1、煤礦開采學_第十一章厚煤層放頂煤開采方法煤礦開采學_第十一章厚煤層放頂煤開采方法第一節 基本特點和類型一、放頂煤采煤法基本特點 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23m的長壁工作面，用綜合機械化采煤工藝進行回采，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。第一節 基本特點和類型一、放頂煤采煤法基本特點第一節 基本特點和類型二、放頂煤采煤法基本類型1、一次采全厚放頂煤開采一般適用于厚度612 m 的煤層。 優點：掘進量小，設備少，系統簡單，生產集中。缺點：煤質軟時，兩巷維護困難。第一節 基本特點和類

2、型二、放頂煤采煤法基本類型第一節 基本特點和類型2、預采頂分層網下放頂煤開采優點：由于頂層鋪設金屬網，可以減少放煤的含矸量。缺點：開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裂。一般適用于12m以上、直接頂堅硬、瓦斯大的煤層。第一節 基本特點和類型2、預采頂分層網下放頂煤開采第一節 基本特點和類型3、傾斜分層放頂煤開采 當煤層超過1520m以上時，可將煤層自頂板至底板分成812m的分段，然后自上而下依次進行放頂煤開采。一般適用于15m以上的緩斜煤層。第一節 基本特點和類型3、傾斜分層放頂煤開采 第二節 放頂煤開采的支護設備 一、放頂煤液壓支架的特點和性質1、有液壓控制放

3、煤機構2、有強力可靠的二次破煤性能3、有推移后部輸送機、清理后部煤的機構4、支架結構必須有較強抗扭和抗側向內力的功能5、空間大、控頂距較大、頂梁較長6、有一定的防漏、防昌能力7、采高大概在2.53.0m之間8、有較大拉架力、拉架速度快、帶壓擦頂移架第二節 放頂煤開采的支護設備 一、放頂煤液壓支架的特點和性質第二節 放頂煤開采的支護設備二、放頂煤液壓架分類1、按支架類型：掩護式、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、按輸送機位置：單、雙輸送機放頂煤液壓支架：掩護式(單輸送機高位放煤、雙輸送機低位放煤)；支掩式(雙輸，輸送機掩護梁開天窗(插服式，非插服式)；支撐式；簡易

4、式)第二節 放頂煤開采的支護設備二、放頂煤液壓架分類第二節 放頂煤開采的支護設備單輸送機高位放頂煤支架 YFY300016/26第二節 放頂煤開采的支護設備單輸送機高位放頂煤支架 YFY第二節 放頂煤開采的支護設備單輸送機高位放頂煤支架 YFY300016/26特點：（1）支架結構簡單，采煤機割煤與放煤由一部輸送機運出，端頭維護空間小，工作面整體布置與普通長壁工作面相同，便于維護管理，減少事故發生（2）支架的長度較短，結構緊湊，穩定性和封閉性較好（3）掩護梁放煤口尺寸較大，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，支架通風斷面較小（4）由于頂梁短，放煤口位置距煤壁較近，因此

5、對煤層冒放性的要求較高（5）放煤槽在放煤狀態時與底座成35夾角，難以達到40（6）采放用同一部輸送機，不能平行作業，影響產量的提高第二節 放頂煤開采的支護設備單輸送機高位放頂煤支架 YFY第二節 放頂煤開采的支護設備雙輸送機中位放頂煤支架第二節 放頂煤開采的支護設備雙輸送機中位放頂煤支架第二節 放頂煤開采的支護設備雙輸送機中位放頂煤支架特點：（1）支架穩定性和密封性好，抗偏載和抗扭能力大，不易損壞（2）放煤口距煤壁遠有助于工作面前方頂煤的維護（3）由于采煤和放煤使用兩部輸送機，可實現采放平行作業，實現高產高效（4）放煤口位置較高，丟煤多，采出率較低，煤塵較大（5）后輸送機放在支架底座上，后部空

6、間有限，造成大塊煤通過困難，移架阻力大（6）掩護梁不能擺動，二次破煤能力差第二節 放頂煤開采的支護設備雙輸送機中位放頂煤支架特點：第二節 放頂煤開采的支護設備雙輸送機低位放頂煤支架（FZ3000-15/30型放頂煤支架）第二節 放頂煤開采的支護設備雙輸送機低位放頂煤支架（FZ30第二節 放頂煤開采的支護設備雙輸送機低位放頂煤支架 特點：（1）由于具有連續的放煤口，放煤效果好，采出率高（2）頂梁長，放煤口距煤壁遠，經頂梁反復支撐，使頂煤充分破碎，對放煤極為有利（3）后輸送機沿底板布置，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

7、穩定性差第二節 放頂煤開采的支護設備雙輸送機低位放頂煤支架 特點：第二節 放頂煤開采的支護設備輕型放頂煤液壓支架第二節 放頂煤開采的支護設備輕型放頂煤液壓支架第二節 放頂煤開采的支護設備輕型放頂煤液壓支架特點：（1）支架結構簡單、緊湊，重量輕，便于拆裝運輸（2）支架空間較大，便于清理浮煤和拆裝檢修后部輸送機（3）支架穩定性好，造價低（4）單鉸接輕型放頂煤液壓支架，具有較高的封閉能力，能較好地解決“三軟”煤層和較薄的厚煤層綜放開采端面易冒落的問題。第二節 放頂煤開采的支護設備輕型放頂煤液壓支架特點：第二節 放頂煤開采的支護設備輕型放頂煤液壓支架的適用條件：（1）煤層普氏系數f2.5，來壓強度不大

8、，煤層厚度38m，煤層傾角25（2）工作面尺寸較小，斷層較多，地質條件較為復雜的工作面（3）邊角煤或煤柱的開采，厚度不穩定的煤層，較薄厚煤層第二節 放頂煤開采的支護設備輕型放頂煤液壓支架的適用條件：第三節 放頂煤工作面礦壓顯現特點及頂煤破碎機理 一、巖層活動及礦壓顯現特點放頂煤開采時，由于煤層一次采出厚度的增大，直接頂的垮落高度成倍增加，可達煤層采出厚度的2.02.5倍，其中1.01.2倍范圍內的直接頂為不規則垮落帶，而在上位直接頂中則形成某各臨時性“小結構”，其活動可對采場造成明顯影響。綜放采場上方仍可形成穩定的“砌體梁”式基本頂結構，如圖，但其形成的位置遠離采場。 第三節 放頂煤工作面礦壓

9、顯現特點及頂煤破碎機理 一、巖層活第三節 放頂煤工作面礦壓顯現特點及頂煤破碎機理第三節 放頂煤工作面礦壓顯現特點及頂煤破碎機理第三節 放頂煤工作面礦壓顯現特點及頂煤破碎機理上位直接頂中可形式“半拱”式小結構，并與其上的“砌體梁”結構相結合，共同構成綜放開采覆巖結構的基本形式。由于松軟頂煤的參與，綜放支架阻力通常不大于分開采的支架阻力。綜放基本頂初次來壓與分層開采相比步距增大，一般可達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。第三節 放頂煤工作面礦壓顯現特點及頂煤破碎機理上位直接頂中可第三節 放頂煤工作面礦壓顯現特點及頂煤破碎機理二、頂煤破碎機理1、綜放開采時，實現頂煤的有

10、效破碎和順利放出是放頂煤工作的核心問題，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依據。2、煤的普氏系數越小，有利于頂煤的放出；相反，f值越大，放煤效果越不理想。一般認為，煤的普氏系數f3的煤層更適合放頂煤開采。第三節 放頂煤工作面礦壓顯現特點及頂煤破碎機理二、頂煤破碎機第三節 放頂煤工作面礦壓顯現特點及頂煤破碎機理3、頂煤的破碎是支承壓力。頂板運動及支架反復支撐共同作用的結果。4、支架對頂煤反復支撐的次數N與頂梁的長度L及采煤機截深B有關，可表示為： N5、根據頂煤的變形和破壞發展規律，沿工作面推進方向前將煤劃分為四個破壞區，依次為：完整區、破壞發展區、裂隙發

11、育區、垮落破碎區。 第三節 放頂煤工作面礦壓顯現特點及頂煤破碎機理3、頂煤的破碎第三節 放頂煤工作面礦壓顯現特點及頂煤破碎機理第三節 放頂煤工作面礦壓顯現特點及頂煤破碎機理第四節 放頂煤采煤工藝一、放頂煤綜采主要工藝過程采煤機割煤：破煤和裝煤移架：維護端面穩定用前探梁及時支護，后移架推移前部輸送機：推移時保證輸送機彎曲長度大于15m移后輸送機：把后輸送機移到規定位置放頂煤：打開放煤口放頂煤（放煤步距和放煤方式） 處理碎煤成拱、大塊煤堵口、頂煤過硬 采煤機割煤移架及時支護推移前部輸送機拉后部輸送機打開放煤口放頂煤。第四節 放頂煤采煤工藝一、放頂煤綜采主要工藝過程第四節 放頂煤采煤工藝二、初采和末

12、采放煤工藝1、初采 目前在大多數綜放工作面，推出開切眼后及時放煤，根據采煤工作面頂板的結構和頂煤的性質，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和切頂巷技術。2、末采 在應用放頂煤開采技術初期，通常在工作面結束前20m左右鋪雙層金屬網停止放煤，或使沿底板布置的工作面向上爬至頂板時結束，這樣造成了大量煤炭損失。為此，近年來在綜放開采的實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頂網。第四節 放頂煤采煤工藝二、初采和末采放煤工藝第四節 放頂煤采煤工藝三、放煤步距放煤步距：是指沿工作面推進方向前后兩次放煤的間距。大小對放煤的影響如圖119所示 放煤過程中不能保證既

13、不混矸又不丟煤，只是控制采出率和混矸率在一定范圍內。 放煤步距L=n移架步距B 經驗：L=(0.150.21)h第四節 放頂煤采煤工藝三、放煤步距第四節 放頂煤采煤工藝第四節 放頂煤采煤工藝第四節 放頂煤采煤工藝四、放煤方式 連續放煤（單輪）和不連續放煤（多輪），順序放煤和間隔放煤單輪順序放煤：見矸關門 單輪順序多口放煤多輪順序放煤單輪間隔放煤（圖1110）第四節 放頂煤采煤工藝四、放煤方式第四節 放頂煤采煤工藝第四節 放頂煤采煤工藝第四節 放頂煤采煤工藝五、端頭放煤 隨著工作面輸送機和支架的不斷改進，使端頭設備布置也不斷更新。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，機頭機尾置

14、于巷道中，取消過渡支架；使用短機頭和短機尾工作面輸送機或側卸式工作面輸送機；采用帶有高位放煤口的端頭支架，實現端頭及兩巷放頂煤。第四節 放頂煤采煤工藝五、端頭放煤第五節 厚煤層放頂煤采煤法技術發展展望 一、綜放開采的技術經濟優勢 近年來綜放開采之所以成為我國高產高效礦井建設的重要技術途徑，是因為這種采煤方法不但符合我國國情(厚煤層產量占煤炭總量的41%)，而且較厚煤層分層開采和單一煤層綜采有明顯的技術和經濟優勢1、適應性強 綜放開采實現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水平分段開采，對地質條件的適應性較分層綜采和單一煤層綜采更強。適應于煤層厚度變化大、頂底板起伏不平、斷層構造多

15、以及其他地質條件變化的不穩定煤層。第五節 厚煤層放頂煤采煤法技術發展展望 一、綜放開采的技術第五節 厚煤層放頂煤采煤法技術發展展望2、產量高 綜放開采一次開采厚度大幅度增加，煤層開采強度加大，實現了垂直集中生產，而且低位放項煤支架工作面有兩個出煤點，在同樣工作面長度和工作面推進速度的情況下，綜放開采較分層綜采和單一煤層綜采工作面的單產可以成倍地增長（舉例）。3、成本低 綜放開采較分層綜采的巷道掘進率低，工作面壽命長，搬家次數少，有利于接續，噸煤設備投入費用少；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，因而礦井的經濟效益可以明顯提

16、高。第五節 厚煤層放頂煤采煤法技術發展展望2、產量高 綜放開第五節 厚煤層放頂煤采煤法技術發展展望二、主要存在的技術問題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、采空區瓦斯3、放頂煤開采發火問題 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） 第五節 厚煤層放頂煤采煤法技術發展展望二、主要存在的技術問第五節 厚煤層放頂煤采煤法技術發展展望三、開采技術條件與措施1、采煤系統 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

17、條瓦斯排放巷，采用一進二回的E形巷道布置。第五節 厚煤層放頂煤采煤法技術發展展望三、開采技術條件與措第五節 厚煤層放頂煤采煤法技術發展展望第五節 厚煤層放頂煤采煤法技術發展展望第五節 厚煤層放頂煤采煤法技術發展展望2、工作面長度及推進長度 放頂煤工作面的支承壓力和頂板的運動是頂煤破碎的主要力源，工作面長度過短和過長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推進長度的確定，應考慮地質條件、工作面搬遷、工作面初末采的損失、自然發火等因素的影響，因此綜采放頂煤工作面的連續推進長度一般不宜小于8001000m， 兗州礦區綜采放頂煤工作面的連續推進長度多在2000m

18、左右。第五節 厚煤層放頂煤采煤法技術發展展望2、工作面長度及推進第五節 厚煤層放頂煤采煤法技術發展展望3、適用條件（1）煤層厚度 一次采出的煤層厚度以68m為佳。預采頂分層綜采放頂煤開采時，最小厚度為78m.（2）煤層硬度 普氏系數一般 f3（3）煤層傾角 煤層傾角不宜過大，一般25（4）煤層結構（5）頂板條件（6）地質構造（7）自然發火、瓦斯及水文地質條件第五節 厚煤層放頂煤采煤法技術發展展望3、適用條件第五節 厚煤層放頂煤采煤法技術發展展望四、展望在“十一五”期間，綜放開采技術將會取得較快發展1、綜放工作面年產將在500萬噸的基礎上，達到700萬噸以上。2、工作面將在實現采、放、運自動化程序控制的基礎上，實現整個工作面的自動化控制。