第十一章厚煤層放頂煤采煤法

第十一章厚煤層放頂煤采煤法第二篇采煤方法第一節(jié)根本特點(diǎn)和類型一、放頂煤采煤法根本特點(diǎn)放頂煤采煤法就是在厚煤層中，沿煤層〔或分段〕底部布置一個采高2～3m的長壁任務(wù)面，用綜合機(jī)械化采煤工藝進(jìn)展回采，利用礦山壓力的作用或輔以人工松動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。1、一次采全厚放頂煤開采普通適用于厚度6～12m的煤層。優(yōu)點(diǎn)：掘進(jìn)量小，設(shè)備少，系統(tǒng)簡單，消費(fèi)集中。缺陷：煤質(zhì)軟時，兩巷維護(hù)困難。二、放頂煤采煤法根本類型2、預(yù)采頂分層網(wǎng)下放頂煤開采優(yōu)點(diǎn)：由于頂層鋪設(shè)金屬網(wǎng)，可以減少放煤的含矸量。缺陷：開采頂分層后普通礦山壓力減弱，不利于頂煤的破碎，常有大塊煤需求人工預(yù)裂。普通適用于12m

以上、直接頂鞏固、瓦斯大的煤層。3、傾斜分層放頂煤開采當(dāng)煤層超越15～20m以上時，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)展放頂煤開采。普通適用于15m以上的緩斜煤層。第二節(jié)放頂煤開采的支護(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、有推移后部保送機(jī)、清理后部煤的機(jī)構(gòu)4、支架構(gòu)造必需有較強(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6、有一定的防漏、防昌才干7、采高大約在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、簡易式。2、按窗口位置：高、中、低三種放煤方式3、按保送機(jī)位置：單、雙保送機(jī)放頂煤液壓支架：掩護(hù)式(單保送機(jī)高位放煤、雙保送機(jī)低位放煤)；支掩式(雙輸，保送機(jī)掩護(hù)梁開天窗(插服式，非插服式))；支撐式；簡易式)單保送機(jī)高位放頂煤支架YFY3000—16/26單保送機(jī)高位放頂煤支架YFY3000—16/26特點(diǎn)：〔1〕支架構(gòu)造簡單，采煤機(jī)割煤與放煤由一部保送機(jī)運(yùn)出，端頭維護(hù)空間小，任務(wù)面整體布置與普通長壁任務(wù)面一樣，便于維護(hù)管理，減少事故發(fā)生〔2〕支架的長度較短，構(gòu)造緊湊，穩(wěn)定性和封鎖性較好〔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)斷面較小〔4〕由于頂梁短，放煤口位置距煤壁較近，因此對煤層冒放性的要求較高〔5〕放煤槽在放煤形狀時與底座成35°夾角，難以到達(dá)40°〔6〕采放用同一部保送機(jī)，不能平行作業(yè)，影響產(chǎn)量的提高雙保送機(jī)中位放頂煤支架雙保送機(jī)中位放頂煤支架特點(diǎn)：〔1〕支架穩(wěn)定性和密封性好，抗偏載和抗扭才干大，不易損壞〔2〕放煤口距煤壁遠(yuǎn)有助于任務(wù)面前方頂煤的維護(hù)〔3〕由于采煤和放煤運(yùn)用兩部保送機(jī)，可實現(xiàn)采放平行作業(yè)，實現(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〕后保送機(jī)放在支架底座上，后部空間有限，呵斥大塊煤經(jīng)過困難，移架阻力大〔6〕掩護(hù)梁不能擺動，二次破煤才干差雙保送機(jī)低位放頂煤支架〔FZ3000-15/30型放頂煤支架〕雙保送機(jī)低位放頂煤支架特點(diǎn)：〔1〕由于具有延續(xù)的放煤口，放煤效果好，采出率高；〔2〕頂梁長，放煤口距煤壁遠(yuǎn)，經(jīng)頂梁反復(fù)支撐，使頂煤充分破碎，對放煤極為有利；〔3〕后保送機(jī)沿底板布置，浮煤容易排出，移架輕快，同時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。輕型放頂煤液壓支架輕型放頂煤液壓支架特點(diǎn)：〔1〕支架構(gòu)造簡單、緊湊，分量輕，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保送機(jī)；〔3〕支架穩(wěn)定性好，造價低；〔4〕單鉸接輕型放頂煤液壓支架，具有較高的封鎖才干，能較好地處理“三軟〞煤層和較薄的厚煤層綜放開采端面易冒落的問題。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，來壓強(qiáng)度不大，煤層厚度3~8m，煤層傾角＜25°；〔2〕任務(wù)面尺寸較小，斷層較多，地質(zhì)條件較為復(fù)雜的任務(wù)面；〔3〕邊角煤或煤柱的開采，厚度不穩(wěn)定的煤層，較薄厚煤層。第三節(jié)放頂煤任務(wù)面礦壓顯現(xiàn)特點(diǎn)及頂煤破碎機(jī)理一、巖層活動及礦壓顯現(xiàn)特點(diǎn)放頂煤開采時，由于煤層一次采出厚度的增大，直接頂?shù)目迓涓叨瘸杀短砑樱蛇_(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)那么垮落帶，而在上位直接頂中那么構(gòu)成某各暫時性“小構(gòu)造〞，其活動可對采場呵斥明顯影響。綜放采場上方仍可構(gòu)成穩(wěn)定的“砌體梁〞式根本頂構(gòu)造，如圖，但其構(gòu)成的位置遠(yuǎn)離采場。上位直接頂中可方式“半拱〞式小構(gòu)造，并與其上的“砌體梁〞構(gòu)造相結(jié)合，共同構(gòu)成綜放開采覆巖構(gòu)造的根本方式。由于松軟頂煤的參與，綜放支架阻力通常不大于分開采的支架阻力。綜放根本頂初次來壓與分層開采相比步距增大，普通可達(dá)50m以上；周期來壓步距相對減少，約為其初次來壓步距的三分之一。二、頂煤破碎機(jī)理1、綜放開采時，實現(xiàn)頂煤的有效破碎和順利放出是放頂煤任務(wù)的中心問題，而頂煤的有效破碎又是頂煤順利放出的前提，同時也是支架選型不確定放頂煤工藝的根據(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。普通以為，煤的普氏系數(shù)f〈3的煤層更適宜放頂煤開采。3、頂煤的破碎是支承壓力。頂板運(yùn)動及支架反復(fù)支撐共同作用的結(jié)果。4、支架對頂煤反復(fù)支撐的次數(shù)N與頂梁的長度L及采煤機(jī)截深B有關(guān)，可表示為：N5、根據(jù)頂煤的變形和破壞開展規(guī)律，沿任務(wù)面推進(jìn)方向前將煤劃分為四個破壞區(qū)，依次為：完好區(qū)、破壞開展區(qū)、裂隙發(fā)育區(qū)、垮落破碎區(qū)。第四節(jié)放頂煤采煤工藝一、放頂煤綜采主要工藝過程采煤機(jī)割煤：破煤和裝煤移架：維護(hù)端面穩(wěn)定用前探梁及時支護(hù)，后移架推移前部保送機(jī)：推移時保證保送機(jī)彎曲長度大于15m移后保送機(jī)：把后保送機(jī)移到規(guī)定位置放頂煤：翻開放煤口放頂煤〔放煤步距和放煤方式〕處置碎煤成拱、大塊煤堵口、頂煤過硬采煤機(jī)割煤→移架及時支護(hù)→推移前部保送機(jī)→拉后部保送機(jī)→翻開放煤口放頂煤。二、初采和末采放煤工藝1、初采目前在大多數(shù)綜放任務(wù)面，推出開切眼后及時放煤，根據(jù)采煤任務(wù)面頂板的構(gòu)造和頂煤的性質(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、末采在運(yùn)用放頂煤開采技術(shù)初期，通常在任務(wù)面終了前20m左右鋪雙層金屬網(wǎng)停頓放煤，或使沿底板布置的任務(wù)面向上爬至頂板時終了，這樣呵斥了大量煤炭損失。為此，近年來在綜放開采的實際中普遍減少了不放煤的范圍，普通可提早10m左右停頓放頂煤并鋪頂網(wǎng)。三、放煤步距放煤步距：是指沿任務(wù)面推進(jìn)方向前后兩次放煤的間距。大小對放煤的影響如圖11—9所示放煤過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閱歷：L=(0.15～0.21)h四、放煤方式延續(xù)放煤〔單輪〕和不延續(xù)放煤〔多輪〕，順序放煤和間隔放煤單輪順序放煤：見矸關(guān)門單輪順序多口放煤多輪順序放煤單輪間隔放煤〔圖11—10〕五、端頭放煤隨著任務(wù)面保送機(jī)和支架的不斷改良，使端頭設(shè)備布置也不斷更新。目前處理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，取消過渡支架；運(yùn)用短機(jī)頭和短機(jī)尾任務(wù)面保送機(jī)或側(cè)卸式任務(wù)面保送機(jī)；采用帶有高位放煤口的端頭支架，實現(xiàn)端頭及兩巷放頂煤。第五節(jié)厚煤層放頂煤采煤法技術(shù)開展展望一、綜放開采的技術(shù)經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢近年來綜放開采之所以成為我國高產(chǎn)高效礦井建立的重要技術(shù)途徑，是由于這種采煤方法不但符合我國國情(厚煤層產(chǎn)量占煤炭總量的41%)，而且較厚煤層分層開采和單一煤層綜采有明顯的技術(shù)和經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢1、順應(yīng)性強(qiáng)綜放開采實現(xiàn)了緩傾斜特厚煤層的一次采全厚開采和急傾斜特厚煤層的程度分段開采，對地質(zhì)條件的順應(yīng)性較分層綜采和單一煤層綜采更強(qiáng)。順應(yīng)于煤層厚度變化大、頂?shù)装迤鸱黄健鄬訕?gòu)造多以及其他地質(zhì)條件變化的不穩(wěn)定煤層。2、產(chǎn)量高綜放開采一次開采厚度大幅度添加，煤層開采強(qiáng)度加大，實現(xiàn)了垂直集中消費(fèi)，而且低位放項煤支架任務(wù)面有兩個出煤點(diǎn)，在同樣任務(wù)面長度和任務(wù)面推進(jìn)速度的情況下，綜放開采較分層綜采和單一煤層綜采任務(wù)面的單產(chǎn)可以成倍地增長〔舉例〕。3、本錢低綜放開采較分層綜采的巷道掘進(jìn)率低，任務(wù)面壽命長，搬家次數(shù)少，有利于接續(xù)，噸煤設(shè)備投入費(fèi)用少；任務(wù)面資料、電力耗費(fèi)少；因此任務(wù)面直接本錢大大降低。綜放開采的噸煤本錢可比分層綜采的本錢降低10元/t以上，因此礦井的經(jīng)濟(jì)效益可以明顯提高。二、主要存在的技術(shù)問題1、煤炭采出率低工藝、初末采、端頭、巷頂煤、煤柱等損失。2、放頂煤開采瓦斯積聚問題絕對瓦斯量、采空區(qū)瓦斯3、放頂煤開采發(fā)火問題均壓、注氮、灌漿4、放頂煤開采煤塵問題割煤、放煤、漏煤綜合防塵〔注水、各種噴霧〕三、開采技術(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任務(wù)面巷道布置與普通綜采回采任務(wù)面巷道差別不大。假設(shè)頂煤中瓦斯含量較高，可沿任務(wù)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。放頂煤任務(wù)面的支承壓力和頂板的運(yùn)動是頂煤破碎的主要力源，任務(wù)面長度過短和過長都不利于頂煤的破碎，任務(wù)面普通確定在80m<任務(wù)面<200m。綜采放頂煤任務(wù)面延續(xù)推進(jìn)長度確實定，應(yīng)思索地質(zhì)條件、任務(wù)面搬遷、任務(wù)面初末采的損失、自然發(fā)火等要素的影響，因此綜采放頂煤任務(wù)面的延續(xù)推進(jìn)長度普通不宜小于800～1000m，兗州礦區(qū)綜采放頂煤任務(wù)面的延續(xù)推進(jìn)長度多在2000m左右。2、任務(wù)面長度及推進(jìn)長度〔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采時，最小厚度為7～8m.〔2〕煤層硬度普氏系數(shù)普通f≤3〔3〕煤層傾角煤層傾角不宜過大，普通<25o〔4〕煤層構(gòu)造〔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3、適用條件四、展望在“十一五〞期間，綜放開采技術(shù)將會獲得較快開展1、綜放任務(wù)面年產(chǎn)將在500萬噸的根底上，到達(dá)700萬噸以上。2、任務(wù)面將在實現(xiàn)采、放、運(yùn)自動化程序控制的根底上，實現(xiàn)整個任務(wù)面的自動化控制。3、復(fù)雜厚煤層的系列輕放支架及配套配備將得到進(jìn)一步開展，以擴(kuò)展綜放開采技