放頂煤采煤法

煤礦開采方法

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。第一節(jié)基本特點(diǎn)和類型3、傾斜分層放頂煤開采當(dāng)煤層超過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)行放頂煤開采。一般適用于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、帶壓擦頂移架第二節(jié)放頂煤開采的支護(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)梁開天窗(插服式，非插服式))；支撐式；簡(jiǎn)易式)第二節(jié)放頂煤開采的支護(hù)設(shè)備單輸送機(jī)高位放頂煤支架YFY3000—16/26第二節(jié)放頂煤開采的支護(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)量的提高第二節(jié)放頂煤開采的支護(hù)設(shè)備雙輸送機(jī)中位放頂煤支架第二節(jié)放放頂煤煤開采的的支護(hù)設(shè)設(shè)備雙輸送機(jī)機(jī)中位放放頂煤支支架特點(diǎn)點(diǎn)：（1）支架穩(wěn)穩(wěn)定性和和密封性性好，抗抗偏載和和抗扭能能力大，，不易損損壞（2）放煤口口距煤壁壁遠(yuǎn)有助助于工作作面前方方頂煤的的維護(hù)（3）由于采采煤和放放煤使用用兩部輸輸送機(jī)，，可實(shí)現(xiàn)現(xiàn)采放平平行作業(yè)業(yè)，實(shí)現(xiàn)現(xiàn)高產(chǎn)高高效（4）放煤口口位置較較高，丟丟煤多，，采出率率較低，，煤塵較較大（5）后輸送送機(jī)放在在支架底底座上，，后部空空間有限限，造成成大塊煤煤通過困困難，移移架阻力力大（6）掩護(hù)梁梁不能擺擺動(dòng)，二二次破煤煤能力差差第二節(jié)放放頂煤煤開采的的支護(hù)設(shè)設(shè)備雙輸送機(jī)機(jī)低位放放頂煤支支架（FZ3000-15/30型放頂煤煤支架））第二節(jié)放放頂煤煤開采的的支護(hù)設(shè)設(shè)備雙輸送機(jī)機(jī)低位放放頂煤支支架特特點(diǎn)：（1）由于具具有連續(xù)續(xù)的放煤煤口，放放煤效果果好，采采出率高高（2）頂梁長(zhǎng)長(zhǎng)，放煤煤口距煤煤壁遠(yuǎn)，，經(jīng)頂梁梁反復(fù)支支撐，使使頂煤充充分破碎碎，對(duì)放放煤極為為有利（3）后輸送送機(jī)沿底底板布置置，浮煤煤容易排排出，移移架輕快快，同時(shí)時(shí)尾梁插插板可以以破碎大大塊煤，，放煤口口不易堵堵塞（4）低位放放煤，煤煤塵小，，有利于于降塵（5）支架的的穩(wěn)定性性差第二節(jié)放放頂煤煤開采的的支護(hù)設(shè)設(shè)備輕型放頂頂煤液壓壓支架第二節(jié)放放頂煤煤開采的的支護(hù)設(shè)設(shè)備輕型放頂頂煤液壓壓支架特點(diǎn)：（1）支架結(jié)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單單、緊湊湊，重量量輕，便便于拆裝裝運(yùn)輸（2）支架空空間較大大，便于于清理浮浮煤和拆拆裝檢修修后部輸輸送機(jī)（3）支架穩(wěn)穩(wěn)定性好好，造價(jià)價(jià)低（4）單鉸接接輕型放放頂煤液液壓支架架，具有有較高的的封閉能能力，能能較好地地解決““三軟””煤層和和較薄的的厚煤層層綜放開開采端面面易冒落落的問題題。第二節(jié)放放頂煤煤開采的的支護(hù)設(shè)設(shè)備輕型放頂頂煤液壓壓支架的適用條條件：（1）煤層普普氏系數(shù)數(shù)f＜2.5，來壓強(qiáng)強(qiáng)度不大大，煤層層厚度3~8m，煤層傾傾角＜25°（2）工作面面尺寸較較小，斷斷層較多多，地質(zhì)質(zhì)條件較較為復(fù)雜雜的工作作面（3）邊角煤煤或煤柱柱的開采采，厚度度不穩(wěn)定定的煤層層，較薄薄厚煤層層第三節(jié)放放頂煤煤工作面面礦壓顯顯現(xiàn)特點(diǎn)點(diǎn)及頂煤煤破碎機(jī)機(jī)理一、巖層層活動(dòng)及及礦壓顯顯現(xiàn)特點(diǎn)點(diǎn)放頂煤開開采時(shí)，，由于煤煤層一次次采出厚厚度的增增大，直直接頂?shù)牡目迓涓吒叨瘸杀侗对黾?，，可達(dá)煤煤層采出出厚度的的2.0～2.5倍，其中中1.0～1.2倍范圍內(nèi)內(nèi)的直接接頂為不不規(guī)則垮垮落帶，，而在上上位直接接頂中則則形成某某各臨時(shí)時(shí)性“小結(jié)構(gòu)”，其活動(dòng)動(dòng)可對(duì)采采場(chǎng)造成成明顯影影響。綜放采場(chǎng)場(chǎng)上方仍仍可形成成穩(wěn)定的的“砌體梁”式基本頂頂結(jié)構(gòu)，，如圖，，但其形形成的位位置遠(yuǎn)離離采場(chǎng)。。第三節(jié)放放頂煤煤工作面面礦壓顯顯現(xiàn)特點(diǎn)點(diǎn)及頂煤煤破碎機(jī)機(jī)理第三節(jié)放放頂煤煤工作面面礦壓顯顯現(xiàn)特點(diǎn)點(diǎn)及頂煤煤破碎機(jī)機(jī)理上位直接接頂中可可形式“半拱”式小結(jié)構(gòu)構(gòu)，并與與其上的的“砌體梁”結(jié)構(gòu)相結(jié)結(jié)合，共共同構(gòu)成成綜放開開采覆巖巖結(jié)構(gòu)的的基本形形式。由于松軟軟頂煤的的參與，，綜放支支架阻力力通常不不大于分分開采的的支架阻阻力。綜綜放基本本頂初次次來壓與與分層開開采相比比步距增增大，一一般可達(dá)達(dá)50m以上；周周期來壓壓步距相相對(duì)減少少，約為為其初次次來壓步步距的三三分之一一。第三節(jié)放放頂煤煤工作面面礦壓顯顯現(xiàn)特點(diǎn)點(diǎn)及頂煤煤破碎機(jī)機(jī)理二、頂煤煤破碎機(jī)機(jī)理1、綜放開開采時(shí)，，實(shí)現(xiàn)頂頂煤的有有效破碎碎和順利利放出是是放頂煤煤工作的的核心問問題，而而頂煤的的有效破破碎又是是頂煤順順利放出出的前提提，同時(shí)時(shí)也是支支架選型型不確定定放頂煤煤工藝的的依據(jù)。。2、煤的普普氏系數(shù)數(shù)越小，，有利于于頂煤的的放出；；相反，，f值越大，，放煤效效果越不不理想。。一般認(rèn)認(rèn)為，煤煤的普氏氏系數(shù)f〈3的煤層更更適合放放頂煤開開采。第三節(jié)放放頂煤煤工作面面礦壓顯顯現(xiàn)特點(diǎn)點(diǎn)及頂煤煤破碎機(jī)機(jī)理3、頂煤的的破碎是是支承壓壓力。頂頂板運(yùn)動(dòng)動(dòng)及支架架反復(fù)支支撐共同同作用的的結(jié)果。。4、支架對(duì)對(duì)頂煤反反復(fù)支撐撐的次數(shù)數(shù)N與頂梁的的長(zhǎng)度L及采煤機(jī)機(jī)截深B有關(guān)，可可表示為為：N5、根據(jù)頂頂煤的變變形和破破壞發(fā)展展規(guī)律，，沿工作作面推進(jìn)進(jìn)方向前前將煤劃劃分為四四個(gè)破壞壞區(qū)，依依次為：：完整區(qū)區(qū)、破壞壞發(fā)展區(qū)區(qū)、裂隙隙發(fā)育區(qū)區(qū)、垮落落破碎區(qū)區(qū)。第三三節(jié)節(jié)放放頂頂煤煤工工作作面面礦礦壓壓顯顯現(xiàn)現(xiàn)特特點(diǎn)點(diǎn)及及頂頂煤煤破破碎碎機(jī)機(jī)理理第四四節(jié)節(jié)放放頂頂煤煤采采煤煤工工藝藝一、、放放頂頂煤煤綜綜采采主主要要工工藝藝過過程程采煤煤機(jī)機(jī)割割煤煤：破破煤煤和和裝裝煤煤移架架：維維護(hù)護(hù)端端面面穩(wěn)穩(wěn)定定用用前前探探梁梁及及時(shí)時(shí)支支護(hù)護(hù)，，后后移移架架推移移前前部部輸輸送送機(jī)機(jī)：推推移移時(shí)時(shí)保保證證輸輸送送機(jī)機(jī)彎彎曲曲長(zhǎng)長(zhǎng)度度大大于于15m移后后輸輸送送機(jī)機(jī)：把把后后輸輸送送機(jī)機(jī)移移到到規(guī)規(guī)定定位位置置放頂頂煤煤：打打開開放放煤煤口口放放頂頂煤煤（（放放煤煤步步距距和和放放煤煤方方式式））處理理碎碎煤煤成成拱拱、、大大塊塊煤煤堵堵口口、、頂頂煤煤過過硬硬采煤煤機(jī)機(jī)割割煤煤→→移移架架及及時(shí)時(shí)支支護(hù)護(hù)→→推推移移前前部部輸輸送送機(jī)機(jī)→→拉拉后后部部輸輸送送機(jī)機(jī)→→打打開開放放煤煤口口放放頂頂煤煤。。第四四節(jié)節(jié)放放頂頂煤煤采采煤煤工工藝藝二、、初初采采和和末末采采放放煤煤工工藝藝1、初初采采目前前在在大大多多數(shù)數(shù)綜綜放放工工作作面面，，推推出出開開切切眼眼后后及及時(shí)時(shí)放放煤煤，，根根據(jù)據(jù)采采煤煤工工作作面面頂頂板板的的結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)和和頂頂煤煤的的性性質(zhì)質(zhì)，，為為減減小小初初次次放放頂頂煤煤步步距距，，提提高高初初采采回回收收率率，，常常采采用用深深孔孔爆爆破破技技術(shù)術(shù)和和切切頂頂巷巷技技術(shù)術(shù)。。2、末末采采在應(yīng)應(yīng)用用放放頂頂煤煤開開采采技技術(shù)術(shù)初初期期，，通通常常在在工工作作面面結(jié)結(jié)束束前前20m左右右鋪鋪雙雙層層金金屬屬網(wǎng)網(wǎng)停停止止放放煤煤，，或或使使沿沿底底板板布布置置的的工工作作面面向向上上爬爬至至頂頂板板時(shí)時(shí)結(jié)結(jié)束束，，這這樣樣造造成成了了大大量量煤煤炭炭損損失失。。為為此此，，近近年年來來在在綜綜放放開開采采的的實(shí)實(shí)踐踐中中普普遍遍縮縮小小了了不不放放煤煤的的范范圍圍，，一一般般可可提提前前10m左右右停停止止放放頂頂煤煤并并鋪鋪頂頂網(wǎng)網(wǎng)。。第四四節(jié)節(jié)放放頂頂煤煤采采煤煤工工藝藝三、、放放煤煤步步距距放煤煤步步距距：是是指指沿沿工工作作面面推推進(jìn)進(jìn)方方向向前前后后兩兩次次放放煤煤的的間間距距。。大大小小對(duì)對(duì)放放煤煤的的影影響響如如圖圖11—9所示示放煤煤過過程程中中不不能能保保證證既既不不混混矸矸又又不不丟丟煤煤，，只只是是控控制制采采出出率率和和混混矸矸率率在在一一定定范范圍圍內(nèi)內(nèi)。。放煤煤步步距距L=n××移架架步步距距B經(jīng)驗(yàn)驗(yàn)：：L=(0.15～0.21)h第四四節(jié)節(jié)放放頂頂煤煤采采煤煤工工藝藝第四四節(jié)節(jié)放放頂頂煤煤采采煤煤工工藝藝四、、放放煤煤方方式式連續(xù)續(xù)放放煤煤（（單單輪輪））和和不不連連續(xù)續(xù)放放煤煤（（多多輪輪）），，順順序序放放煤煤和和間間隔隔放放煤煤?jiǎn)屋嗇嗧橅樞蛐蚍欧琶好海阂娨婍讽逢P(guān)關(guān)門門單單輪輪順順序序多多口口放放煤煤多輪輪順順序序放放煤煤?jiǎn)屋嗇嗛g間隔隔放放煤煤（圖圖11—10）第四四節(jié)節(jié)放放頂頂煤煤采采煤煤工工藝藝第四四節(jié)節(jié)放放頂頂煤煤采采煤煤工工藝藝五、、端端頭頭放放煤煤隨著著工工作作面面輸輸送送機(jī)機(jī)和和支支架架的的不不斷斷改改進(jìn)進(jìn)，，使使端端頭頭設(shè)設(shè)備備布布置置也也不不斷斷更更新新。。目目前前解解決決端端頭頭放放煤煤的的途途徑徑主主要要有有以以下下三三種種：：加大巷道斷面面尺寸，機(jī)頭頭機(jī)尾置于巷巷道中，取消消過渡支架；；使用短機(jī)頭和和短機(jī)尾工作作面輸送機(jī)或或側(cè)卸式工作作面輸送機(jī)；；采用帶有高位位放煤口的端端頭支架，實(shí)實(shí)現(xiàn)端頭及兩兩巷放頂煤。。第五節(jié)厚煤煤層放頂煤采采煤法技術(shù)發(fā)發(fā)展展望一、綜放開采采的技術(shù)經(jīng)濟(jì)濟(jì)優(yōu)勢(shì)近年來綜放開開采之所以成成為我國(guó)高產(chǎn)產(chǎn)高效礦井建建設(shè)的重要技技術(shù)途徑，是是因?yàn)檫@種采采煤方法不但但符合我國(guó)國(guó)國(guó)情(厚煤層產(chǎn)量占占煤炭總量的的41%)，而且較厚煤煤層分層開采采和單一煤層層綜采有明顯顯的技術(shù)和經(jīng)經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢(shì)1、適應(yīng)性強(qiáng)綜放開采實(shí)現(xiàn)現(xiàn)了緩傾斜特特厚煤層的一一次采全厚開開采和急傾斜斜特厚煤層的的水平分段開開采，對(duì)地質(zhì)質(zhì)條件的適應(yīng)應(yīng)性較分層綜綜采和單一煤煤層綜采更強(qiáng)強(qiáng)。適應(yīng)于煤煤層厚度變化化大、頂?shù)装灏迤鸱黄?、、斷層?gòu)造多多以及其他地地質(zhì)條件變化化的不穩(wěn)定煤煤層。第五節(jié)厚煤煤層放頂煤采采煤法技術(shù)發(fā)發(fā)展展望2、產(chǎn)量高綜放開采一次次開采厚度大大幅度增加，，煤層開采強(qiáng)強(qiáng)度加大，實(shí)實(shí)現(xiàn)了垂直集集中生產(chǎn)，而而且低位放項(xiàng)項(xiàng)煤支架工作作面有兩個(gè)出出煤點(diǎn)，在同同樣工作面長(zhǎng)長(zhǎng)度和工作面面推進(jìn)速度的的情況下，綜綜放開采較分分層綜采和單單一煤層綜采采工作面的單單產(chǎn)可以成倍倍地增長(zhǎng)（舉舉例）。3、成本低綜放開采較分分層綜采的巷巷道掘進(jìn)率低低，工作面壽壽命長(zhǎng)，搬家家次數(shù)少，有有利于接續(xù)，，噸煤設(shè)備投投入費(fèi)用少；；工作面材料料、電力消耗耗少；因而工工作面直接成成本大大降低低。綜放開采采的噸煤成本本可比分層綜綜采的成本降降低10元/t以上，因而礦礦井的經(jīng)濟(jì)效效益可以明顯顯提高。第五節(jié)厚煤煤層放頂煤采采煤法技術(shù)發(fā)發(fā)展展望二、主要存在在的技術(shù)問題題1、煤炭采出率率低工藝、初末采采、端頭、巷巷頂煤、煤柱柱等損失。2、放頂煤開采采瓦斯積聚問問題絕對(duì)瓦斯量、、采空區(qū)瓦斯斯3、放頂煤開采采發(fā)火問題均壓、注氮、、灌漿4、放頂煤開采采煤塵問題割煤、放煤、、漏煤綜合防塵（注注水、各種噴噴霧）第五節(jié)厚煤煤層放頂煤采采煤法技術(shù)發(fā)發(fā)展展望三、開采技術(shù)術(shù)條件與措施施1、采煤系統(tǒng)圖11-12厚煤層綜采放放頂煤采煤法法回采工作面面巷道布置與與普通綜采回回采工作面巷巷道差別不大大。若頂煤中中瓦斯含量較較高，可沿工工作面頂板布布置一條瓦斯斯排放巷，采采用一進(jìn)二回回的E形巷道布置。。第五節(jié)厚煤煤層放頂煤采采煤法技術(shù)發(fā)發(fā)展展望第五節(jié)厚煤煤層放頂煤采采煤法技術(shù)發(fā)發(fā)展展望2、工作面長(zhǎng)度度及推進(jìn)長(zhǎng)度度放頂煤工作面面的支承壓力力和頂板的運(yùn)運(yùn)動(dòng)是頂煤破破碎的主要力力源，工作面面長(zhǎng)度過短和和過長(zhǎng)都不利利于頂煤的破破碎，工作面面一般確定在在80m<工作面<200m。綜采放頂煤工工作面連續(xù)推推進(jìn)長(zhǎng)度的確確定，應(yīng)考慮慮地質(zhì)條件、、工作面搬遷遷、工作面初初末采的損失失、自然發(fā)火火等因素的影影響，因此綜綜采放頂煤工工作面的連續(xù)續(xù)推進(jìn)長(zhǎng)度一一般不宜小于于800～1000m，兗州礦區(qū)區(qū)綜采放頂煤煤工作面的連連續(xù)推進(jìn)長(zhǎng)度度多在2000m左右。第五節(jié)厚煤煤層放頂煤采采煤法技術(shù)發(fā)發(fā)展展望3、