放頂煤采煤法

煤礦開(kāi)采方法

精品課程課件

第二篇采煤方法

第十一章厚煤層放頂煤采煤法第一頁(yè)，共三十九頁(yè)。第一節(jié)基本特點(diǎn)和類型一、放頂煤采煤法基本特點(diǎn)放頂煤采煤法就是在厚煤層中，沿煤層（或分段）底部布置一個(gè)一定采高長(zhǎng)壁工作面，用綜合機(jī)械化采煤工藝進(jìn)行回采，利用礦山壓力的作用或輔以人工松動(dòng)方法使支架上方的頂煤破碎成散體后由支架后方（或上方）放出，并予以回收的一種采煤方法。第二頁(yè)，共三十九頁(yè)。第一節(jié)基本特點(diǎn)和類型二、放頂煤采煤法基本類型1、一次采全厚放頂煤開(kāi)采一般適用于厚度6～12m的煤層。優(yōu)點(diǎn)：掘進(jìn)量小，設(shè)備少，系統(tǒng)簡(jiǎn)單，生產(chǎn)集中。缺點(diǎn)：煤質(zhì)軟時(shí)，兩巷維護(hù)困難。第三頁(yè)，共三十九頁(yè)。第一節(jié)基本特點(diǎn)和類型2、預(yù)采頂分層網(wǎng)下放頂煤開(kāi)采優(yōu)點(diǎn)：由于頂層鋪設(shè)金屬網(wǎng)，可以減少放煤的含矸量。缺點(diǎn)：開(kāi)采頂分層后一般礦山壓力減弱，不利于頂煤的破碎，常有大塊煤需要人工預(yù)裂。一般適用于12m

以上、直接頂堅(jiān)硬、瓦斯大的煤層。第四頁(yè)，共三十九頁(yè)。第一節(jié)基本特點(diǎn)和類型3、傾斜分層放頂煤開(kāi)采當(dāng)煤層超過(guò)15～20m以上時(shí)，可將煤層自頂板至底板分成8～12m的分段，然后自上而下依次進(jìn)行放頂煤開(kāi)采。一般適用于15m以上的緩斜煤層。第五頁(yè)，共三十九頁(yè)。第二節(jié)放頂煤開(kāi)采的支護(hù)設(shè)備

一、放頂煤液壓支架的特點(diǎn)和性質(zhì)1、有液壓控制放煤機(jī)構(gòu)2、有強(qiáng)力可靠的二次破煤性能3、有推移后部輸送機(jī)、清理后部煤的機(jī)構(gòu)4、支架結(jié)構(gòu)必須有較強(qiáng)抗扭和抗側(cè)向內(nèi)力的功能5、空間大、控頂距較大、頂梁較長(zhǎng)6、有一定的防漏、防昌能力7、采高大概在2.5～3.0m之間8、有較大拉架力、拉架速度快、帶壓擦頂移架第六頁(yè)，共三十九頁(yè)。第二節(jié)放頂煤開(kāi)采的支護(hù)設(shè)備二、放頂煤液壓架分類1、按支架類型：掩護(hù)式、支掩式、支撐式、簡(jiǎn)易式。2、按窗口位置：高、中、低三種放煤方式3、按輸送機(jī)位置：?jiǎn)?、雙輸送機(jī)放頂煤液壓支架：掩護(hù)式(單輸送機(jī)高位放煤、雙輸送機(jī)低位放煤)；支掩式(雙輸，輸送機(jī)掩護(hù)梁開(kāi)天窗(插服式，非插服式))；支撐式；簡(jiǎn)易式)第七頁(yè)，共三十九頁(yè)。第二節(jié)放頂煤開(kāi)采的支護(hù)設(shè)備單輸送機(jī)高位放頂煤支架YFY3000—16/26第八頁(yè)，共三十九頁(yè)。第二節(jié)放頂煤開(kāi)采的支護(hù)設(shè)備單輸送機(jī)高位放頂煤支架YFY3000—16/26特點(diǎn)：（1）支架結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，采煤機(jī)割煤與放煤由一部輸送機(jī)運(yùn)出，端頭維護(hù)空間小，工作面整體布置與普通長(zhǎng)壁工作面相同，便于維護(hù)管理，減少事故發(fā)生（2）支架的長(zhǎng)度較短，結(jié)構(gòu)緊湊，穩(wěn)定性和封閉性較好（3）掩護(hù)梁放煤口尺寸較大，有利于頂煤的放出，但放煤口位置高，丟煤多，采出率較低，煤塵大，支架通風(fēng)斷面較?。?）由于頂梁短，放煤口位置距煤壁較近，因此對(duì)煤層冒放性的要求較高（5）放煤槽在放煤狀態(tài)時(shí)與底座成35°夾角，難以達(dá)到40°（6）采放用同一部輸送機(jī)，不能平行作業(yè)，影響產(chǎn)量的提高第九頁(yè)，共三十九頁(yè)。第二節(jié)放頂煤開(kāi)采的支護(hù)設(shè)備雙輸送機(jī)中位放頂煤支架第十頁(yè)，共三十九頁(yè)。第二節(jié)放頂煤開(kāi)采的支護(hù)設(shè)備雙輸送機(jī)中位放頂煤支架特點(diǎn)：（1）支架穩(wěn)定性和密封性好，抗偏載和抗扭能力大，不易損壞（2）放煤口距煤壁遠(yuǎn)有助于工作面前方頂煤的維護(hù)（3）由于采煤和放煤使用兩部輸送機(jī)，可實(shí)現(xiàn)采放平行作業(yè)，實(shí)現(xiàn)高產(chǎn)高效（4）放煤口位置較高，丟煤多，采出率較低，煤塵較大（5）后輸送機(jī)放在支架底座上，后部空間有限，造成大塊煤通過(guò)困難，移架阻力大（6）掩護(hù)梁不能擺動(dòng)，二次破煤能力差第十一頁(yè)，共三十九頁(yè)。第二節(jié)放頂煤開(kāi)采的支護(hù)設(shè)備雙輸送機(jī)低位放頂煤支架（FZ3000-15/30型放頂煤支架）第十二頁(yè)，共三十九頁(yè)。第二節(jié)放頂煤開(kāi)采的支護(hù)設(shè)備雙輸送機(jī)低位放頂煤支架特點(diǎn)：（1）由于具有連續(xù)的放煤口，放煤效果好，采出率高（2）頂梁長(zhǎng)，放煤口距煤壁遠(yuǎn)，經(jīng)頂梁反復(fù)支撐，使頂煤充分破碎，對(duì)放煤極為有利（3）后輸送機(jī)沿底板布置，浮煤容易排出，移架輕快，同時(shí)尾梁插板可以破碎大塊煤，放煤口不易堵塞（4）低位放煤，煤塵小，有利于降塵（5）支架的穩(wěn)定性差第十三頁(yè)，共三十九頁(yè)。第二節(jié)放頂煤開(kāi)采的支護(hù)設(shè)備輕型放頂煤液壓支架第十四頁(yè)，共三十九頁(yè)。第二節(jié)放頂煤開(kāi)采的支護(hù)設(shè)備輕型放頂煤液壓支架特點(diǎn)：（1）支架結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、緊湊，重量輕，便于拆裝運(yùn)輸（2）支架空間較大，便于清理浮煤和拆裝檢修后部輸送機(jī)（3）支架穩(wěn)定性好，造價(jià)低（4）單鉸接輕型放頂煤液壓支架，具有較高的封閉能力，能較好地解決“三軟”煤層和較薄的厚煤層綜放開(kāi)采端面易冒落的問(wèn)題。第十五頁(yè)，共三十九頁(yè)。第二節(jié)放頂煤開(kāi)采的支護(hù)設(shè)備輕型放頂煤液壓支架的適用條件：（1）煤層普氏系數(shù)f＜2.5，來(lái)壓強(qiáng)度不大，煤層厚度3~8m，煤層傾角＜25°（2）工作面尺寸較小，斷層較多，地質(zhì)條件較為復(fù)雜的工作面（3）邊角煤或煤柱的開(kāi)采，厚度不穩(wěn)定的煤層，較薄厚煤層第十六頁(yè)，共三十九頁(yè)。第三節(jié)放頂煤工作面礦壓顯現(xiàn)特點(diǎn)及頂煤破碎機(jī)理

一、巖層活動(dòng)及礦壓顯現(xiàn)特點(diǎn)放頂煤開(kāi)采時(shí)，由于煤層一次采出厚度的增大，直接頂?shù)目迓涓叨瘸杀对黾?，可達(dá)煤層采出厚度的2.0～2.5倍，其中1.0～1.2倍范圍內(nèi)的直接頂為不規(guī)則垮落帶，而在上位直接頂中則形成某各臨時(shí)性“小結(jié)構(gòu)”，其活動(dòng)可對(duì)采場(chǎng)造成明顯影響。綜放采場(chǎng)上方仍可形成穩(wěn)定的“砌體梁”式基本頂結(jié)構(gòu)，如圖，但其形成的位置遠(yuǎn)離采場(chǎng)。

第十七頁(yè)，共三十九頁(yè)。第三節(jié)放頂煤工作面礦壓顯現(xiàn)特點(diǎn)及頂煤破碎機(jī)理第十八頁(yè)，共三十九頁(yè)。第三節(jié)放頂煤工作面礦壓顯現(xiàn)特點(diǎn)及頂煤破碎機(jī)理上位直接頂中可形式“半拱”式小結(jié)構(gòu)，并與其上的“砌體梁”結(jié)構(gòu)相結(jié)合，共同構(gòu)成綜放開(kāi)采覆巖結(jié)構(gòu)的基本形式。由于松軟頂煤的參與，綜放支架阻力通常不大于分開(kāi)采的支架阻力。綜放基本頂初次來(lái)壓與分層開(kāi)采相比步距增大，一般可達(dá)50m以上；周期來(lái)壓步距相對(duì)減少，約為其初次來(lái)壓步距的三分之一。第十九頁(yè)，共三十九頁(yè)。第三節(jié)放頂煤工作面礦壓顯現(xiàn)特點(diǎn)及頂煤破碎機(jī)理二、頂煤破碎機(jī)理1、綜放開(kāi)采時(shí)，實(shí)現(xiàn)頂煤的有效破碎和順利放出是放頂煤工作的核心問(wèn)題，而頂煤的有效破碎又是頂煤順利放出的前提，同時(shí)也是支架選型不確定放頂煤工藝的依據(jù)。2、煤的普氏系數(shù)越小，有利于頂煤的放出；相反，f值越大，放煤效果越不理想。一般認(rèn)為，煤的普氏系數(shù)f〈3的煤層更適合放頂煤開(kāi)采。第二十頁(yè)，共三十九頁(yè)。第三節(jié)放頂煤工作面礦壓顯現(xiàn)特點(diǎn)及頂煤破碎機(jī)理3、頂煤的破碎是支承壓力。頂板運(yùn)動(dòng)及支架反復(fù)支撐共同作用的結(jié)果。4、支架對(duì)頂煤反復(fù)支撐的次數(shù)N與頂梁的長(zhǎng)度L及采煤機(jī)截深B有關(guān)，可表示為：

N5、根據(jù)頂煤的變形和破壞發(fā)展規(guī)律，沿工作面推進(jìn)方向前將煤劃分為四個(gè)破壞區(qū)，依次為：完整區(qū)、破壞發(fā)展區(qū)、裂隙發(fā)育區(qū)、垮落破碎區(qū)。

第二十一頁(yè)，共三十九頁(yè)。第三節(jié)放頂煤工作面礦壓顯現(xiàn)特點(diǎn)及頂煤破碎機(jī)理第二十二頁(yè)，共三十九頁(yè)。第四節(jié)放頂煤采煤工藝一、放頂煤綜采主要工藝過(guò)程采煤機(jī)割煤：破煤和裝煤移架：維護(hù)端面穩(wěn)定用前探梁及時(shí)支護(hù)，后移架推移前部輸送機(jī)：推移時(shí)保證輸送機(jī)彎曲長(zhǎng)度大于15m移后輸送機(jī)：把后輸送機(jī)移到規(guī)定位置放頂煤：打開(kāi)放煤口放頂煤（放煤步距和放煤方式）處理碎煤成拱、大塊煤堵口、頂煤過(guò)硬采煤機(jī)割煤→移架及時(shí)支護(hù)→推移前部輸送機(jī)→拉后部輸送機(jī)→打開(kāi)放煤口放頂煤。第二十三頁(yè)，共三十九頁(yè)。第四節(jié)放頂煤采煤工藝二、初采和末采放煤工藝1、初采目前在大多數(shù)綜放工作面，推出開(kāi)切眼后及時(shí)放煤，根據(jù)采煤工作面頂板的結(jié)構(gòu)和頂煤的性質(zhì)，為減小初次放頂煤步距，提高初采回收率，常采用深孔爆破技術(shù)和切頂巷技術(shù)。2、末采在應(yīng)用放頂煤開(kāi)采技術(shù)初期，通常在工作面結(jié)束前20m左右鋪雙層金屬網(wǎng)停止放煤，或使沿底板布置的工作面向上爬至頂板時(shí)結(jié)束，這樣造成了大量煤炭損失。為此，近年來(lái)在綜放開(kāi)采的實(shí)踐中普遍縮小了不放煤的范圍，一般可提前10m左右停止放頂煤并鋪?lái)斁W(wǎng)。第二十四頁(yè)，共三十九頁(yè)。第四節(jié)放頂煤采煤工藝三、放煤步距放煤步距：是指沿工作面推進(jìn)方向前后兩次放煤的間距。大小對(duì)放煤的影響如圖11—9所示放煤過(guò)程中不能保證既不混矸又不丟煤，只是控制采出率和混矸率在一定范圍內(nèi)。放煤步距L=n×移架步距B

經(jīng)驗(yàn)：L=(0.15～0.21)h第二十五頁(yè)，共三十九頁(yè)。第四節(jié)放頂煤采煤工藝第二十六頁(yè)，共三十九頁(yè)。第四節(jié)放頂煤采煤工藝四、放煤方式連續(xù)放煤（單輪）和不連續(xù)放煤（多輪），順序放煤和間隔放煤?jiǎn)屋嗧樞蚍琶海阂?jiàn)矸關(guān)門(mén)單輪順序多口放煤多輪順序放煤?jiǎn)屋嗛g隔放煤（圖11—10）第二十七頁(yè)，共三十九頁(yè)。第四節(jié)放頂煤采煤工藝第二十八頁(yè)，共三十九頁(yè)。第四節(jié)放頂煤采煤工藝五、端頭放煤

隨著工作面輸送機(jī)和支架的不斷改進(jìn)，使端頭設(shè)備布置也不斷更新。目前解決端頭放煤的途徑主要有以下三種：加大巷道斷面尺寸，機(jī)頭機(jī)尾置于巷道中，取消過(guò)渡支架；使用短機(jī)頭和短機(jī)尾工作面輸送機(jī)或側(cè)卸式工作面輸送機(jī)；采用帶有高位放煤口的端頭支架，實(shí)現(xiàn)端頭及兩巷放頂煤。第二十九頁(yè)，共三十九頁(yè)。第五節(jié)厚煤層放頂煤采煤法技術(shù)

發(fā)展展望

一、綜放開(kāi)采的技術(shù)經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢(shì)

近年來(lái)綜放開(kāi)采之所以成為我國(guó)高產(chǎn)高效礦井建設(shè)的重要技術(shù)途徑，是因?yàn)檫@種采煤方法不但符合我國(guó)國(guó)情(厚煤層產(chǎn)量占煤炭總量的41%)，而且較厚煤層分層開(kāi)采和單一煤層綜采有明顯的技術(shù)和經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢(shì)1、適應(yīng)性強(qiáng)綜放開(kāi)采實(shí)現(xiàn)了緩傾斜特厚煤層的一次采全厚開(kāi)采和急傾斜特厚煤層的水平分段開(kāi)采，對(duì)地質(zhì)條件的適應(yīng)性較分層綜采和單一煤層綜采更強(qiáng)。適應(yīng)于煤層厚度變化大、頂?shù)装迤鸱黄?、斷層?gòu)造多以及其他地質(zhì)條件變化的不穩(wěn)定煤層。第三十頁(yè)，共三十九頁(yè)。第五節(jié)厚煤層放頂煤采煤法技術(shù)

發(fā)展展望2、產(chǎn)量高綜放開(kāi)采一次開(kāi)采厚度大幅度增加，煤層開(kāi)采強(qiáng)度加大，實(shí)現(xiàn)了垂直集中生產(chǎn)，而且低位放項(xiàng)煤支架工作面有兩個(gè)出煤點(diǎn)，在同樣工作面長(zhǎng)度和工作面推進(jìn)速度的情況下，綜放開(kāi)采較分層綜采和單一煤層綜采工作面的單產(chǎn)可以成倍地增長(zhǎng)（舉例）。3、成本低綜放開(kāi)采較分層綜采的巷道掘進(jìn)率低，工作面壽命長(zhǎng)，搬家次數(shù)少，有利于接續(xù)，噸煤設(shè)備投入費(fèi)用少；工作面材料、電力消耗少；因而工作面直接成本大大降低。綜放開(kāi)采的噸煤成本可比分層綜采的成本降低10元/t以上，因而礦井的經(jīng)濟(jì)效益可以明顯提高。第三十一頁(yè)，共三十九頁(yè)。第五節(jié)厚煤層放頂煤采煤法技術(shù)

發(fā)展展望二、主要存在的技術(shù)問(wèn)題1、煤炭采出率低工藝、初末采、端頭、巷頂煤、煤柱等損失。2、放頂煤開(kāi)采瓦斯積聚問(wèn)題絕對(duì)瓦斯量、采空區(qū)瓦斯3、放頂煤開(kāi)采發(fā)火問(wèn)題均壓、注氮、灌漿4、放頂煤開(kāi)采煤塵問(wèn)題割煤、放煤、漏煤綜合防塵（注水、各種噴霧）第三十二頁(yè)，共三十九頁(yè)。第五節(jié)厚煤層放頂煤采煤法技術(shù)

發(fā)展展望三、開(kāi)采技術(shù)條件與措施1、采煤系統(tǒng)圖11-12

厚煤層綜采放頂煤采煤法回采工作面巷道布置與普通綜采回采工作面巷道差別不大。若頂煤中瓦斯含量較高，可沿工作面頂板布置一條瓦斯排放巷，采用一進(jìn)二回的E形巷道布置。第三十三頁(yè)，共三十九頁(yè)。第五節(jié)厚煤層放頂煤采煤法技術(shù)

發(fā)展展望第三十四頁(yè)，共三十九頁(yè)。第五節(jié)厚煤層放頂煤采煤法技術(shù)

發(fā)展展望2、工作面長(zhǎng)度及推進(jìn)長(zhǎng)度放頂煤工作面的支承壓力和頂板的運(yùn)動(dòng)是頂煤破碎的主要力源，工作面長(zhǎng)度過(guò)短和過(guò)長(zhǎng)都不利于頂煤的破碎，工作面一般確定在80m<工作面<200m。綜采放頂煤工作面連續(xù)推進(jìn)長(zhǎng)度的確定，應(yīng)考慮地質(zhì)條件、工作面搬遷、工作面初末采的損失、自然發(fā)火等因素的影響，因此綜采放頂煤工作面的連續(xù)推進(jìn)長(zhǎng)度一般不宜小于800～1000m，兗州礦區(qū)綜采放頂煤工作面的連續(xù)推進(jìn)長(zhǎng)度多在2000m左右。第三十五頁(yè)，共三十九頁(yè)。第五節(jié)厚煤層放頂煤采煤法技術(shù)

發(fā)展展望3、適用條件（1）煤層厚度一次采出的煤層厚度以6～8m為佳。預(yù)采頂分層綜采放頂煤開(kāi)采時(shí)，最小厚度為7～8m.（2）煤層硬度普氏系數(shù)一般f≤3（3）煤層傾角煤層傾角不宜過(guò)大，一般<25o（4）煤層結(jié)構(gòu)（5）頂板條件（6）地質(zhì)構(gòu)造（7）自然發(fā)火、瓦斯及水文地質(zhì)條件第三十六頁(yè)，共三十九頁(yè)。第五節(jié)厚煤層放頂煤采煤法技術(shù)

發(fā)展展望四、展望在“十一五”期間，綜放開(kāi)采技術(shù)將會(huì)取得較快發(fā)展1、綜放工作面年產(chǎn)將在500萬(wàn)噸的基礎(chǔ)上，達(dá)到700萬(wàn)噸以上。2、工作面將在實(shí)現(xiàn)采、放、運(yùn)自動(dòng)化程序控制的基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)整個(gè)工作面的自動(dòng)化控制。3、復(fù)雜厚