第七章放頂煤采煤法

1、第頁12021-11-20第七章第七章 放頂煤采煤法放頂煤采煤法 概念概念 長壁放頂煤采煤法：開采緩斜厚煤層時，先采出煤層底部長壁工作面的煤，隨即放采上部頂煤的采煤方法。 或：或： 在緩斜厚煤層的底部（或煤層上部某一范圍的底部）布置長壁 工作面用常規(guī)方法進行采煤，隨該工作面推進，利用礦山壓力或人工破碎方法，將頂煤破碎，而后將頂煤放出，由采面運出1、采面采煤：同綜采、普采、炮采。 2、增加了放頂煤工藝。 3、采煤循環(huán) 完成采、放全部工序過程放頂煤采煤工藝基本特點放頂煤采煤工藝基本特點：第頁22021-11-20第一節(jié)第一節(jié) 基本特點和類型基本特點和類型 一、按采煤工藝分類一、按采煤工藝分類 1、

2、炮采放頂煤開采、炮采放頂煤開采 2、普采放頂煤開采、普采放頂煤開采 3、綜采放頂煤開采、綜采放頂煤開采 放頂煤采煤法的實質(zhì)：放頂煤采煤法的實質(zhì)：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。滑移頂梁液壓支架鋪頂網(wǎng)滑移頂梁液壓支架鋪頂網(wǎng)單體液壓支柱配單體液壓支柱配型鋼梁型鋼梁鋪頂網(wǎng)鋪頂網(wǎng)第頁32021-11-20二、二、按放頂煤面輸送機數(shù)目分類：按放頂煤面輸送機數(shù)目分類： 1、單輸送機、單輸送機 2、雙輸送機、雙輸送機 三、按綜采

3、放頂煤液壓支架放煤囗及位置分類：三、按綜采放頂煤液壓支架放煤囗及位置分類： 1、高位放頂煤液壓支架；、高位放頂煤液壓支架； 2、 中位放頂煤液壓支架；中位放頂煤液壓支架； 3、低位放頂煤液壓支架、低位放頂煤液壓支架第頁42021-11-20圖7-3 YFY300016/26型放頂煤液壓支架290330(31254025) 31253550(1605)11752075(2105)14502590(2450)14606006304728614010160026004090060 351250高位放頂煤高位放頂煤單輸送機液單輸送機液壓支架（平壓支架（平頂山、遼源、頂山、遼源、潞安）潞安）煤塵大、采放

4、煤塵大、采放不能平行作不能平行作業(yè)、回收率業(yè)、回收率低低第頁52021-11-20單位：mm圖7-4 FYS3000-19/28型放頂煤支架1234567813910111225671900-28002900中位放頂中位放頂煤雙輸送煤雙輸送機液壓支機液壓支架（陽泉、架（陽泉、烏魯木齊、烏魯木齊、撫順）撫順）第頁62021-11-20123456712111098低位放頂煤低位放頂煤雙輸送機液雙輸送機液壓支架（兗壓支架（兗州、鶴壁、州、鶴壁、晉城）晉城）后輸送機鋪在后輸送機鋪在底板上，煤底板上，煤塵小，有發(fā)塵小，有發(fā)展前景展前景第頁72021-11-20放頂煤液壓支架類型第頁82021-11-2

5、0四、按回采巷道的布置方式分類：四、按回采巷道的布置方式分類：1、 緩傾斜特厚煤層緩傾斜特厚煤層一次采全高放頂煤一次采全高放頂煤采煤法，特點：采煤法，特點：（1）采面采高：）采面采高：M=h1=2.0 3.0m, （2）放頂煤高度：）放頂煤高度： h2= (1-3) h1適用：適用：M 4.5m ，M 12 14m(a)第頁92021-11-202、 緩傾斜特厚煤層緩傾斜特厚煤層預采頂分層（網(wǎng)下）預采頂分層（網(wǎng)下）放頂煤采煤法，放頂煤采煤法，特點：特點：（1）頂層，）頂層，2 3m，只采不放；鋪網(wǎng)。只采不放；鋪網(wǎng)。（2）下層采面：采、）下層采面：采、放。放。適用：適用： 12 14m煤層。煤層

6、。(b)第頁102021-11-203、 緩傾斜特厚煤層多次（傾斜分層）放頂煤采煤法緩傾斜特厚煤層多次（傾斜分層）放頂煤采煤法(c)將厚煤層分為若干分層，將厚煤層分為若干分層，H1 = H2 大于大于6 8 m ，一般，一般10 m ； 自上而下依次回采各分層，自上而下依次回采各分層，采放；采放； 以下各分層均采、放；以下各分層均采、放；工藝工藝 多用綜放。多用綜放。 適用：適用：M 12m特厚煤層多次特厚煤層多次（傾斜（傾斜分層）分層）放頂煤特點：放頂煤特點：第頁112021-11-204、緩傾斜特厚煤層、緩傾斜特厚煤層預采中分層預采中分層放頂煤采煤法放頂煤采煤法中分層布置采面：采中分中分層

7、布置采面：采中分層，該面上部頂煤冒落，層，該面上部頂煤冒落，不放，堆積于采空區(qū)。不放，堆積于采空區(qū)。下分層采面：采底層煤，下分層采面：采底層煤，放頂煤。放頂煤。 問題：煤層松碎易發(fā)火。問題：煤層松碎易發(fā)火。適用：適用：8 12m煤層。煤層。預采中分層放頂煤特點：預采中分層放頂煤特點：( )第頁122021-11-205、急傾斜煤層、急傾斜煤層水平分段水平分段放頂煤采煤法放頂煤采煤法第頁132021-11-20第頁142021-11-20第頁152021-11-20第二節(jié)第二節(jié) 放頂煤開采支護設(shè)備放頂煤開采支護設(shè)備 一、放頂煤液壓支架分類一、放頂煤液壓支架分類 1、按支架類型：掩護式、支掩式、支

8、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；簡易式)第頁162021-11-20二、單輸送機高位放頂煤支架二、單輸送機高位放頂煤支架 YFY300016/26(1 6 0 5 )1 1 7 52 0 7 5 (2 1 0 5 )160026002 9 03 3 01 4 5 0(3 1 2 54 0 2 5 ) 3 1 2 53 5 5 090012501 4 02 8 6圖 7 - 3 Y F Y 3 0 0 0 1 6 / 2 6

9、 型 放 頂 煤 液 壓 支 架406 0 035601 04 76 3 01 4 6 02 5 9 0 (2 4 5 0 )第頁172021-11-20三、雙輸送機中位放頂煤支架三、雙輸送機中位放頂煤支架 1387單 位 ：m m1900-2800212900256712111096543圖 7-4 FYS3000-19/28型 放 頂 煤 支架第頁182021-11-20四、雙輸送機中位放頂煤支架四、雙輸送機中位放頂煤支架 871219101165432第頁192021-11-20五、輕型放頂煤液壓支五、輕型放頂煤液壓支 架架（ ） 單擺桿式單鉸接式b第頁202021-11-20第三節(jié)第三

10、節(jié) 礦壓顯現(xiàn)特點及頂煤破碎規(guī)律礦壓顯現(xiàn)特點及頂煤破碎規(guī)律 一、巖層活動及礦壓顯現(xiàn)特點一、巖層活動及礦壓顯現(xiàn)特點（一）綜采工作面也有周期性礦壓顯現(xiàn)（一）綜采工作面也有周期性礦壓顯現(xiàn)周期性礦壓顯現(xiàn)（二）支架載荷的變化（二）支架載荷的變化一次采出煤厚增加，但是支架載荷沒有大幅度增加（三）下分層綜放動載的變化（三）下分層綜放動載的變化整個開采期間支架載荷增加，而來壓時動載明顯減?。◣缀鯖]有沖擊地壓）（四）綜放工作面回采巷道礦壓顯現(xiàn)特點（四）綜放工作面回采巷道礦壓顯現(xiàn)特點 綜放開采對運輸平巷和回風平巷支撐壓力的影響范圍較分層開采大，而應(yīng)力集中程度較低，為分層開采時的66.7%。支撐壓力峰值點距煤壁26m

11、，受采動影響較顯著的范圍為1015m。第頁212021-11-20二、頂煤破碎機理二、頂煤破碎機理（一）頂煤破碎規(guī)程及影響因素（一）頂煤破碎規(guī)程及影響因素1、過程：初始破壞區(qū)；破壞發(fā)展區(qū)；裂隙發(fā)育區(qū)；垮落破碎、過程：初始破壞區(qū)；破壞發(fā)展區(qū)；裂隙發(fā)育區(qū)；垮落破碎區(qū)。區(qū)。2、影響頂煤冒放因素：煤層賦存條件1）煤層厚度一般不超過10m，大于10m，不利于頂煤放出。2）工作面長度實體煤實體煤 破碎煤塊破碎煤塊 放煤口支承壓力放煤口支承壓力 + 頂板回轉(zhuǎn)頂板回轉(zhuǎn) + 支架支架作用作用第頁222021-11-20k=0.5k=2k=2.8ABCD86420-2-4abcABCDA、初始破壞區(qū)：、初始破壞區(qū)

12、：在支承壓力作用下，煤壁在支承壓力作用下，煤壁前方較遠處頂煤由彈性變形前方較遠處頂煤由彈性變形進入塑性變形，原生裂隙擴進入塑性變形，原生裂隙擴展，頂煤初始破壞。展，頂煤初始破壞。支承壓力峰值大小與工作面支承壓力峰值大小與工作面長度有關(guān)長度有關(guān)頂煤破壞過程：第頁232021-11-20k=0.5k=2k=2.8ABCD86420-2-4abcABCD B、破壞發(fā)展破壞發(fā)展區(qū)區(qū)：受頂板：受頂板回轉(zhuǎn)作用，回轉(zhuǎn)作用，煤壁前方附煤壁前方附近近頂煤發(fā)生頂煤發(fā)生破壞，裂隙破壞，裂隙擴展，位移擴展，位移增大。增大。 第頁242021-11-20 C、裂隙發(fā)育區(qū)：、裂隙發(fā)育區(qū)：支架反復支撐，控頂區(qū)支架反復支撐，

13、控頂區(qū)內(nèi)的頂煤形成發(fā)育的裂內(nèi)的頂煤形成發(fā)育的裂隙。隙。支架反復支撐，形成交變支架反復支撐，形成交變應(yīng)力，破碎效果提高。應(yīng)力，破碎效果提高。梁長頂煤破碎加劇，頂上梁長頂煤破碎加劇，頂上易冒空。支架反復支易冒空。支架反復支 撐撐的次數(shù)的次數(shù)n n與頂梁長度與頂梁長度L L及及截深截深B B有關(guān)有關(guān)k=0.5k=2k=2.8ABCD86420-2-4abcABCD第頁252021-11-20D D、垮落破碎區(qū)：、垮落破碎區(qū)：頂煤完全破頂煤完全破壞，失支連壞，失支連續(xù)性，在支續(xù)性，在支架后方垮落架后方垮落放出。放出。k=0.5k=2k=2.8ABCD86420-2-4abcABCD（二）下分層綜采放頂

14、煤破壞特點（二）下分層綜采放頂煤破壞特點采下分層時，支撐壓力和頂板來壓破煤作用都將減弱；當f2.5時，效果好；當f3時，效果較差。第頁262021-11-20第四節(jié)第四節(jié) 放頂煤工藝特點放頂煤工藝特點 一、頂煤放出規(guī)律一、頂煤放出規(guī)律1、橢球體放礦理論、橢球體放礦理論：橢球體放礦理論認為：礦石在采場破碎后，是按近似橢球體形狀向下自然流動下來的，即原來所占的空間形狀為一個旋轉(zhuǎn)橢球體，放煤橢球體表面上的顆粒將大體同時到達放煤口。 2、放出橢球體參數(shù)、放出橢球體參數(shù)設(shè)長軸2a = h， 短軸為2b1； h 放頂煤高度。生產(chǎn)實踐及實驗表明： 2b1=（0.25 0.3）h b1= （0.25 0.3）

15、 h / 2 第頁272021-11-203、 松動橢球體松動橢球體 理論認為：放煤的同時，放出橢球體周圍的煤巖也將向放煤口移動，充填放煤留下的空間，此空間體與放出橢球體相似，稱松動橢球體。 松動橢球體參數(shù)： 松動橢球體高度為H， H =（2.2 2.6）h4、 放煤口間距放煤口間距 放煤口間距l(xiāng) 大小影響放煤效果。 當l 2b1時，脊背煤損失大；l 越大，損失越大； 當l 2b1時，脊背煤損失小；l 越小，損失越小，但是矸石混入越多；第頁282021-11-20二、放頂煤工藝二、放頂煤工藝（一）（一） 初末采放煤工藝初末采放煤工藝 初期：初采推進1020m不放煤（煤損多） 現(xiàn)在：多數(shù)工作面從

16、開切眼處放煤 措施：讓頂煤和頂板垮落 初期；距停采線20m鋪網(wǎng)、停止放煤；或工作面沿底板爬至頂板（煤損多） 現(xiàn)在：距停采線10m鋪網(wǎng)、停止放煤； 措施：選擇合理的停采線位置，以利于撤面防止后方矸石竄入第頁292021-11-20（二）放煤步距（循環(huán)放煤步距）（二）放煤步距（循環(huán)放煤步距） 1、放煤步距（循環(huán)放煤步距）：、放煤步距（循環(huán)放煤步距）： 在工作面推進方向上，在工作面推進方向上，前后兩次放頂煤之間工作面推進的距離。前后兩次放頂煤之間工作面推進的距離。 確定放煤步距原則：頂煤充分破碎，提高采出率，減少煤矸混雜。確定放煤步距原則：頂煤充分破碎，提高采出率，減少煤矸混雜。 放煤步距影響因素放

17、煤步距影響因素 ： 頂煤厚度；頂煤可放性；頂煤厚度；頂煤可放性；頂煤冒落時的垮落角；頂煤冒落時的垮落角； 直接頂厚度。直接頂厚度。 當前，生產(chǎn)實踐中當前，生產(chǎn)實踐中截一刀放頂煤一次，（頂煤厚度較小）截一刀放頂煤一次，（頂煤厚度較?。┙貎傻斗彭斆阂淮危斆汉穸容^大）截兩刀放頂煤一次，（頂煤厚度較大）截三刀放頂煤一次，（頂煤厚度較大）截三刀放頂煤一次，（頂煤厚度較大） 第頁302021-11-20（三）放煤方式（三）放煤方式 放煤方式：放頂煤工作面放煤順序、次數(shù)和放煤量的配合方放煤方式：放頂煤工作面放煤順序、次數(shù)和放煤量的配合方式式1、多輪、分段、順序、等量放煤、多輪、分段、順序、等量放煤 采面

18、分2 3段；段內(nèi)同時開啟兩個相鄰放煤口；每次放1/2 1/3的頂煤；按順序循環(huán)放煤，直至該段全部放完；再進行下一段放頂煤。 優(yōu)點：可使冒落煤巖分界面均勻下降，采出率高，含矸率低；充分利用放煤口面積，放煤快。 缺點：要求操作水平高。 適用：頂煤3m以上。 第頁312021-11-202、多輪、間隔、順序、等量放煤放煤口放煤順序先放1#、3#、5#、7#、每次放1/2 1/3的頂煤；后放2#、4#、6#、8#、每次放1/2 1/3的頂煤；反復兩三輪優(yōu)點：可使冒落煤巖分界面均勻下降，采出率高，含矸率低； 丟煤少 3、單輪、間隔、多口放煤 先放 1#、3#、5#、放頂煤，見矸關(guān)口，留較大脊背煤；滯后一定距離放 2#、4#、6#、放出留下脊背煤中的一個橢球體。優(yōu)點：操作簡單，容易掌握；放頂效果好， 丟煤少，少出矸 適用：廣泛采用。（四）端頭放煤第頁322021-11-20第五節(jié)第五節(jié) 采煤系統(tǒng)分析采煤系統(tǒng)分析 一、回采巷道布置一、回采巷道布置 巷道布置多排放瓦斯巷（采用U型通風+L型通風）圖7-14二、工作面長度及推進長度二、工作面長度及推進長度 工作面長度不小于80m，一般以130200m較為合理；走向長度為采區(qū)長度，一般不限于8001000m