第七章放頂煤采煤法

第七章放頂煤采煤法

放頂煤采煤法開(kāi)采歷史由來(lái)已久，20世紀(jì)50年代國(guó)內(nèi)外已開(kāi)始應(yīng)用。1982年我國(guó)也引進(jìn)了綜采放頂煤技術(shù)，1984年開(kāi)始工業(yè)性試驗(yàn)，這些年來(lái)，在我國(guó)得到了迅速發(fā)展。1996年，我國(guó)綜放面產(chǎn)量已達(dá)5千萬(wàn)噸，80年代末90年代初，我國(guó)綜采放頂煤已走在世界前列，并已向國(guó)外輸出綜放開(kāi)采的成套技術(shù)。綜采放頂煤掘進(jìn)率低、效率高、適應(yīng)性強(qiáng)、易于實(shí)現(xiàn)高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)，已成為厚煤層開(kāi)采最為有效的方法。基本特點(diǎn)及類型

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放頂煤采煤法的實(shí)質(zhì)就是在厚煤層中，沿煤層底板布置一個(gè)采高2-3米的長(zhǎng)壁工作面，用常規(guī)方法進(jìn)行開(kāi)采，利用礦山壓力的作用或輔以人工松動(dòng)的方法，使支架上的頂煤破碎后由支架后（或上）方放出，并經(jīng)由刮板輸送機(jī)運(yùn)出工作面。如圖7-1。綜采放頂煤的工藝過(guò)程如下：在工作面中，采煤機(jī)割煤后，液壓支架及時(shí)支護(hù)并移到新的位置，推移前部輸送機(jī)到煤幫，之后，將后部輸送機(jī)相應(yīng)前移。這樣，采過(guò)2-3刀后，就打開(kāi)放煤窗口，放出頂煤，當(dāng)煤炭中的矸石含量超過(guò)一定限度后，即時(shí)關(guān)閉放煤窗口。完成一個(gè)采煤工藝循環(huán)。基本特點(diǎn)及類型

1據(jù)煤層賦存條件，放頂煤長(zhǎng)壁采煤法有以下三種主要類型：1、一次采全厚放頂煤開(kāi)采圖7-2（a）。適用于6-12米的緩斜厚煤層。2、預(yù)采頂分層網(wǎng)下放頂煤開(kāi)采圖7-2（b）。首先沿煤層頂板布置一個(gè)普通長(zhǎng)壁工作面（頂分層開(kāi)采），而后沿煤層底板布置放頂煤工作面進(jìn)行開(kāi)采。一般用于厚度大于12米，直接頂堅(jiān)硬或瓦斯含量高，需預(yù)先排放瓦斯的煤層。基本特點(diǎn)及類型

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3、傾斜分段放頂煤開(kāi)采圖7-2（c）。當(dāng)煤層厚度大于15-20米以上時(shí)，可把煤層從頂板到底板分成8-10米的分段，依次進(jìn)行放頂煤開(kāi)采。放頂煤開(kāi)采支護(hù)設(shè)備

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綜采放頂煤的顯著標(biāo)志是放頂煤液壓支架。我國(guó)已研制出高、中、低位系列30多種放頂煤液壓支架。如表7-1所示。依據(jù)與支架配套的輸送機(jī)臺(tái)數(shù)和放煤機(jī)構(gòu)的不同，放頂煤液壓支架分為以下三種類型：一、單輸送機(jī)高位放煤支架圖7-3，P127。二、雙輸送機(jī)中位放頂煤支架。圖7-4，P127三、雙輸送機(jī)中位放頂煤支架。圖7-5，P127。礦壓顯現(xiàn)特點(diǎn)及頂煤破碎機(jī)理

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放頂煤開(kāi)采是機(jī)械破煤和礦壓破煤的一種綜合性的`開(kāi)采方法，因此，頂煤的破碎過(guò)程及其效果是確定放頂煤工藝參數(shù)以及綜放開(kāi)場(chǎng)采適應(yīng)性的重要依據(jù)。一、巖層活動(dòng)及礦壓顯現(xiàn)特點(diǎn)

P129；二、頂煤破碎機(jī)理

P129。放頂煤工藝特點(diǎn)

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放頂煤開(kāi)采的生產(chǎn)效率和煤炭采出率一方面取決于頂煤的冒落是否充分，另一方面則取決于是否能將冒落的煤盡可能的順利放出。因此，在頂煤冒放性較好的條件下，頂煤的采出率及放頂煤效果取決于合理的放頂煤工藝參數(shù)的確定。而欲確定合理的放頂煤工藝，則需首先認(rèn)識(shí)頂煤破碎后的運(yùn)動(dòng)及放出規(guī)律。一、頂煤放出規(guī)律1、放礦橢球體據(jù)放礦理論，礦石從采場(chǎng)內(nèi)是按近似橢球體形狀流出來(lái)的，即原來(lái)所占的空間為一旋轉(zhuǎn)橢球體，如圖7-9，P132。在放礦過(guò)程中形成的橢球體叫作放出橢球體1，停止擴(kuò)展而最終形成的橢球體稱為松動(dòng)橢球體3，放礦后形成放出漏斗2和移動(dòng)漏斗4。放頂煤工藝特點(diǎn)

4如果放頂煤高度為h，則放出橢球體1長(zhǎng)軸為2a,近似于h，短軸為2b1。高度為h的水平煤巖分界面將下降為一漏斗面2，由于下降時(shí)煤巖的滾動(dòng)，漏斗面實(shí)際上是由一定厚度的混矸層組成，最大直徑近似于4b1。生產(chǎn)實(shí)踐證明，放出橢球體短軸與長(zhǎng)軸的關(guān)系式如下：b1=1/2（0.25-0.3）h從理論上講，放出橢球體表面上的顆粒將大體上到達(dá)放煤口。放煤的同時(shí)，放出橢球體周圍的煤巖也向放煤口移動(dòng)，充填放煤留下的空間，且與放出橢球體相似，為一松動(dòng)橢球體，其高度H為：

H=（2.2-2.6）h

放頂煤工藝特點(diǎn)

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2、放煤口間距L：由于工作面支架上的放煤口隔得很近，放煤口間距L直接影響放煤效果，見(jiàn)圖7-10。當(dāng)L大于2b1，第二個(gè)放煤口放煤時(shí)，不會(huì)因第一個(gè)放煤口而發(fā)生混矸現(xiàn)象，但放煤口之間有脊背煤損，L越大，脊背煤損越大；當(dāng)L小于2b1，如果放煤高度仍為H，必將有部分矸石混入煤中，但脊背煤損?。灰虼?，在一定的放煤高度下，合理確定放煤口間距是很重要的。

3、橢球體長(zhǎng)軸偏斜：

P132。

4、頂煤高度：一般不小于2-3米。P133

放頂煤工藝特點(diǎn)

4二、放頂煤工藝

（一）初采１、放頂煤的距離：推出切眼后及時(shí)放煤。２、停止放煤：一般提前10米左右停止放煤并鋪設(shè)頂網(wǎng)。（二）放煤步距兩次放頂煤之間的推進(jìn)距今稱為循環(huán)放煤步距。頂煤厚度較小時(shí)，一般一采一放；厚度較大時(shí)，放煤步距可適當(dāng)加大，可采用兩采一放或三采一放。

（三）放煤方式

1、多輪、分段、順序、等量放煤：

放頂煤工藝特點(diǎn)

4將工作面分成2-3個(gè)分段，段內(nèi)同時(shí)開(kāi)啟相鄰兩個(gè)放煤口，每次放出三分之一到二分之一，按順序循環(huán)放煤；2、單輪、間隔、順序、不等量放煤：從工作面一端開(kāi)啟四個(gè)放煤口，分別開(kāi)啟1、1/2、1/3、和1/4，當(dāng)?shù)谝粋€(gè)放煤口放完并關(guān)閉后，按順序依次向前開(kāi)啟放煤口，并保持開(kāi)啟面積的順序和大小不變；這種方式的放煤量難以掌握，用得較少；３、多輪、間隔、順序、等量放煤：放煤順序按1、3、5等單號(hào)，一次放出1/3-1/2，然后再按2、4、6順序放煤兩三輪后把煤放完。放頂煤工藝特點(diǎn)

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４、單輪、間隔、多口放煤：先放1、3、5等單號(hào)，見(jiàn)矸后關(guān)閉，留下較大的脊背煤；滯后段時(shí)間后放雙號(hào)的煤，將留下的脊背煤放出一個(gè)橢球體。這種方式丟煤少、混矸少易于實(shí)現(xiàn)高產(chǎn)高效，是一種較好的放煤方式。

(四)端頭放煤以前，為了維護(hù)工作面兩端出口處頂煤的穩(wěn)定性，普遍采取工作面兩端各留2-4架不放頂煤，這不但降低了煤炭的采出率，也沒(méi)有徹底解決端頭的維護(hù)狀況?，F(xiàn)在已由兗州鮑店煤礦與鄭州煤機(jī)廠合作研制了一種端頭放頂煤支架，使工作面煤炭采出率提高了2-3個(gè)百分點(diǎn)。采煤系統(tǒng)分析

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一、回采巷道布置

P135，圖7-14為潞安漳村煤礦1303綜放面的巷布置。1、基本條件：煤層厚5.33-7.29m，傾角3-6度，高瓦斯礦井；

2、巷道布置：上下平巷和采區(qū)上山均沿底板布置在煤層中，在靠近頂板處布置一瓦斯巷；平巷采用無(wú)煤柱護(hù)巷，并用兩條斜巷與上山相聯(lián)；

3、運(yùn)煤通風(fēng)系統(tǒng)：P135。

4、主要特點(diǎn)（1）、系統(tǒng)簡(jiǎn)單，掘進(jìn)工程量??；（2）、沿空巷道超前支承壓力影響范圍大，巷道變形大。采煤系統(tǒng)分析

5二、工作面長(zhǎng)度及推進(jìn)度

1、工作面長(zhǎng)度：確定放頂煤工作面長(zhǎng)度的主要因素是：頂煤破碎、頂煤放出和減少煤損。頂煤破碎主要取決于支承壓力及頂板活動(dòng)的作用。據(jù)工作面長(zhǎng)度對(duì)支承壓力及礦壓顯現(xiàn)影響分析可知，工作面長(zhǎng)度不得低于80米，但工作面長(zhǎng)大于200米后，其變化趨于緩和。合理的工作面長(zhǎng)度應(yīng)是在一個(gè)生產(chǎn)班內(nèi)，能將工作面內(nèi)的煤全部放完。據(jù)此，工作面長(zhǎng)度可由下式確定：

l=n(T/t)Bη

采煤系統(tǒng)分析

5式中：l——工作面長(zhǎng)度，m；

n——同時(shí)放煤支架數(shù)，一般小于3；

T——每班工作時(shí)間，min；

t——每架支架放煤所需時(shí)間，min；

B——每架支架寬度，m；

η——每班工作時(shí)間利用率。綜放工作面長(zhǎng)度一般不應(yīng)小于80米。合理的取值范圍為130-200米。

2、推進(jìn)度：一般不宜小于800-100米。采煤系統(tǒng)分析

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三、煤炭采出率：

國(guó)家規(guī)定，厚及特厚煤層的采區(qū)采出率不得低于75%。采區(qū)內(nèi)的煤損如P137所示，放煤損失占44%，區(qū)段煤柱損失為33%，因此，要提高煤炭采出率，必需提高頂煤放出率及取消區(qū)段煤柱實(shí)行無(wú)煤柱護(hù)巷。（一）工作面內(nèi)煤炭損失分析主要有以下幾種：１、初采損失率：P137；２、末采損失率：P137；3、端頭損失率：P137；4、采煤工藝損失率：P137；（二）放煤工藝損失率分析P137-138。

適用條件及評(píng)價(jià)

6一、放頂煤開(kāi)采的主要優(yōu)點(diǎn)：１、單產(chǎn)高；２、效率高；３、成本低；４、巷道掘進(jìn)量??；５、節(jié)省了安裝和搬遷費(fèi)用；６、對(duì)煤層厚度及地質(zhì)構(gòu)造的適應(yīng)性強(qiáng)。二、放頂煤開(kāi)采的主要缺點(diǎn)：１、煤損多；２、易發(fā)火；３、煤塵大；４、瓦斯易積聚；適用條件及評(píng)價(jià)

６三、適用條件１、煤層厚度：6-10米；２、煤層硬度：煤層的堅(jiān)固性系數(shù)小于3；３、煤層傾角：傾角不宜太大；４、煤層結(jié)構(gòu)：夾矸厚度不能大于0.5m，占煤層厚度的比例不能超過(guò)10%-15%，其堅(jiān)固性系數(shù)也應(yīng)小于3；５、頂板條件：直接頂應(yīng)隨采隨落，冒落高度不宜小于煤層厚度的1-1.2倍，老頂懸