，均能實(shí)實(shí)現(xiàn)可靠的的制動(dòng)；為為實(shí)現(xiàn)安全全操作，采采煤機(jī)中通通常都裝有有無(wú)線遙控控或平巷控控制臺(tái)控制制。采煤機(jī)機(jī)搖臂潤(rùn)滑滑采用分腔腔或強(qiáng)迫形形式。目前前，先進(jìn)的的大傾角采采煤機(jī)還采采用多電機(jī)機(jī)橫向布置置和四象限限運(yùn)行的變變頻調(diào)速技技術(shù)，運(yùn)行行可靠性更更高。14（3）輸送送機(jī)大傾角煤層層綜采工作作面刮板輸輸送機(jī)主要要作為采煤煤機(jī)的軌道道，又是支支架前移和和抑制下滑滑的基點(diǎn)，，同時(shí)限制制割（放））下的煤自自溜。因此此，要選配配高強(qiáng)度的的雙邊鏈刮刮板輸送機(jī)機(jī)，溜槽為為鑄焊型，，銷軌及其其連接座均均為加強(qiáng)型型，與推溜溜桿連接的的雙耳的強(qiáng)強(qiáng)度也要提提高。為了了克服雙邊邊鏈磨損嚴(yán)嚴(yán)重且不便便換鏈，王王家山煤礦礦采用鏈條條靠近溜槽槽幫的準(zhǔn)邊邊雙的刮板板輸送機(jī)，，收到了良良好效果。。153設(shè)備選選型與使用的原則則163設(shè)備選選型與使用用的原則大傾角煤層層走向長(zhǎng)壁壁綜采（放放）設(shè)備選選型與使用用應(yīng)充分考考慮煤層傾傾角大的特特殊性，以以支護(hù)系統(tǒng)統(tǒng)穩(wěn)定性和和設(shè)備運(yùn)行行可靠性為為核心，應(yīng)應(yīng)遵循以下下基本原則則原則：17(1)優(yōu)優(yōu)先選用2柱掩護(hù)式式支架，并并要求支架架防倒防滑滑性能可靠靠；(2)支支架應(yīng)具備備較強(qiáng)的抗抗側(cè)向載荷荷性能；(3)支支架工作阻阻力適中，，而且重量量盡可能輕輕；(4)因因支架后部部易下擺可可能造成采采煤機(jī)滾筒筒與頂梁前前端干涉，，故要適當(dāng)當(dāng)加大推溜溜桿長(zhǎng)度消消除這種干干涉；18(5)增增大采采煤機(jī)牽牽引部的的傳動(dòng)比比。這樣樣做雖然然使采煤煤機(jī)最大大牽引速速度有所所降低，，但卻增增大了采采煤機(jī)牽牽引扭矩矩，便于于采煤機(jī)機(jī)向上爬爬坡；(6)煤煤機(jī)采采用遙控控，最好好裝配四四象限運(yùn)運(yùn)行的變變頻調(diào)速速器；19(7)刮刮板輸輸送機(jī)采采用準(zhǔn)雙雙邊鏈為為宜；(8)刮刮板輸輸送機(jī)應(yīng)應(yīng)以長(zhǎng)推推溜桿與與支架底底座配合合的方式式防滑為為主，以以千斤頂頂通過(guò)鏈鏈條斜拉拉溜槽的的方式防防滑為輔輔；20(9)采采煤機(jī)機(jī)應(yīng)有較較大的挑挑頂量和和下切（（臥底））量，以以適應(yīng)煤煤層傾角角及厚度度的變化化和調(diào)整整支架的的需要；；大傾角角放頂煤煤液壓支支架還應(yīng)應(yīng)適當(dāng)降降低采高高，從而而降低支支架重心心，有利利于支架架穩(wěn)定。。214大傾傾角煤層層走向長(zhǎng)長(zhǎng)壁綜放工作作面采煤煤工藝(1)進(jìn)進(jìn)刀割割煤(2)拉拉架推推溜(3)放放煤22一般大傾傾角煤層層走向長(zhǎng)長(zhǎng)壁綜放放工作面面如圖4-1所所示。大大傾角煤煤層走向向長(zhǎng)壁綜綜放合理理的采煤煤工藝要要以操作作人員安安全為基基礎(chǔ)，以以支護(hù)系系統(tǒng)穩(wěn)定定為核心心，具體體如下：：23圖4-1大大傾角煤煤層綜放放工作面面布置平平剖面圖圖１－刮板板輸送機(jī)機(jī)；２－－液壓支支架；３３－采煤煤機(jī)；４４－端頭頭支架；；５－轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)載機(jī)；；６－膠帶帶輸送機(jī)機(jī)；７－－動(dòng)力列列車；８８－排頭頭支架防防倒防滑滑裝置；；９－工作作面支架架防倒防防滑裝置置；１００－排尾尾支架防防倒防滑滑裝置；；１１－輸輸送機(jī)防防滑裝置置；１２２－巷道道超前支支護(hù)24(1)進(jìn)進(jìn)刀割割煤一般采用用從工作作面上端端斜切不不留三角角煤的進(jìn)進(jìn)刀方式式，因采采煤機(jī)下下滾筒總總是插入入煤壁，，阻止其其下滑并并可以實(shí)實(shí)現(xiàn)由上上向下割割煤，還還有利于于工作面面下部人人員的安安全。25大傾角煤煤層走向向長(zhǎng)壁綜綜采（放放）工作作面一般般采用從從工作面面上端斜斜切不留留三角煤煤的進(jìn)刀刀方式。。當(dāng)煤層層較軟，，采用留三角煤煤的進(jìn)刀刀方式防防進(jìn)刀段段架前漏漏頂效果果較好。。26一般由上上向下單單向割煤煤，由下下向上清清浮煤。。這種割割煤方式式，采煤煤機(jī)牽引引阻力較較小，裝裝煤效果果好，有有利于防防采煤機(jī)機(jī)下滑，，所以采采用較多多。但這這種方式式架前新新暴露的的頂板臨臨時(shí)支護(hù)護(hù)時(shí)間長(zhǎng)長(zhǎng)而且不不能實(shí)現(xiàn)現(xiàn)由下向向上追機(jī)機(jī)拉架推推溜，在在頂板破破碎，尤尤其放頂頂煤工作作面，當(dāng)當(dāng)煤質(zhì)松松軟易漏漏頂時(shí)，，不宜采采用，而而宜采用用由下向向上的割割煤方式式。27（2）拉拉架推推溜采用由下下向上拉拉架推溜溜，這樣樣有利于于預(yù)防支支架倒滑滑，并且且由下向向上推溜溜可使溜溜子上竄竄，對(duì)防防溜子下下滑有利利。拉架架時(shí)要嚴(yán)嚴(yán)格控制制相鄰支支架頂梁梁高差小小于頂梁梁高度的的三分之之一，否否則，易易發(fā)生咬咬架或背背架事故故。28(3)放放煤放煤時(shí)易易出現(xiàn)支支架失穩(wěn)穩(wěn)，因此此要嚴(yán)格格制定放放煤順序序和輪次次并控制制放煤量量，一般般采用由由上向下下間隔多多輪的方方式適量量放煤。。若支架架不失穩(wěn)穩(wěn)時(shí)，見見矸關(guān)閉閉放煤口口，否則則，應(yīng)提提前關(guān)閉閉放煤口口。放煤煤步距一一般為1.2m，若支支架因放放煤出現(xiàn)現(xiàn)較大的的失穩(wěn)時(shí)時(shí)就要暫暫停放煤煤或增大大放煤步步距。295工作作面設(shè)備備防滑防防倒(1)液液壓支架架防倒防防滑(2)輸輸送機(jī)防防滑(3)采采煤機(jī)防防滑30當(dāng)煤層傾傾角大于于12°°，工作作面設(shè)備備一般應(yīng)應(yīng)加裝防防滑裝置置，并采采取相應(yīng)應(yīng)的工藝藝措施。。（1）液液壓支架架防倒防防滑從采煤工工藝上應(yīng)應(yīng)采取的的措施：：①始終終自工作作面下部部向上移移架，既既利于防防倒防滑滑，有利利于防采采空區(qū)滾滾動(dòng)矸石石沖擊支支架尾部部。31②為防防止新移移設(shè)支架架處于初初撐力階階段與頂頂?shù)装宓牡哪Σ亮απ】赡苣墚a(chǎn)生下下滑，應(yīng)應(yīng)謹(jǐn)慎采采取間隔隔移架，，并使支支架保持持適當(dāng)迎迎山角，，以抵消消頂板下下沉?xí)r的的切向位位移量。。③要嚴(yán)嚴(yán)防輸送送機(jī)下滑滑帶動(dòng)支支架下滑滑。工作作面下端端頭排頭頭支架的的穩(wěn)定是是穩(wěn)定中中間支架架的關(guān)鍵鍵因素之之一，要要采取特特殊支護(hù)護(hù)措施，，確保排排頭支架架的穩(wěn)定定。32煤層傾角角較大時(shí)時(shí)，支架架一般要要增設(shè)防防滑裝置置。防滑滑裝置的的形式較較多，圖圖5-1所示為為其中的的一種：：在靠近近上下巷巷處分別別設(shè)基準(zhǔn)準(zhǔn)支架作作為防滑滑和錨固固用，各各支架用用導(dǎo)軌－－滑槽連連在一起起，互為為導(dǎo)向和和防滑，，同時(shí)用用防倒千千斤頂將將支架互互相拉在在一起，，用于防防倒和一一旦倒架架時(shí)扶架架。其端端頭支架架一般水水平裝設(shè)設(shè)于上下下平巷內(nèi)內(nèi)，必要要時(shí)可用用錨固裝裝置。大大傾角支支架防倒倒防滑裝裝置如圖圖5-1所示。。33圖5-1大傾傾角支架架防倒防防滑裝置置α－煤層層傾角；；a－排排尾支架架組；b－工作作面支架架；c－－排頭支支架組１－上側(cè)側(cè)護(hù)板；；２－上上鄰架；；３－下下鄰架；；４－中中間架；；５－排排頭架６－防倒倒斜拉千千斤頂；；７－支支架前移移導(dǎo)向裝裝置34（2）輸輸送機(jī)防防滑輸送機(jī)下下滑是大大傾角機(jī)機(jī)采面最最常見的的影響生生產(chǎn)的嚴(yán)嚴(yán)重問(wèn)題題。輸送送機(jī)下滑滑往往帶帶動(dòng)支架架下滑，，損壞連連接耳銷銷、拉架架移輸送送機(jī)千斤斤頂和推推移桿。。輸送機(jī)機(jī)下滑的的主要原原因：①重力力原因引引起下滑滑，當(dāng)煤煤層傾角角達(dá)到12°～～18°°時(shí)，就就有可能能因自重重而下滑滑；35②推移不不當(dāng)或從從工作上上端開始始推移次次數(shù)過(guò)多多；③輸送機(jī)機(jī)機(jī)頭與與轉(zhuǎn)載機(jī)機(jī)機(jī)尾不不能正常常搭接，，煤滯留留于工作作面端頭頭，導(dǎo)致致輸送機(jī)機(jī)拉回煤煤，或者者底板沒沒割平或或移輸送送機(jī)時(shí)過(guò)過(guò)多浮煤煤及硬矸矸進(jìn)入底底槽，導(dǎo)導(dǎo)致底鏈鏈與底板板摩擦阻阻力過(guò)大大，均能能引起輸輸送機(jī)下下滑并增增大電機(jī)機(jī)運(yùn)行負(fù)負(fù)荷。實(shí)實(shí)際中，，工作面面刮板輸輸送機(jī)下下滑常常常是這幾幾種因素素綜合作作用的結(jié)結(jié)果。36防止輸送送機(jī)下滑滑應(yīng)采取取的措施施：①防止止煤、矸矸等進(jìn)入入底槽，，以減小小底鏈運(yùn)運(yùn)行阻力力。②工作面面適當(dāng)偽偽仰斜，，即下端端頭超前前上端頭頭，偽斜斜角隨煤煤層傾角角的增加加而增加加。調(diào)整整合適時(shí)時(shí)，推移移輸送機(jī)機(jī)所產(chǎn)生生的上竄竄量可抵抵消下滑滑量。一一般偽斜斜角不宜宜過(guò)大，，否則會(huì)會(huì)造成輸輸送機(jī)上上竄量過(guò)過(guò)大而且且煤壁片片幫加劇劇。37③嚴(yán)格格把握推推移輸送送機(jī)順序序。下滑滑嚴(yán)重時(shí)時(shí)須采用用斜拉復(fù)復(fù)位裝置置，注意意斜拉鏈鏈條彈跳跳傷人。。④用單單體液壓壓支柱頂頂住機(jī)頭頭(尾)，推移移時(shí)，將將先移完完的機(jī)頭頭(尾)錨固后后，用單單體支柱柱斜支在在底座下下側(cè)，然然后再繼繼續(xù)推移移。38⑤在移移輸送機(jī)機(jī)時(shí)，不不能同時(shí)時(shí)松開機(jī)機(jī)頭和機(jī)機(jī)尾的錨錨固裝置置，移完完后應(yīng)立立即錨固固，必要要時(shí)機(jī)頭頭(尾)架底梁梁上用單單體液壓壓支柱加加強(qiáng)錨固固。⑥安裝裝防滑千千斤頂：：防滑千千斤頂?shù)牡陌惭b形形式多樣樣，圖5-2所所示便是是其中一一種。39圖5-2輸輸送機(jī)防防滑裝置置1－底座座；2-輸送機(jī)機(jī)；3-防滑千千斤頂；；4-錨錨鏈40在支架底底座每隔隔6m安安裝一個(gè)個(gè)拉曳錨錨固千斤斤頂。推推移輸送送機(jī)時(shí)，，千斤頂頂處于拉拉緊狀態(tài)態(tài)，因推推移千斤斤頂推力力大，仍仍能使輸輸送機(jī)前前移而不不下滑，，移架時(shí)時(shí)防滑千千斤頂松松開，移移架后仍仍處于拉拉緊狀態(tài)態(tài)。安裝裝專門防防滑千斤斤頂，會(huì)會(huì)增加操操作工序序、降低低移架速速度。另另外，移移架時(shí)，，張緊的的錨鏈會(huì)會(huì)因松弛弛釋放彈彈性能導(dǎo)導(dǎo)致鏈條條彈跳易易傷人，，應(yīng)盡量量不用。。41（3）采采煤機(jī)防防滑無(wú)鏈牽引引采煤機(jī)機(jī)的防滑滑主要靠靠自身裝裝備的性性能可靠靠的制動(dòng)動(dòng)器和有有關(guān)保護(hù)護(hù)裝置，，可用于于煤層傾傾角達(dá)55°左左右的工工作面。。426工作作面上下下端頭支支護(hù)大傾角綜綜采工作作面上下下端頭支支護(hù)因存存在三角角頂板(煤)或或底板（（見圖6-1、、圖6-2）,既是難難點(diǎn)又是是重點(diǎn)。。綠水洞洞煤礦大大傾角綜綜采工作作面下端端頭采用用橫式布布置縱向向前移的的主副架架一組的的特殊端端頭支架架（已獲獲專利））（圖6-3）），較成成功地解解決了大大傾角綜綜采工作作面下端端頭支護(hù)護(hù)難題。。43圖6-1大傾角綜綜采工作作面上端端頭三角角頂板(煤)44圖6-2大傾傾角綜采采工作面面下端頭頭三角底底板45圖6-3ZTHJ6800/16/25型大傾傾角橫式式端頭支支架46大傾角綜綜放工作作面上下下端頭支支護(hù)就更更加困難難。靖遠(yuǎn)遠(yuǎn)王家山山煤礦充充分利用用特厚煤煤層條件件，首創(chuàng)創(chuàng)將大傾傾角工作作面下部部布置成成圓弧段段（獲實(shí)實(shí)用新型型專利））（圖6-4）），這樣樣，大傾傾角特厚厚煤層綜綜放工作作面下端端頭支護(hù)護(hù)與水平平工作面面下端頭頭支護(hù)完完全相同同，這是是將復(fù)雜雜問(wèn)題變變簡(jiǎn)單來(lái)來(lái)解決；；47圖6-4大傾傾角厚煤煤層長(zhǎng)壁壁綜放工工作面下下段圓弧弧布置形形式48而上端頭支護(hù)護(hù)采用帶有可可轉(zhuǎn)動(dòng)的伸縮縮側(cè)護(hù)板的兩兩架一組的特特殊上端頭支支架，主架在在后副架在前前，靠副架拉拉主架、主架架推副架的方方式來(lái)移架。。497工作面設(shè)設(shè)備的安裝與與拆除大傾角煤層走走向長(zhǎng)壁綜采采（放）工作作面設(shè)備的安安裝與拆除難難度較大，特特別是液壓支支架應(yīng)從上向向下整體橫向向下放支架，，自下向上安安裝；拆除時(shí)時(shí)順序則相反反。刮板輸送送機(jī)的溜槽隨隨支架逐節(jié)安安裝。采煤機(jī)機(jī)應(yīng)在工作面面上段安裝，，以防冒落煤煤（石）塊下下沖傷人砸壞壞設(shè)備。50“大傾角”煤煤層礦壓顯現(xiàn)基本特征征51圖8-1大大傾角煤層長(zhǎng)長(zhǎng)壁采空區(qū)冒冒落特征52圖8-2大大傾角煤層長(zhǎng)長(zhǎng)壁綜采面53圖8-3大大傾傾角煤煤層長(zhǎng)長(zhǎng)壁綜綜采面面上端端頭54圖8-4大大傾傾角煤煤層長(zhǎng)長(zhǎng)壁綜綜采面面下端端頭55大傾角角特厚厚易燃燃煤層層綜采采放頂頂煤開開采中中存在在很多多進(jìn)一一步解解決的的重要要技術(shù)術(shù)問(wèn)題題，要要解決決一系系列的的重要要技術(shù)術(shù)問(wèn)題題，必必須首首先對(duì)對(duì)工作作面采采場(chǎng)礦礦壓分分布規(guī)規(guī)律進(jìn)進(jìn)行必必要的的研究究與分分析。。大傾傾角特特厚易易燃煤煤層綜綜采放放頂煤煤開采采的采采場(chǎng)礦礦壓分分布規(guī)規(guī)律與與一般般的長(zhǎng)長(zhǎng)壁綜綜放開開采有有很大大的不不同，，深入入研究究大傾傾角特特厚易易燃煤煤層綜綜采放放頂煤煤開采采的采采場(chǎng)礦礦壓分分布規(guī)規(guī)律對(duì)對(duì)于優(yōu)優(yōu)化巷巷道布布置系系統(tǒng)，，采取取科學(xué)學(xué)合理理的支支護(hù)技技術(shù)是是大傾傾角特特厚易易燃煤煤層高高效綜綜放開開采的的關(guān)鍵鍵技術(shù)術(shù)之一一，是是工作作面取取得高高產(chǎn)高高效的的重要要基礎(chǔ)礎(chǔ)。56大傾角角綜采采放頂頂煤開開采工工藝的的應(yīng)用用使采采場(chǎng)上上覆巖巖層活活動(dòng)規(guī)規(guī)律及及結(jié)構(gòu)構(gòu)特點(diǎn)點(diǎn)發(fā)生生了較較大的的變化化，并并由此此帶來(lái)來(lái)礦壓壓顯現(xiàn)現(xiàn)的一一些新新特點(diǎn)點(diǎn)。因因此進(jìn)進(jìn)一步步深入入觀測(cè)測(cè)研究究大傾傾角特特厚易易燃煤煤層綜綜采放放頂煤煤開采采的采采場(chǎng)礦礦壓分分布規(guī)規(guī)律就就顯得得非常常必要要，其其研究究成果果對(duì)指指導(dǎo)大大傾角角特厚厚煤層層綜放放技術(shù)術(shù)，提提高王王家山山煤礦礦生產(chǎn)產(chǎn)技術(shù)術(shù)經(jīng)濟(jì)濟(jì)效益益和大大傾角角特厚厚煤層層綜放放開采采技術(shù)術(shù)具有有重要要意義義。57從大量量的現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)觀觀測(cè)資資料來(lái)來(lái)看,大傾傾角煤煤層走走向工工作面面開采采具有有以下下基本本特征征:(1)工作作面開開采過(guò)過(guò)程中中,頂頂板的的破斷斷巖石石(冒冒落矸矸石)不能能在原原地停停留,而是是沿工工作面面向下下滾(滑),使使工作作面沿沿傾斜斜方向向形成成不均均勻充充填帶帶(工工作面面下部部填實(shí)實(shí),中中部填填滿,上部部懸空空),影響響沿工工作面面傾斜斜方向向的礦礦山壓壓力分分布和和頂板板及上上覆巖巖層的的移動(dòng)動(dòng)；(2)工作作面底底板向向已成成空間間的移移動(dòng)加加劇,變形形和破破壞的的可能能性增增大。。一旦旦底板板出現(xiàn)現(xiàn)破壞壞,就就會(huì)產(chǎn)產(chǎn)生(向下下)滑滑移,而且且破壞壞滑移移區(qū)還還會(huì)向向上蔓蔓延,造成成底板板的大大范圍圍失穩(wěn)穩(wěn)；(3)由于于重力力分量量的作作用,工作作面支支架和和設(shè)備備下滑滑、傾傾倒的的可能能性急急劇增增加,支護(hù)護(hù)系統(tǒng)統(tǒng)極易易失穩(wěn)穩(wěn)；(4)構(gòu)成成工作作面““頂板板—支支架和和設(shè)備備(——底板板”的的三個(gè)個(gè)因素素均具具有遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于于緩傾傾斜煤煤層開開采時(shí)時(shí)的失失穩(wěn)可可能性性,導(dǎo)導(dǎo)致這這類煤煤層開開采時(shí)時(shí)災(zāi)害害性事事故大大量發(fā)發(fā)生,產(chǎn)量量和效效益低低下。。58數(shù)值模模擬的的主要要結(jié)論論：（1））急-傾斜斜綜放放頂板板中的的最大大主應(yīng)應(yīng)力分分布具具有明明顯的的局部部區(qū)域域化特特征，，沿煤煤層傾傾向的的最大大主應(yīng)應(yīng)力的的兩個(gè)個(gè)峰值值分別別位于于采空空區(qū)的的右上上方和和左下下方，，與近近水平平煤層層位于于綜采采面兩兩端頭頭頂板板內(nèi)且且最大大主應(yīng)應(yīng)力峰峰值呈呈對(duì)稱稱分布布的雙雙駝峰峰狀明明顯不不同。。（2））急-傾斜斜綜放放沿煤煤層傾傾向位位于綜綜采面面兩端端頭頂頂板內(nèi)內(nèi)剪應(yīng)應(yīng)力分分布也也具有有明顯顯的局局部區(qū)區(qū)域化化特征征，最最大剪剪應(yīng)力力的峰峰值分分別位位于綜綜采面面兩端端頭頂頂板內(nèi)內(nèi)、下下端頭頭底板板內(nèi)與與工作作面拐拐點(diǎn)附附近的的底板板內(nèi)。。59（3））急-傾斜斜綜放放工作作面沿沿煤層層傾向向采場(chǎng)場(chǎng)頂板板巖層層的沉沉陷呈呈不對(duì)對(duì)稱的的漏斗斗型；；沿煤煤層走走向采采場(chǎng)的的頂板板巖梁梁呈現(xiàn)現(xiàn)懸臂臂梁彎彎曲下下沉的的特征征。急急-傾傾斜綜綜放沿沿煤層層傾向向的上上端頭頭圍巖巖與傾傾斜巖巖層的的底板板都出出現(xiàn)了了較大大的偏偏向左左側(cè)的的水平平位移移，說(shuō)說(shuō)明在在綜放放過(guò)程程中上上端頭頭的圍圍巖片片幫控控制是是重點(diǎn)點(diǎn)加強(qiáng)強(qiáng)的關(guān)關(guān)鍵部部位，，沿傾傾斜布布置的的支架架應(yīng)提提前采采取防防滑與與防傾傾倒的的措施施。此此外，，急-傾斜斜綜放放沿煤煤層傾傾向的的上端端頭圍圍巖比比下端端頭圍圍巖有有更大大的垂垂直沉沉降，，說(shuō)明明在綜綜放過(guò)過(guò)程中中上端端頭的的頂板板圍巖巖控制制是重重點(diǎn)加加強(qiáng)的的關(guān)鍵鍵部位位。60（4））急-傾斜斜綜放放采場(chǎng)場(chǎng)的頂頂板巖巖梁與與頂煤煤都表表現(xiàn)為為張拉拉與壓壓剪的的破壞壞機(jī)制制。在在沿煤煤層傾傾斜方方向，，頂板板和頂頂煤的的破壞壞區(qū)呈呈“馬馬鞍型型”分分布，，其中中工作作面上上端的的頂煤煤和頂頂板破破壞區(qū)區(qū)高度度和范范圍都都大于于下部部。在煤層層走向向上，，支架架上方方靠近近采空空區(qū)側(cè)側(cè)的頂頂煤首首先發(fā)發(fā)生張張拉性性破壞壞。隨隨著頂頂板的的不斷斷下沉沉，壓壓剪破破壞區(qū)區(qū)不斷斷向煤煤體內(nèi)內(nèi)部擴(kuò)擴(kuò)展。。在煤煤壁前前方與與支架架上方方煤體體內(nèi)可可以見見到有有明顯顯的壓壓剪楔楔形滑滑移帶帶的分分布。。煤壁壁前方方支撐撐壓力力峰值值點(diǎn)至至煤壁壁范圍圍內(nèi)的的頂煤煤已進(jìn)進(jìn)入塑塑性狀狀態(tài)。。煤壁壁前方方與支支架上上方煤煤體的的主要要破壞壞形式式為壓壓剪破破壞，，煤壁壁表層層與采采面支支架后后部位位置附附近的的煤體體呈現(xiàn)現(xiàn)出張張拉破破壞現(xiàn)現(xiàn)象。。61（5））在工工作面面走向向上，，工作作面煤煤壁前前方及及后方方采空空區(qū)頂頂板觸觸矸處處，直直接頂頂板內(nèi)內(nèi)垂直直應(yīng)力力形成成明顯顯的兩兩個(gè)（（一大大一小?。╇S隨工作作面不不斷前前移的的動(dòng)態(tài)態(tài)的應(yīng)應(yīng)力峰峰值，，即雙雙峰應(yīng)應(yīng)力。。控頂頂區(qū)頂頂煤的的主應(yīng)應(yīng)力隨隨其接接近采采空區(qū)區(qū)而不不斷降降低。。沿煤煤層傾傾斜方方向，，急-傾斜斜綜采采面的的兩端端頭形形成明明顯的的兩個(gè)個(gè)雙峰峰應(yīng)力力。（6））綜放放過(guò)程程中，，支架架上方方的頂頂煤產(chǎn)產(chǎn)生了了垂直直位移移與水水平位位移的的復(fù)合合運(yùn)動(dòng)動(dòng)，且且整個(gè)個(gè)采場(chǎng)場(chǎng)覆巖巖的運(yùn)運(yùn)移具具有明明顯的的懸臂臂量彎彎曲下下沉特特征。。急-傾斜斜綜放放面沿沿煤層層傾向向采場(chǎng)場(chǎng)覆巖巖的沉沉降凹凹陷具具有明明顯的的不對(duì)對(duì)稱特特征。。受采采動(dòng)及及頂板板彎曲曲下沉沉的影影響，，頂煤煤及圍圍巖位位移起起始于于煤壁壁前方方較遠(yuǎn)遠(yuǎn)的位位置。。62綜采過(guò)程中，，在煤壁前方方，頂煤及頂頂板以水平位位移為主，垂垂直位移較小小。在支架上上方，頂煤的的水平位移一一直居于主導(dǎo)導(dǎo)地位，直到到采面支架后后部位置附近近，頂煤的水水平位移與垂垂直位移都劇劇增至最大值值，直至最終終頂煤散體跨跨落。在支架架上方，頂煤煤的水平位移移較大，直到到采面支架后后部位置附近近，頂煤的水水平位移與垂垂直位移都劇劇增至最大值值，與最終發(fā)發(fā)生頂煤散體體跨落的實(shí)際際情況吻合。。（7）急-傾傾斜綜放沿煤煤層走向頂板板頂板離層后后出現(xiàn)最大垂垂直位移值的的點(diǎn)位于20～25m之之間，從而證證實(shí)了頂板離離層跨落的步步距約為20～25m這這一結(jié)論。63圖8-5沿沿煤層傾向支支架承受載荷荷分布64對(duì)“支架-圍圍巖”相互作作用的判斷：：在大傾角特厚厚煤層綜放工工作面，液壓壓支架在頂板板壓力、支架架自重、相鄰鄰支架的擠靠靠力、支架工工作阻力、底底板反力作用用下處于平衡衡狀態(tài)。然而而工作面的頂頂板（煤）不不僅受支承壓壓力的作用而而變形破壞，，而且還受到到傾斜方向重重力分力的作作用，因此，，傾斜煤層的的頂板不是沿沿頂?shù)装宓姆ǚň€方向移動(dòng)動(dòng)，而是沿一一條逐漸接近近重力方向的的曲線移動(dòng)，，頂板越不穩(wěn)穩(wěn)定，其移動(dòng)動(dòng)曲線偏離法法線越遠(yuǎn)。頂頂板移動(dòng)的法法線分量對(duì)支支架產(chǎn)生垂直直作用力，有有利于支架的的穩(wěn)定。頂板板移動(dòng)的切向向分量對(duì)支架架產(chǎn)生側(cè)向力力，可能導(dǎo)致致支架傾覆。。因此，在不不同煤層傾角角下頂板運(yùn)動(dòng)動(dòng)方向與煤層層法向的夾角角的變化對(duì)支支架抗傾覆系系數(shù)的影響是是顯著的。65頂板運(yùn)動(dòng)軌跡跡對(duì)支架的滑滑動(dòng)穩(wěn)定性影影響也很大。。如果頂板運(yùn)運(yùn)動(dòng)一開始就就完全沿重力力方向，對(duì)于于傾角達(dá)到35°的煤層層，支架的抗抗滑能力都很很小。當(dāng)支架工作阻阻力一定時(shí)，，支架尾部抗抗扭穩(wěn)定系數(shù)數(shù)隨頂煤冒放放高度增大而而非線性降低低，隨著頂煤煤冒落高度增增大，穩(wěn)定系系數(shù)最終降至至1.0以下下，支架受扭扭失穩(wěn)；當(dāng)頂頂煤垮落高度度一定時(shí)，支支架抗扭穩(wěn)定定系數(shù)隨支架架工作阻力線線性增大，支支架對(duì)頂?shù)装灏宓淖饔昧?duì)對(duì)支架的抗扭扭穩(wěn)定作用明明顯。同時(shí)，，頂梁上頂板板壓力的分布布狀態(tài)對(duì)支架架的穩(wěn)定性也也有影響，盡盡量使支架頂頂梁受力比較較均勻，有利利于扭轉(zhuǎn)支點(diǎn)點(diǎn)落到支架后后部，減小扭扭矩。66沿工作面傾斜斜方向由上而而下頂煤損傷傷程度逐漸減減小，工作面面壓力由上而而下逐漸減小小，工作面上上段通過(guò)頂煤煤體傳遞到支支架上的壓力力將大于下段段。工作面上上段垮落的頂頂板滾落到工工作面下段，，充填了工作作面下段的采采空區(qū)，上段段采空區(qū)空間間很大。因此此，工作面礦礦壓顯現(xiàn)上段段較強(qiáng)，中段段次之，下段段較弱。從有利于支架架的穩(wěn)定性考考慮，降低工工作面高度使使支架重心降降低，加寬支支架底座，增增長(zhǎng)側(cè)護(hù)板都都是值得考慮慮的措施。從從防滑角度要要求，支架護(hù)護(hù)頂要及時(shí)，，且支架須提提供足夠的初初撐力。工作作面圓弧段與與斜面的銜接接點(diǎn)附近頂煤煤易在架前冒冒落，并向上上擴(kuò)展；支架架頂梁出現(xiàn)擠擠壓。圓弧下下段頂煤不易易冒落。67工作面礦壓觀觀測(cè)：圖8-6傳傳輸?shù)接?jì)計(jì)算機(jī)的支架架壓力監(jiān)測(cè)原原始數(shù)據(jù)顯示示界面68圖8-7原原始數(shù)據(jù)經(jīng)計(jì)計(jì)算機(jī)處理后后所得壓力曲曲線69沿傾斜工作面面礦壓顯現(xiàn)特特征工作面推進(jìn)過(guò)過(guò)程中，沿傾傾斜方向，下下端頭最早出出現(xiàn)較大壓力力，持續(xù)時(shí)間間僅一天；然然后上部支架架出現(xiàn)較大的的壓力，中上上部有明顯的的頂煤直接頂頂大面積垮落落，初次來(lái)壓壓，周期來(lái)壓壓征兆，支架架壓力達(dá)到額額定工作阻力力，安全閥開開啟頻繁，持持續(xù)3～5天天，來(lái)壓較劇劇烈，而圓弧弧段及水平段段來(lái)壓不十分分明顯，支架架一般在額定定工作阻力之之下；支架各各立柱受力不不均，一般前前立柱壓力高高于后立柱壓壓力，有時(shí)后后立柱壓力接接近零，上立立柱壓力高于于下立柱壓力力，這種情況況沿工作面由由下而上表現(xiàn)現(xiàn)更為明顯；；過(guò)量放煤時(shí)時(shí)后柱壓力普普遍降低，支支架偏斜歪倒倒時(shí)，上柱壓壓力小于下柱柱壓力；當(dāng)臨臨近來(lái)壓時(shí)一一般前立柱壓壓力增大較快快且能達(dá)到額額定工作阻力力；工作面頂頂煤及直接頂頂大面積垮落落或老頂來(lái)壓壓時(shí)，工作面面中上段特別別是中段的支支架前后立柱柱能同時(shí)達(dá)到到額定工作阻阻力。工作面沿傾斜斜礦壓規(guī)律一一般為中上部部最大，上部部次之，下部部較小（見圖圖8-8）。。70圖8-8沿沿工作面面傾斜方向4個(gè)測(cè)區(qū)支架架平均工作阻阻力71工作面礦壓觀觀測(cè)的基本結(jié)結(jié)論⑴工作面老頂頂初次來(lái)壓，，周期來(lái)壓比比較明顯。初初次來(lái)壓較劇劇烈，但未出出現(xiàn)壓死或壓壓壞支架現(xiàn)象象。周期來(lái)壓壓步距（20m左右）約約為初次來(lái)壓壓步距（60m左右）的的三分之一。。⑵工作面沿傾傾斜中部偏上上壓力最大，，上部次之，，下部較小。。⑶未來(lái)壓時(shí)，，通常支架前前立柱壓力大大于后立柱壓壓力，而后立立柱壓力通常常較小，有時(shí)時(shí)接近零。⑷工作面來(lái)壓壓時(shí)支架所受受側(cè)向力較大大，支架有下下滑傾倒趨勢(shì)勢(shì)，支架側(cè)護(hù)護(hù)板千斤頂軸軸向竄動(dòng)量較較大，螺紋管管損壞較多。。72（5）在支架架有倒架傾向向時(shí)，下排立立柱壓力大于于上排立柱壓壓力。（6）工作面面來(lái)壓時(shí)，立立柱安全閥開開啟較頻繁，，活柱下縮量量較大，煤壁壁片幫較多，，頂煤裂縫較較多，煤爆聲聲頻繁。（7）一般般情況下，，回風(fēng)平巷巷超前壓力力范圍為45～50m，壓力力強(qiáng)度5～～6MPa支承壓力力區(qū)在煤壁壁前方4～～5m；運(yùn)運(yùn)輸平巷超超前壓力范范圍為40～45m，壓力強(qiáng)強(qiáng)度4～5MPa，，支承壓力力區(qū)在煤壁壁前方3～～4m。兩兩道來(lái)壓時(shí)時(shí)，頂幫位位移量較大