第十一章厚煤层放顶煤采煤法.ppt

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1、第十一章第十一章 厚煤层放顶煤采煤法厚煤层放顶煤采煤法第二篇第二篇 采煤方法采煤方法第一节第一节 基本特点和类型基本特点和类型一、放顶煤采煤法基本特点一、放顶煤采煤法基本特点 放放顶顶煤煤采采煤煤法法就就是是在在厚厚煤煤层层中中，沿沿煤煤层层（或或分分段段）底底部部布布置置一一个个采采高高2 23m3m的的长长壁壁工工作作面面，用用综综合合机机械械化化采采煤煤工工艺艺进进行行回回采采，利利用用矿矿山山压压力力的的作作用用或或辅辅以以人人工工松松动动方方法法使使支支架架上上方方的的顶顶煤煤破破碎碎成成散散体体后后由由支支架架后后方方（或或上上方方）放放出出，并予以回收的一种采煤方法。并予以回收的

2、一种采煤方法。1 1、一次采全厚放顶煤开采、一次采全厚放顶煤开采n一般适用于厚度一般适用于厚度6 612 m 12 m 的煤层。的煤层。n优点：掘进量小，设备少，系统简单，生产集中。优点：掘进量小，设备少，系统简单，生产集中。n缺点：煤质软时，两巷维护困难。缺点：煤质软时，两巷维护困难。二、放顶煤采煤法基本类型二、放顶煤采煤法基本类型2 2、预采顶分层网下放顶煤开采、预采顶分层网下放顶煤开采n优点：由于顶层铺设金属网，可以减少放煤的含矸量。优点：由于顶层铺设金属网，可以减少放煤的含矸量。n缺点：开采顶分层后一般矿山压力减弱，不利于顶煤的缺点：开采顶分层后一般矿山压力减弱，不利于顶煤的破碎，常有

3、大块煤需要人工预裂。破碎，常有大块煤需要人工预裂。n一般适用于一般适用于12m以上、直接顶坚硬、瓦斯大的煤层。以上、直接顶坚硬、瓦斯大的煤层。3 3、倾斜分层放顶煤开采、倾斜分层放顶煤开采 n当当煤煤层层超超过过1520m以以上上时时，可可将将煤煤层层自自顶顶板板至至底底板板分分成成812m的分段，然后自上而下依次进行放顶煤开采。的分段，然后自上而下依次进行放顶煤开采。n一般适用于一般适用于15m15m以上的缓斜煤层。以上的缓斜煤层。第二节第二节 放顶煤开采的支护设备放顶煤开采的支护设备 一、放顶煤液压支架的特点和性质一、放顶煤液压支架的特点和性质1 1、有液压控制放煤机构、有液压控制放煤机构

4、2 2、有强力可靠的二次破煤性能、有强力可靠的二次破煤性能3 3、有推移后部输送机、清理后部煤的机构、有推移后部输送机、清理后部煤的机构4 4、支架结构必须有较强抗扭和抗侧向内力的功能、支架结构必须有较强抗扭和抗侧向内力的功能5 5、空间大、控顶距较大、顶梁较长、空间大、控顶距较大、顶梁较长6 6、有一定的防漏、防昌能力、有一定的防漏、防昌能力7 7、采高大概在、采高大概在2.52.53.0m3.0m之间之间8 8、有较大拉架力、拉架速度快、带压擦顶移架、有较大拉架力、拉架速度快、带压擦顶移架二、放顶煤液压架分类二、放顶煤液压架分类1 1、按支架类型：掩护式、支掩式、支撑式、简易式。、按支架类

5、型：掩护式、支掩式、支撑式、简易式。2 2、按窗口位置：高、中、低三种放煤方式、按窗口位置：高、中、低三种放煤方式3 3、按输送机位置：单、双输送机、按输送机位置：单、双输送机 放放顶顶煤煤液液压压支支架架：掩掩护护式式(单单输输送送机机高高位位放放煤煤、双双 输输送送机机低低位位放放煤煤)；支支掩掩式式(双双输输，输输送送机机掩掩护护梁梁开开天窗天窗(插服式，非插服式插服式，非插服式)；支撑式；简易式；支撑式；简易式)单输送机高位放顶煤支架单输送机高位放顶煤支架YFY300016/26单输送机高位放顶煤支架单输送机高位放顶煤支架YFY300016/26特点：特点：（1）支架结构简单，采煤机割

6、煤与放煤由一部输送机运出，）支架结构简单，采煤机割煤与放煤由一部输送机运出，端头维护空间小，工作面整体布置与普通长壁工作面相同，端头维护空间小，工作面整体布置与普通长壁工作面相同，便于维护管理，减少事故发生便于维护管理，减少事故发生（2）支架的长度较短，结构紧凑，稳定性和封闭性较好）支架的长度较短，结构紧凑，稳定性和封闭性较好（3）掩护梁放煤口尺寸较大，有利于顶煤的放出，但放煤口）掩护梁放煤口尺寸较大，有利于顶煤的放出，但放煤口位置高，丢煤多，采出率较低，煤尘大，支架通风断面较小位置高，丢煤多，采出率较低，煤尘大，支架通风断面较小（4）由于顶梁短，放煤口位置距煤壁较近，因此对煤层冒放）由于顶梁

7、短，放煤口位置距煤壁较近，因此对煤层冒放性的要求较高性的要求较高（5）放煤槽在放煤状态时与底座成）放煤槽在放煤状态时与底座成35夹角，难以达到夹角，难以达到40（6）采放用同一部输送机，不能平行作业，影响产量的提高）采放用同一部输送机，不能平行作业，影响产量的提高双输送机中位放顶煤支架双输送机中位放顶煤支架双输送机中位放顶煤支架特点：双输送机中位放顶煤支架特点：（1）支架稳定性和密封性好，抗偏载和抗扭能力大，不）支架稳定性和密封性好，抗偏载和抗扭能力大，不易损坏易损坏（2）放煤口距煤壁远有助于工作面前方顶煤的维护）放煤口距煤壁远有助于工作面前方顶煤的维护（3）由于采煤和放煤使用两部输送机，可实

8、现采放平）由于采煤和放煤使用两部输送机，可实现采放平行作业，实现高产高效行作业，实现高产高效（4）放煤口位置较高，丢煤多，采出率较低，煤尘较）放煤口位置较高，丢煤多，采出率较低，煤尘较大大（5）后输送机放在支架底座上，后部空间有限，造成）后输送机放在支架底座上，后部空间有限，造成大块煤通过困难，移架阻力大大块煤通过困难，移架阻力大（6）掩护梁不能摆动，二次破煤能力差）掩护梁不能摆动，二次破煤能力差双输送机低位放顶煤支架（双输送机低位放顶煤支架（FZ3000-15/30FZ3000-15/30型放顶煤支架）型放顶煤支架）双输送机低位放顶煤支架双输送机低位放顶煤支架特点：特点：（1）由于具有连续的

9、放煤口，放煤效果好，）由于具有连续的放煤口，放煤效果好，采出率高；采出率高；（2）顶梁长，放煤口距煤壁远，经顶梁反复）顶梁长，放煤口距煤壁远，经顶梁反复支撑，使顶煤充分破碎，对放煤极为有利；支撑，使顶煤充分破碎，对放煤极为有利；（3）后输送机沿底板布置，浮煤容易排出，）后输送机沿底板布置，浮煤容易排出，移架轻快，同时尾梁插板可以破碎大块煤，移架轻快，同时尾梁插板可以破碎大块煤，放煤口不易堵塞；放煤口不易堵塞；（4）低位放煤，煤尘小，有利于降尘；）低位放煤，煤尘小，有利于降尘；（5）支架的稳定性差。）支架的稳定性差。轻型放顶煤液压支架轻型放顶煤液压支架轻型放顶煤液压支架轻型放顶煤液压支架特点：特

10、点：（1）支架结构简单、紧凑，重量轻，便于拆装）支架结构简单、紧凑，重量轻，便于拆装运输；运输；（2）支架空间较大，便于清理浮煤和拆装检修）支架空间较大，便于清理浮煤和拆装检修后部输送机；后部输送机；（3）支架稳定性好，造价低；）支架稳定性好，造价低；（4）单铰接轻型放顶煤液压支架，具有较高的）单铰接轻型放顶煤液压支架，具有较高的封闭能力，能较好地解决封闭能力，能较好地解决“三软三软”煤层和较薄煤层和较薄的厚煤层综放开采端面易冒落的问题。的厚煤层综放开采端面易冒落的问题。轻型放顶煤液压支架轻型放顶煤液压支架的适用条件：的适用条件：（1）煤层普氏系数）煤层普氏系数f2.5，来压强，来压强度不大，

11、煤层厚度度不大，煤层厚度38m，煤层倾，煤层倾角角25；（2）工作面尺寸较小，断层较多，）工作面尺寸较小，断层较多，地质条件较为复杂的工作面；地质条件较为复杂的工作面；（3）边角煤或煤柱的开采，厚度不）边角煤或煤柱的开采，厚度不稳定的煤层，较薄厚煤层。稳定的煤层，较薄厚煤层。第三节第三节 放顶煤工作面矿压显现特点及顶煤破碎机理放顶煤工作面矿压显现特点及顶煤破碎机理 一、岩层活动及矿压显现特点一、岩层活动及矿压显现特点n放放顶顶煤煤开开采采时时，由由于于煤煤层层一一次次采采出出厚厚度度的的增增大大，直直接接顶顶的的垮垮落落高高度度成成倍倍增增加加，可可达达煤煤层层采采出出厚厚度度的的2.02.0

12、2.52.5倍倍，其其中中1.01.01.21.2倍倍范范围围内内的的直直接接顶顶为为不不规规则则垮垮落落带带，而而在在上上位位直直接接顶顶中中则则形形成成某某各各临临时时性性“小小结结构构”，其其活活动可对采场造成明显影响。动可对采场造成明显影响。n综放采场上方仍可形成稳定的综放采场上方仍可形成稳定的“砌体梁砌体梁”式式基本顶结构，如图，但其形成的位置远离采基本顶结构，如图，但其形成的位置远离采场。场。n上上位位直直接接顶顶中中可可形形式式“半半拱拱”式式小小结结构构，并并与与其其上上的的“砌砌体体梁梁”结结构构相相结结合合，共共同构成综放开采覆岩结构的基本形式。同构成综放开采覆岩结构的基本

13、形式。n由由于于松松软软顶顶煤煤的的参参与与，综综放放支支架架阻阻力力通通常常不不大大于于分分开开采采的的支支架架阻阻力力。综综放放基基本本顶顶初初次次来来压压与与分分层层开开采采相相比比步步距距增增大大，一一般般可可达达50m50m以以上上；周周期期来来压压步步距距相相对对减减少，约为其初次来压步距的三分之一。少，约为其初次来压步距的三分之一。二、顶煤破碎机理二、顶煤破碎机理1 1、综综放放开开采采时时，实实现现顶顶煤煤的的有有效效破破碎碎和和顺顺利利放放出出是是放放顶顶煤煤工工作作的的核核心心问问题题，而而顶顶煤煤的的有有效效破破碎碎又又是是顶顶煤煤顺顺利利放放出出的的前前提提，同同时时也

14、也是是支支架架选选型型不确定放顶煤工艺的依据。不确定放顶煤工艺的依据。2 2、煤煤的的普普氏氏系系数数越越小小，有有利利于于顶顶煤煤的的放放出出；相相反反，f f值值越越大大，放放煤煤效效果果越越不理想。一般认为，煤的普氏系数不理想。一般认为，煤的普氏系数f f3 3的煤层更适合放顶煤开采。的煤层更适合放顶煤开采。3 3、顶煤的破碎是支承压力。顶板运动及支架反复支撑共同作用的结果。、顶煤的破碎是支承压力。顶板运动及支架反复支撑共同作用的结果。4 4、支支架架对对顶顶煤煤反反复复支支撑撑的的次次数数N N与与顶顶梁梁的的长长度度L L及及采采煤煤机机截截深深B B有有关关，可可表表示为：示为：N

15、 N5 5、根据顶煤的变形和破坏发展规律，沿工作面推进方向前将煤划分为四、根据顶煤的变形和破坏发展规律，沿工作面推进方向前将煤划分为四个破坏区，依次为：完整区、破坏发展区、裂隙发育区、垮落破碎区。个破坏区，依次为：完整区、破坏发展区、裂隙发育区、垮落破碎区。第四节第四节 放顶煤采煤工艺放顶煤采煤工艺一、放顶煤综采主要工艺过程一、放顶煤综采主要工艺过程n采煤机割煤采煤机割煤：破煤和装煤：破煤和装煤n移架移架：维护端面稳定用前探梁及时支护，后移架：维护端面稳定用前探梁及时支护，后移架n推移前部输送机推移前部输送机：推移时保证输送机弯曲长度大于：推移时保证输送机弯曲长度大于15m15mn移后输送机移

16、后输送机：把后输送机移到规定位置：把后输送机移到规定位置n放顶煤放顶煤：打开放煤口放顶煤（打开放煤口放顶煤（放煤步距和放煤方式放煤步距和放煤方式）处理碎煤成拱、大块煤堵口、顶煤过硬处理碎煤成拱、大块煤堵口、顶煤过硬 采煤机割煤采煤机割煤移架及时支护移架及时支护推移前部输送机推移前部输送机拉后拉后部输送机部输送机打开放煤口放顶煤。打开放煤口放顶煤。二、初采和末采放煤工艺二、初采和末采放煤工艺1 1、初采、初采 目前在大多数综放工作面，推出开切眼后及目前在大多数综放工作面，推出开切眼后及时放煤，根据采煤工作面顶板的结构和顶煤的性质，时放煤，根据采煤工作面顶板的结构和顶煤的性质，为减小初次放顶煤步距

17、，提高初采回收率，常采用深为减小初次放顶煤步距，提高初采回收率，常采用深孔爆破技术和切顶巷技术。孔爆破技术和切顶巷技术。2 2、末采、末采 在应用放顶煤开采技术初期，通常在工作面在应用放顶煤开采技术初期，通常在工作面结束前结束前20m20m左右铺双层金属网停止放煤，或使沿底板左右铺双层金属网停止放煤，或使沿底板布置的工作面向上爬至顶板时结束，这样造成了大量布置的工作面向上爬至顶板时结束，这样造成了大量煤炭损失。为此，近年来在综放开采的实践中普遍缩煤炭损失。为此，近年来在综放开采的实践中普遍缩小了不放煤的范围，一般可提前小了不放煤的范围，一般可提前10m10m左右停止放顶煤左右停止放顶煤并铺顶网

18、。并铺顶网。三、放煤步距三、放煤步距放放煤煤步步距距：是是指指沿沿工工作作面面推推进进方方向向前前后后两两次次放放煤煤的的间间距距。大大小小对对放放煤煤的的影影响响如图如图119119所示所示 放煤过程中不能保证既不混矸又放煤过程中不能保证既不混矸又不丢煤，只是控制采出率和混矸率在不丢煤，只是控制采出率和混矸率在一定范围内。一定范围内。放煤步距放煤步距L=nL=n移架步距移架步距B B 经验：经验：L=(0.15L=(0.150.21)h0.21)h四、放煤方式四、放煤方式连连续续放放煤煤（单单轮轮）和和不不连连续续放放煤煤（多多轮轮），顺序放煤和间隔放煤，顺序放煤和间隔放煤n单轮顺序放煤单轮

19、顺序放煤：见矸关门：见矸关门 单轮顺序单轮顺序多口放煤多口放煤n多轮顺序放煤多轮顺序放煤n单轮间隔放煤单轮间隔放煤（图（图11101110）五、端头放煤五、端头放煤 随着工作面输送机和支架的不断改进，使随着工作面输送机和支架的不断改进，使端头设备布置也不断更新。目前解决端头端头设备布置也不断更新。目前解决端头放煤的途径主要有以下三种：放煤的途径主要有以下三种：n加大巷道断面尺寸，机头机尾置于巷道中，加大巷道断面尺寸，机头机尾置于巷道中，取消过渡支架；取消过渡支架；n使用短机头和短机尾工作面输送机或侧卸使用短机头和短机尾工作面输送机或侧卸式工作面输送机；式工作面输送机；n采用带有高位放煤口的端头

20、支架，实现端采用带有高位放煤口的端头支架，实现端头及两巷放顶煤。头及两巷放顶煤。第五节第五节 厚煤层放顶煤采煤法技术发展展望厚煤层放顶煤采煤法技术发展展望 一、综放开采的技术经济优势一、综放开采的技术经济优势 近年来综放开采之所以成为我国高产高效矿井建近年来综放开采之所以成为我国高产高效矿井建设的重要技术途径，是因为这种采煤方法不但符合我设的重要技术途径，是因为这种采煤方法不但符合我国国情国国情(厚煤层产量占煤炭总量的厚煤层产量占煤炭总量的41%)41%)，而且较厚煤，而且较厚煤层分层开采和单一煤层综采有明显的技术和经济优势层分层开采和单一煤层综采有明显的技术和经济优势1 1、适应性强适应性强

21、 综放开采实现了缓倾斜特厚煤层的一次采综放开采实现了缓倾斜特厚煤层的一次采全厚开采和急倾斜特厚煤层的水平分段开采，对地质全厚开采和急倾斜特厚煤层的水平分段开采，对地质条件的适应性较分层综采和单一煤层综采更强。适应条件的适应性较分层综采和单一煤层综采更强。适应于煤层厚度变化大、顶底板起伏不平、断层构造多以于煤层厚度变化大、顶底板起伏不平、断层构造多以及其他地质条件变化的不稳定煤层。及其他地质条件变化的不稳定煤层。2 2、产量高、产量高 综放开采一次开采厚度大幅度增加，综放开采一次开采厚度大幅度增加，煤层开采强度加大，实现了垂直集中生产，而煤层开采强度加大，实现了垂直集中生产，而且低位放项煤支架工

22、作面有两个出煤点，在同且低位放项煤支架工作面有两个出煤点，在同样工作面长度和工作面推进速度的情况下，综样工作面长度和工作面推进速度的情况下，综放开采较分层综采和单一煤层综采工作面的单放开采较分层综采和单一煤层综采工作面的单产可以成倍地增长（举例）。产可以成倍地增长（举例）。3 3、成本低、成本低 综放开采较分层综采的巷道掘进率低，综放开采较分层综采的巷道掘进率低，工作面寿命长，搬家次数少，有利于接续，吨工作面寿命长，搬家次数少，有利于接续，吨煤设备投入费用少；工作面材料、电力消耗少；煤设备投入费用少；工作面材料、电力消耗少；因而工作面直接成本大大降低。综放开采的吨因而工作面直接成本大大降低。综

23、放开采的吨煤成本可比分层综采的成本降低煤成本可比分层综采的成本降低1010元元/t/t以上，以上，因而矿井的经济效益可以明显提高。因而矿井的经济效益可以明显提高。二、主要存在的技术问题1、煤炭采出率低 工艺、初末采、端头、巷顶煤、煤柱等损失。2、放顶煤开采瓦斯积聚问题 绝对瓦斯量、采空区瓦斯3、放顶煤开采发火问题 均压、注氮、灌浆4、放顶煤开采煤尘问题 割煤、放煤、漏煤 综合防尘（注水、各种喷雾）三、开采技术条件与措施三、开采技术条件与措施1、采煤系统、采煤系统 图图11-12 厚煤层综采放顶煤采煤法回采工作厚煤层综采放顶煤采煤法回采工作面巷道布置与普通综采回采工作面巷道面巷道布置与普通综采回

24、采工作面巷道差别不大。若顶煤中瓦斯含量较高，可差别不大。若顶煤中瓦斯含量较高，可沿工作面顶板布置一条瓦斯排放巷，采沿工作面顶板布置一条瓦斯排放巷，采用一进二回的用一进二回的E形巷道布置。形巷道布置。放顶煤工作面的支承压力和顶板的运动是放顶煤工作面的支承压力和顶板的运动是顶煤破碎的主要力源，工作面长度过短和过顶煤破碎的主要力源，工作面长度过短和过长都不利于顶煤的破碎，工作面一般确定在长都不利于顶煤的破碎，工作面一般确定在80m80m工作面工作面200m200m。综采放顶煤工作面连续推进长度的确定，综采放顶煤工作面连续推进长度的确定，应考虑地质条件、工作面搬迁、工作面初末应考虑地质条件、工作面搬迁

25、、工作面初末采的损失、自然发火等因素的影响，因此综采的损失、自然发火等因素的影响，因此综采放顶煤工作面的连续推进长度一般不宜小采放顶煤工作面的连续推进长度一般不宜小于于8008001000m1000m，兖州矿区综采放顶煤工作面兖州矿区综采放顶煤工作面的连续推进长度多在的连续推进长度多在2000m2000m左右。左右。2、工作面长度及推进长度、工作面长度及推进长度（1 1）煤层厚度）煤层厚度 一次采出的煤层厚度以一次采出的煤层厚度以6 68m8m为佳。预采顶为佳。预采顶分层综采放顶煤开采时，最小厚度为分层综采放顶煤开采时，最小厚度为7 78m.8m.（2 2）煤层硬度）煤层硬度 普氏系数一般普氏

26、系数一般 f3f3（3 3）煤层倾角）煤层倾角 煤层倾角不宜过大，一般煤层倾角不宜过大，一般2525（4 4）煤层结构）煤层结构（5 5）顶板条件）顶板条件（6 6）地质构造）地质构造（7 7）自然发火、瓦斯及水文地质条件）自然发火、瓦斯及水文地质条件3、适用条件、适用条件四、展望四、展望在在“十一五十一五”期间，综放开采技术将会取得较快发展期间，综放开采技术将会取得较快发展1、综放工作面年产将在、综放工作面年产将在500万吨的基础上，达到万吨的基础上，达到700万吨以上。万吨以上。2、工作面将在实现采、放、运自动化程序控制的基础、工作面将在实现采、放、运自动化程序控制的基础上，实现整个工作面

27、的自动化控制。上，实现整个工作面的自动化控制。3、复杂厚煤层的系列轻放支架及配套装备将得到进一、复杂厚煤层的系列轻放支架及配套装备将得到进一步发展，以扩大综放开采技术在不同条件下的应用范步发展，以扩大综放开采技术在不同条件下的应用范围。围。4、顶煤破碎和冒放性理论与控制技术研究将取得巨大、顶煤破碎和冒放性理论与控制技术研究将取得巨大进展，直接指导和服务于综放开采。进展，直接指导和服务于综放开采。5、中国的综放开采技术继续领先世界水平。、中国的综放开采技术继续领先世界水平。1.1.简述综采放顶煤开采初采和末采放煤工艺。简述综采放顶煤开采初采和末采放煤工艺。2.2.我我国国常常用用的的放放煤煤方方式式有有哪哪几几种种？各各有有何何优优缺缺点点？3.3.如何确定放顶煤开采工作面长度及推进长度？如何确定放顶煤开采工作面长度及推进长度？4.4.综采放顶煤开采的适用条件是什么？综采放顶煤开采的适用条件是什么？1 1、放顶煤开采的特点及基本类型是什么？、放顶煤开采的特点及基本类型是什么？2 2、试述综采放顶煤支架的主要形式和分类依、试述综采放顶煤支架的主要形式和分类依 据，以及不同架型的主要优缺点。据，以及不同架型的主要优缺点。作业：作业：