華煤公司放頂煤工藝技術(shù)課件

2023/10/11放頂煤開(kāi)采技術(shù)放頂煤開(kāi)采技術(shù)2023/8/51放頂煤開(kāi)采技術(shù)放頂煤開(kāi)采技術(shù)2023/10/12放頂煤開(kāi)采技術(shù)一、放頂煤開(kāi)采技術(shù)概述二、頂煤破碎機(jī)理三、頂煤放出規(guī)律

四、正規(guī)循環(huán)作業(yè)五、放頂煤開(kāi)采的優(yōu)缺點(diǎn)六、提高回采率的措施七、提高煤質(zhì)的措施2023/8/52放頂煤開(kāi)采技術(shù)一、放頂煤開(kāi)采技術(shù)概述2023/10/13放頂煤采煤法是一種古老的采煤方法，俗稱“高落法”。放頂煤開(kāi)采技術(shù)是原蘇聯(lián)、波蘭、匈牙利、南斯拉夫等在放頂煤方面研究的基礎(chǔ)上，于1964年首先在法國(guó)中南煤田的布郎齊礦試驗(yàn)成功,此后，一些主要產(chǎn)煤國(guó)家相繼引進(jìn)了這一技術(shù)，并十分重視。目前，主要產(chǎn)煤國(guó)家已普遍認(rèn)為它是開(kāi)采厚度5～20m厚煤層最好的工藝方法之一。1、綜采放頂煤開(kāi)采的起源放頂煤開(kāi)采技術(shù)一、放頂煤開(kāi)采技術(shù)概述2023/8/53放頂煤采煤法是一種古老的采煤方法，俗稱“高2023/10/14法國(guó)最初的綜放開(kāi)采放頂煤開(kāi)采技術(shù)2023/8/54法國(guó)最初的綜放開(kāi)采放頂煤開(kāi)采技術(shù)2023/10/15放頂煤開(kāi)采技術(shù)法國(guó)的綜放工作面2023/8/55放頂煤開(kāi)采技術(shù)法國(guó)的綜放工作2023/10/16放頂煤開(kāi)采技術(shù)2023/8/56放頂煤開(kāi)采技術(shù)2023/10/17放頂煤開(kāi)采技術(shù)2、我國(guó)綜采放頂煤的開(kāi)采現(xiàn)狀我國(guó)是一個(gè)煤炭資源非常豐富的國(guó)家，厚度在3.5m以上的煤層儲(chǔ)量占總儲(chǔ)量的40%以上，從厚煤層中采出的產(chǎn)量，占我國(guó)煤炭總產(chǎn)量的40~45%。這就為放頂煤開(kāi)采創(chuàng)造了有利條件。

我國(guó)從1982年開(kāi)始引進(jìn)綜放開(kāi)采技術(shù)，首先在甘肅窯街礦務(wù)局二礦和遼寧沈陽(yáng)礦務(wù)局浦河礦試驗(yàn)成功。1986年以后，綜合機(jī)械化放頂煤采煤法，在我國(guó)得到迅猛的發(fā)展，先后在遼源礦務(wù)局，烏魯木齊礦務(wù)局，平莊礦務(wù)局推廣了急傾斜特厚煤層水平分段放頂煤采煤法；在平頂山、陽(yáng)泉、潞安、晉城、鄭州、兗州等礦務(wù)局推廣了緩傾斜特厚煤層綜放采煤法，都取得了良好的技術(shù)經(jīng)濟(jì)效果。通過(guò)幾十年的試驗(yàn)、推廣、完善與提高，目前中國(guó)綜放工作面的單產(chǎn)與效率已達(dá)到國(guó)內(nèi)外高產(chǎn)高效單一長(zhǎng)壁工作面的先進(jìn)水平。2023/8/57放頂煤開(kāi)采技術(shù)2、我國(guó)綜采放頂煤的開(kāi)采現(xiàn)2023/10/182001年“600萬(wàn)t綜放工作面設(shè)備配套與技術(shù)研究”，在兗州興隆莊礦試驗(yàn)成功。該項(xiàng)目采用國(guó)內(nèi)最先進(jìn)的裝備并輔以引進(jìn)國(guó)外關(guān)鍵設(shè)備和技術(shù)，首次在綜放工作面采用電液閥程序控制放頂煤液壓支架，在300m長(zhǎng)的工作面上，實(shí)現(xiàn)了平均日產(chǎn)2萬(wàn)t以上，最高月產(chǎn)64萬(wàn)t，年產(chǎn)640萬(wàn)t，該項(xiàng)目的試驗(yàn)成功，使我國(guó)的綜放開(kāi)采技術(shù)處于世界領(lǐng)先水平。2002年兗州東灘礦綜放工作面年產(chǎn)607萬(wàn)t。神華集團(tuán)大柳塔煤礦一井一面年產(chǎn)近1000萬(wàn)t，定員300人。礦井全員工效24.6t/工；工作面直接工效達(dá)576.5t/工。放頂煤開(kāi)采技術(shù)2023/8/582001年“600萬(wàn)t綜放工作面設(shè)備配套與2023/10/19經(jīng)過(guò)幾十年的實(shí)踐證明，綜放開(kāi)采技術(shù)的引進(jìn)推廣和應(yīng)用提高，為我國(guó)厚煤層的開(kāi)采方法帶來(lái)一次歷史性的巨大變革，也為高產(chǎn)高效礦井建設(shè)和不少礦井的扭虧增盈、增加經(jīng)濟(jì)效益，保持國(guó)有煤礦的可持續(xù)發(fā)展做出重大貢獻(xiàn)。之所以如此，是因?yàn)榫C放開(kāi)采和傳統(tǒng)的厚煤層分層開(kāi)采方法相比，在技術(shù)和經(jīng)濟(jì)上都有不可比擬的優(yōu)勢(shì):放頂煤開(kāi)采技術(shù)2023/8/59經(jīng)過(guò)幾十年的實(shí)踐證明，綜放2023/10/110放頂煤開(kāi)采技術(shù)（1）綜放開(kāi)采實(shí)現(xiàn)了緩傾斜特厚煤層的一次采全厚開(kāi)采和急傾斜特厚煤層的水平分段開(kāi)采，對(duì)地質(zhì)條件的適應(yīng)性較分層綜采和單一煤層綜采更強(qiáng)。適應(yīng)于煤層厚度變化大，頂?shù)装迤鸱黄剑瑪鄬訕?gòu)造多，以及其它地質(zhì)條件變化的不穩(wěn)定煤層。2023/8/510放頂煤開(kāi)采技術(shù)（1）綜放開(kāi)采實(shí)現(xiàn)了2023/10/111（2）綜放開(kāi)采一次開(kāi)采厚度大幅度增加，煤層開(kāi)采強(qiáng)度加大，實(shí)現(xiàn)了垂直集中生產(chǎn)，而且低位放頂煤支架工作面有兩個(gè)出煤點(diǎn)，在同樣工作面長(zhǎng)度和工作面推進(jìn)速度的情況下，綜放開(kāi)采較分層綜采和單一煤層綜采工作面的單產(chǎn)可以成倍的增長(zhǎng)。

放頂煤開(kāi)采技術(shù)2023/8/511（2）綜放開(kāi)采一次開(kāi)采厚度大幅度增加，煤2023/10/112（3）綜放開(kāi)采較分層綜采的巷道掘進(jìn)率低，工作面壽命長(zhǎng)，搬家次數(shù)少，噸煤設(shè)備投入費(fèi)用少；工作面材料、電力等消耗少，因而工作面直接成本大大降低。礦井的經(jīng)濟(jì)效益明顯提高。

實(shí)踐證明，綜放開(kāi)采是一種高產(chǎn)、高效、安全、低耗、經(jīng)濟(jì)效益好的采煤方法，已成為我國(guó)高產(chǎn)高效礦井建設(shè)的重要技術(shù)途徑。放頂煤開(kāi)采技術(shù)2023/8/512（3）綜放開(kāi)采較分層綜采的2023/10/113放頂煤開(kāi)采技術(shù)3、綜采放頂煤采煤法的工藝特點(diǎn)與各種類型的分層開(kāi)采方法相比，放頂煤采煤法有如下特點(diǎn)：（1）放頂煤采煤法有兩個(gè)出煤點(diǎn)，即除了前方有一個(gè)使工作面不斷向前推進(jìn)的采煤工作面以外，在工作面的后方（對(duì)于單輸送機(jī)高位放頂煤支架而言為上方）還有一個(gè)把頂煤不斷放出的工作面，兩個(gè)出煤點(diǎn)有利于提高工作面單產(chǎn)和效率，即在工作面推進(jìn)速度與分層工作面等同的條件下，工作面產(chǎn)量可以成倍增長(zhǎng)。所以前蘇聯(lián)人也把放頂煤采煤法稱為雙工作面采煤法；（2）普通單一長(zhǎng)壁或分層開(kāi)采工作面回采與放頂（采空區(qū)處理）是截然分開(kāi)的，移架工序完成，放頂工作即告結(jié)束，同時(shí)完成一個(gè)生產(chǎn)循環(huán)。而放頂煤工作面的放頂煤部分是和放頂工作同步進(jìn)行的，頂煤放完以后，放頂工作即告結(jié)束，同時(shí)在生產(chǎn)循環(huán)里增加一道放頂煤工序。2023/8/513放頂煤開(kāi)采技術(shù)3、綜采放頂煤采煤法的工藝2023/10/114（3）放頂煤工作面屬于垂直集中生產(chǎn)型工作面，在相同單產(chǎn)的情況下，工作面的推進(jìn)速度大大低于單一煤層開(kāi)采工作面或分層開(kāi)采工作面的推進(jìn)速度。（4）綜采放頂煤工作面需要專用的放頂煤液壓支架，輸送機(jī)也需要兩臺(tái)(單輸送機(jī)放頂煤支架除外)，這就造成綜放工作面生產(chǎn)組織與管理的特殊性。（5）在煤層厚度為5～20m的范圍內(nèi)，不管煤層厚度的變化如何，可以實(shí)現(xiàn)一次采全厚，大大提高了煤層開(kāi)采強(qiáng)度。（6）放頂煤開(kāi)采是利用地壓落煤，是一種低能耗采煤法，放頂煤工作并不需專用的設(shè)備，而是由放頂煤支架的放煤機(jī)構(gòu)完成。放頂煤開(kāi)采技術(shù)2023/8/514（3）放頂煤工作面屬于垂直集中生產(chǎn)型工作2023/10/115放頂煤開(kāi)采技術(shù)2023/8/515放頂煤開(kāi)采技術(shù)2023/10/116綜合機(jī)械化放頂煤采煤工藝的主要生產(chǎn)過(guò)程是：在工作面中，采煤機(jī)割煤后，液壓支架及時(shí)支護(hù)，移到新的位置，推移工作面前部輸送機(jī)至煤壁，將后部輸送機(jī)相應(yīng)前移，這樣采過(guò)2～3刀后，按放煤工藝要求順序打開(kāi)支架后方的放煤窗口，放出已松碎的頂煤，至見(jiàn)矸石時(shí)，立即關(guān)閉放煤窗口；將工作面全長(zhǎng)的頂煤全部放出后，再進(jìn)行端頭支護(hù)和其它輔助工序。完成上述全部工序即為一個(gè)采煤工藝循環(huán)過(guò)程。這種回采工作面稱為放頂煤回采工作面。綜采放頂煤采煤法分為預(yù)采頂分層采煤法、一次采全厚綜采放頂煤采煤法及分層綜采放頂煤采煤法。

放頂煤開(kāi)采技術(shù)4、綜采放頂煤采煤法的生產(chǎn)過(guò)程及分類2023/8/516綜合機(jī)械化放頂煤采煤工藝的主要生產(chǎn)過(guò)2023/10/117首先沿頂板在煤層中布置一個(gè)普通長(zhǎng)壁回采工作面(即采頂分層)，而后再沿底板布置放頂煤工作面進(jìn)行回采，將底分層上部的頂煤放出。該工藝方式主要解決三個(gè)問(wèn)題：一、直接頂堅(jiān)硬，不能隨采隨冒，需采取人工措施處理頂板，或由于直接頂較簿，不能滿足放頂煤后充填采空區(qū)的要求，需預(yù)先使上方較堅(jiān)硬的老頂產(chǎn)生松動(dòng)破壞。二、防止在底部放頂煤時(shí)發(fā)生混矸，預(yù)采頂分層時(shí)鋪設(shè)隔離網(wǎng)，形成網(wǎng)下放煤。三、當(dāng)煤層中沼氣含量較大或有突出危險(xiǎn)時(shí)，預(yù)采頂分層可起到預(yù)先釋放沼氣作用，或進(jìn)行抽放工作。預(yù)采頂分層采煤法放頂煤開(kāi)采技術(shù)2023/8/517首先沿頂板在煤層中布置一個(gè)普通長(zhǎng)2023/10/118該采煤工藝方式是直接沿底板布置放頂煤回采工作面，當(dāng)回采工作面推進(jìn)一定的距離后，就將上部頂煤放出。這樣一次采出煤層的全部厚度。該方式一般適用于煤層厚度5～20m、硬度f(wàn)≤3的煤層，也可適用于f=4節(jié)理發(fā)育好的煤層。一次采全厚綜采放頂煤放頂煤開(kāi)采技術(shù)2023/8/518該采煤工藝方式是直接沿底板布2023/10/119對(duì)于煤層厚度超過(guò)20m，甚至達(dá)上百米的極厚煤層，可以把煤層厚度按10～20m分成若干分段，使用放頂煤采煤工藝依次自上而下分層回采。放頂煤開(kāi)采技術(shù)分層綜采放頂煤分層放頂煤采煤工藝方式2023/8/519對(duì)于煤層厚度超過(guò)20m，甚2023/10/1205、放頂煤采煤工藝的實(shí)質(zhì)放頂煤采煤工藝的實(shí)質(zhì)是，在煤層的底部(沿底板，或在煤層中某一高度的底部)布置一個(gè)回采工作面，用正常的機(jī)械化方法進(jìn)行回采，工作面上方的頂煤，利用礦山壓力作用或輔以人工松動(dòng)的方法使其破碎，并隨工作面推進(jìn)在后方放落，運(yùn)出工作面，這種采煤工藝稱為放頂煤采煤工藝。生產(chǎn)實(shí)踐表明，實(shí)現(xiàn)這種采煤工藝的關(guān)鍵在于：使頂煤破碎和被順利放出。放頂煤開(kāi)采技術(shù)2023/8/5205、放頂煤采煤工藝的實(shí)質(zhì)2023/10/121二、頂煤破碎機(jī)理實(shí)現(xiàn)放頂煤工藝的重要條件之一是使頂煤破碎成能夠通過(guò)放煤窗孔放出和便于運(yùn)輸?shù)膲K度。放頂煤開(kāi)采技術(shù)頂煤的破碎方法有兩種：一種是自然破碎，另一種是人工破碎。自然破碎主要是依靠礦山壓力的作用，以及支架與頂煤的相互作用而使頂煤破碎。人工破碎方法主要有：鉆爆破煤、水壓破煤和機(jī)械切割破煤等方法。2023/8/521二、頂煤破碎機(jī)理實(shí)現(xiàn)2023/10/122煤層在支承壓力的作用下，煤壁前方的頂煤由彈性變形進(jìn)入塑性變形狀態(tài)而產(chǎn)生位移和破壞，這種作用可稱為一次破壞或預(yù)破壞作用；但這時(shí)頂煤仍處于三向應(yīng)力狀態(tài)，不會(huì)發(fā)生冒落，此后煤體進(jìn)入工作空間上部（支架上方），即進(jìn)入低應(yīng)力區(qū)，應(yīng)力狀態(tài)發(fā)生變化，使其積蓄的能量進(jìn)一步釋放，加上工作空間內(nèi)支架的反復(fù)支撐，即多次“支撐-卸載”作用，支架對(duì)頂煤的支護(hù)強(qiáng)度不斷變化，使頂煤內(nèi)的應(yīng)力也發(fā)生周期性變化，形成交變應(yīng)力作用，促使頂煤發(fā)生破壞、碎裂，利于被放出。放頂煤開(kāi)采技術(shù)1、礦壓破煤原理2023/8/522煤層在支承壓力的作用下，煤壁前方的頂煤由2023/10/123A.初始破壞區(qū)：在支承壓力作用下，煤壁前方較遠(yuǎn)處頂煤由彈性變形進(jìn)入塑性變形，原生裂隙擴(kuò)展，頂煤初始破壞。

B.破壞發(fā)展區(qū)：受頂板回轉(zhuǎn)作用，煤壁前方附近頂煤發(fā)生破壞，裂隙擴(kuò)展，位移增大。C.裂隙發(fā)育區(qū)：

支架反復(fù)支撐，形成交變應(yīng)力，控頂區(qū)內(nèi)的頂煤形成發(fā)育的裂隙。頂煤破碎加劇，架頂上方易冒空。D.垮落破碎區(qū)：頂煤被完全破壞，失去連續(xù)性，在支架后方垮落放出。放頂煤開(kāi)采技術(shù)綜采放頂煤工藝頂煤破碎過(guò)程2023/8/523A.初始破壞區(qū)：C.裂隙發(fā)育區(qū)：

2023/10/124放頂煤開(kāi)采技術(shù)2023/8/524放頂煤開(kāi)采技術(shù)2023/10/1252、人工破頂煤的方法當(dāng)利用礦壓破頂煤效果不能達(dá)到放煤要求時(shí)，必須采取人工破煤的措施。1）、鉆爆破煤鉆爆破煤可分為，預(yù)爆破(超前爆破)和即時(shí)爆破兩種方法。預(yù)爆破是在回采工作面兩順槽前方未回采的頂煤中預(yù)先打孔爆破，使頂煤預(yù)先破裂松動(dòng)。放頂煤開(kāi)采技術(shù)工作面兩順槽預(yù)爆破炮眼布置圖2023/8/5252、人工破頂煤的方法放頂煤開(kāi)采技術(shù)工作面2023/10/126即時(shí)爆破是在放煤工序前，從支架頂梁上設(shè)置的窗孔或從頂梁的前端處向頂煤打眼爆破，使頂煤破碎。目前，《煤礦安全規(guī)程》已禁止使用此方法。放頂煤開(kāi)采技術(shù)2023/8/526即時(shí)爆破是在放煤工序前，從支架頂梁上設(shè)置2023/10/1272）、水壓破煤水壓破煤有兩種方法：水射流破煤和水力壓裂破煤。水力壓裂破煤鉆孔布置如下圖所示?？變?nèi)注入壓力5-15MPa的壓力水，使原有裂隙進(jìn)—步擴(kuò)展和發(fā)育；使煤軟化，利于礦壓破煤；此外，還可使頂煤濕潤(rùn)，降低放煤工藝中產(chǎn)生的煤塵。這種方法對(duì)層理不發(fā)育、整體性強(qiáng)的硬煤適用。

但這種方法增加了煤層的水分，對(duì)煤質(zhì)管理增加了困難。放頂煤開(kāi)采技術(shù)2023/8/5272）、水壓破煤放頂煤開(kāi)采技術(shù)2023/10/128放頂煤開(kāi)采技術(shù)2023/8/528放頂煤開(kāi)采技術(shù)2023/10/129采用帶有切割工作機(jī)構(gòu)的液壓支架，國(guó)外研制出的破煤機(jī)構(gòu)有截盤(pán)機(jī)構(gòu)、刨煤機(jī)構(gòu)和鉆裂機(jī)構(gòu)，如圖所示。國(guó)內(nèi)很少使用這種方法。3）．機(jī)械切割破煤a截盤(pán)機(jī)構(gòu)b刨煤機(jī)構(gòu)c鉆裂機(jī)構(gòu)放頂煤開(kāi)采技術(shù)2023/8/529采用帶有切割工作機(jī)構(gòu)的液壓支2023/10/130三頂煤放出規(guī)律（一）、放礦理論

1、橢球體理論該理論認(rèn)為，放礦過(guò)程中礦石是從范圍近似橢球狀的體積中流出來(lái)的，即放出礦石原來(lái)所占的空間為一個(gè)旋轉(zhuǎn)橢球體。由圖中可看出，在放礦過(guò)程中形成的橢球體，稱為放出橢球體1；停止擴(kuò)展而最終形成的橢球體稱為松動(dòng)橢球體3。礦石移動(dòng)后形成放出漏斗2和移動(dòng)漏斗4。

放頂煤開(kāi)采技術(shù)1-放出橢球體，2-放出漏斗3-松動(dòng)橢球體，4-移動(dòng)漏斗2023/8/530三頂煤放出規(guī)律（一）、放礦理論2023/10/131放出橢球體參數(shù)：如果放煤高度為h，則放出橢球體長(zhǎng)軸2a，近似等于h，橢球體短軸為2b1。根據(jù)生產(chǎn)實(shí)踐表明：2b1=（0.25

0.3）h

從理論上講，放煤橢球體表面上的顆粒將大體同時(shí)到達(dá)放煤口。放煤的同時(shí)，放出橢球體周圍的煤巖也將向放煤口移動(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。松動(dòng)橢球體參數(shù)：松動(dòng)橢球體高度為H，生產(chǎn)實(shí)踐證明：H=（2.2

2.6）h放頂煤開(kāi)采技術(shù)

2、

橢球體參數(shù)：2023/8/531放出橢球體參數(shù)：放頂煤開(kāi)采技術(shù)2、

2023/10/132（二）、頂煤放出的運(yùn)動(dòng)規(guī)律

1.頂煤放出的幾何形態(tài)

根據(jù)有關(guān)科研院所的模擬實(shí)驗(yàn)得到的頂煤放出幾何形態(tài)，基本上可以視為旋轉(zhuǎn)橢球體，如圖所示。放頂煤開(kāi)采技術(shù)2023/8/532（二）、頂煤放出的運(yùn)動(dòng)規(guī)律2023/10/133由試驗(yàn)得知，放礦橢球體理論在放頂煤中是完全可以應(yīng)用的。當(dāng)頂煤的充分裂碎帶范圍較大時(shí)，其典型的形態(tài)是上半部呈橢球體、下半部呈拋物線旋轉(zhuǎn)體或稱為拋物體。放出體的參數(shù)與放出口的形狀、尺寸、碎煤的粒度、頂煤厚度、以及濕度等因素有關(guān)。當(dāng)放出口尺寸不變時(shí)，頂煤厚度愈大，偏心率也愈大，即橢球體愈瘦長(zhǎng)；煤的松散性愈好，偏心率也愈小，即橢球體愈短肥。放頂煤開(kāi)采技術(shù)2023/8/533由試驗(yàn)得知，放礦橢球體理2023/10/134由于散體碎煤范圍有限，受邊界條件約束的影響較大。放出體前方是不充分的裂碎帶，后方是采空區(qū)垮落的矸石，上方是頂板巖石。這樣橢球體長(zhǎng)軸將向采空區(qū)偏斜，其偏斜角與頂煤垮落角大致平行。

從圖中可以看出，a區(qū)的煤暫時(shí)放不出來(lái)，為停滯區(qū)；b為死角區(qū)，這部分是不能回收的，被丟棄了；c和d部分是極不穩(wěn)定的，可以被放出來(lái)，但已混矸了。若頂煤的前方已充分裂碎，則如圖中虛線所示，將符合正橢球體的放出規(guī)律。放頂煤開(kāi)采技術(shù)2023/8/534由于散體碎煤范圍有限，受邊界2023/10/135當(dāng)放煤高度與放出口直徑的比值h/d<2～3時(shí)，已不再遵循橢球體的放出規(guī)律。由實(shí)驗(yàn)得知，放出體基本上按漏斗狀流出，如圖所示。若頂煤過(guò)薄，將形成類似偽頂?shù)臒o(wú)規(guī)則冒落，因此，一般頂煤不應(yīng)小于2～3m。放頂煤開(kāi)采技術(shù)2023/8/535當(dāng)放煤高度與放出口直徑的比值2023/10/1362．放頂煤工藝中的幾個(gè)參數(shù)1）開(kāi)采厚度及采放比

根據(jù)目前放頂煤采煤經(jīng)驗(yàn)，當(dāng)采煤機(jī)采高在2.53.0m時(shí)，頂煤厚度不宜超過(guò)8

10m，也就是說(shuō)一次采全厚綜放采煤的總厚度不宜超過(guò)15m，以12m為最佳。采放比h1/h2＝1：11：

4，一般不應(yīng)超過(guò)1：3。若頂煤厚度過(guò)小，形成不規(guī)則跨落，則不利于放煤工藝，因此，一般頂煤厚度不小于2～3米；當(dāng)煤層總厚度小于4米時(shí)，不適合于放頂煤開(kāi)采，適用于大采高一次采全厚開(kāi)采。

放頂煤開(kāi)采技術(shù)2023/8/5362．放頂煤工藝中的幾個(gè)參數(shù)1）開(kāi)采厚度及2023/10/1372)放煤步距放煤步距是指沿工作面推進(jìn)方向，前后兩次放頂煤之間工作面推進(jìn)的距離。達(dá)到合理的放煤步距時(shí)，可以得到較高的工作面回收率和較好的煤質(zhì)。

確定放煤步距原則：使頂煤充分破碎，提高采出率，減少含矸率。

放頂煤開(kāi)采技術(shù)2023/8/5372)放煤步距放煤步距是指沿2023/10/138根據(jù)放煤橢球體理論，合理的放煤步距應(yīng)該是與頂煤放落橢球體短軸半徑和放頂煤高度相匹配，使頂部矸石和采空區(qū)矸石同時(shí)到達(dá)放煤口，達(dá)到丟煤最少，含矸率最低。若放煤步距太大，頂煤上部矸石將先于采空區(qū)矸石到達(dá)放煤口，脊背煤損失大；放煤步距若太小，采空區(qū)方向的矸石將先于上部頂煤到達(dá)放煤口，使得一部分頂煤被關(guān)在放煤口外，不利于頂煤的回收。不同放煤步距的混矸狀態(tài)如下圖所示。

放頂煤開(kāi)采技術(shù)2023/8/538根據(jù)放煤橢球體理論，合理2023/10/139放煤步距與煤炭損失及煤質(zhì)的關(guān)系放頂煤開(kāi)采技術(shù)2023/8/539放煤步距與煤炭損失及煤質(zhì)的關(guān)系放頂煤開(kāi)采2023/10/140放頂煤開(kāi)采技術(shù)采煤實(shí)踐和測(cè)試研究證明：放煤步距大于或基本等于支架放煤口沿工作面推進(jìn)方向（放煤口沿支架縱向）水平投影長(zhǎng)度時(shí)，頂煤回收率最高而含矸率最低。根據(jù)放頂煤工作面的實(shí)際統(tǒng)計(jì)，可用下面的經(jīng)驗(yàn)公式估算放煤步距：d=（0.15

0.2）h式中d——放煤步距，m；

h——放煤高度，可近似取頂煤高度，m。放煤步距一般有：一刀一放、二刀一放。經(jīng)過(guò)實(shí)踐證明，回采工作面的采放比為1：2左右或更大時(shí)，宜采用“兩采一放”的采煤工藝。2023/8/540放頂煤開(kāi)采技術(shù)采煤實(shí)踐和2023/10/141某礦放煤步距與采出率和含矸率的關(guān)系放煤步距(m)采出率(%)含矸率(%)備注0.5

0.6打開(kāi)放煤口即混入矸石1.0

1.286.511.451.5

1.872.9312.272.0

2.470.4816.99放頂煤開(kāi)采技術(shù)2023/8/541某礦放煤步距與采出率和含矸率的關(guān)系放煤步2023/10/142放頂煤開(kāi)采技術(shù)3）放煤方式

放煤方式是放頂煤工作面放煤順序、次數(shù)和放煤量的配合方式。主要有以下幾種：1、單輪、順序放煤

將工作面支架依次按順序排列編號(hào)，從第1架起放煤至最后一架結(jié)束，每架直至放出矸石為止。

優(yōu)點(diǎn)：操作簡(jiǎn)單，容易掌握。缺點(diǎn)：煤炭損失大、容易混矸。2、多輪、順序、等量放煤

將工作面支架按順序進(jìn)行放煤，每架放1/2

1/3的頂煤；放完一輪再進(jìn)行下一輪放煤，反復(fù)23輪將頂煤全部放完。

優(yōu)點(diǎn)：可使冒落煤巖分界面均勻下降，頂煤破碎充分，有利用頂煤的放出，采出率高，含矸率低。缺點(diǎn)：要求操作水平高，每架的放煤量難以控制，放煤時(shí)間長(zhǎng)。2023/8/542放頂煤開(kāi)采技術(shù)3）放煤方式2023/10/1433、多輪、間隔、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(fù)兩、三輪將頂煤放完。

優(yōu)點(diǎn)：可使冒落煤巖分界面均勻下降，丟煤少。缺點(diǎn)：要求操作水平高、放煤時(shí)間長(zhǎng)，含矸率高。4、單輪、間隔放煤先放1#、3#、5#等單號(hào)支架上方的煤，見(jiàn)矸關(guān)口，留較大脊背煤；滯后一定距離放2#、4#、6#等雙號(hào)支架上方的頂煤，見(jiàn)矸關(guān)門(mén)。

優(yōu)點(diǎn)：放頂效果好，丟煤少。缺點(diǎn)：容易混矸放頂煤開(kāi)采技術(shù)2023/8/5433、多輪、間隔、等量放煤放頂煤開(kāi)采技術(shù)2023/10/144放頂煤開(kāi)采技術(shù)2023/8/544放頂煤開(kāi)采技術(shù)2023/10/145放頂煤開(kāi)采技術(shù)2023/8/545放頂煤開(kāi)采技術(shù)2023/10/146根據(jù)我國(guó)幾十年綜放開(kāi)采的經(jīng)驗(yàn)，為提高放頂煤工作面的回收率、降低含矸率，綜放工作面放煤工藝應(yīng)遵循以下原則：多輪、順序、均勻放煤，大塊破碎，見(jiàn)矸關(guān)門(mén)?，F(xiàn)分述如下：多輪放煤：在頂煤較厚的情況下，頂煤垮落以后，上位頂煤由于冒落空間有限，不能充分破碎，甚至有一部分靠近直接頂?shù)捻斆翰荒芸迓?，如果這時(shí)全部將冒落的頂煤放出，則將會(huì)因?yàn)轫斆簤K度大和一部分頂煤未垮落而丟失。因此，應(yīng)采用多輪放煤；頂煤越厚輪次應(yīng)該越多。順序放煤：從工作面一端開(kāi)始，順序打開(kāi)支架放煤口進(jìn)行放煤，并和移架的順序相一致，一般應(yīng)從下向上順序放煤，可以減少對(duì)煤巖界面的擾動(dòng)，降低混矸率。

放頂煤開(kāi)采技術(shù)2023/8/546根據(jù)我國(guó)幾十年綜放開(kāi)采的2023/10/147均勻放煤：在每個(gè)輪次放煤時(shí)，每個(gè)放煤口的放煤量，應(yīng)近似相等。一般情況下，均以放煤時(shí)間來(lái)控制。大塊破碎：放煤過(guò)程中如遇見(jiàn)大塊煤，應(yīng)及時(shí)用支架放煤機(jī)構(gòu)的破煤裝置將大塊破碎。對(duì)低位放頂煤支架而言，應(yīng)用尾梁將大塊擠碎或用插板將大塊煤搗碎。

見(jiàn)矸關(guān)門(mén)：當(dāng)進(jìn)行最后一輪放煤，放煤口出現(xiàn)冒落的直接頂矸石時(shí)，應(yīng)及時(shí)關(guān)閉放煤窗口。通常情況下，根據(jù)煤質(zhì)要求，可允許放出少量矸石，以便放出更多的煤。放頂煤開(kāi)采技術(shù)2023/8/547均勻放煤：在每個(gè)輪次放煤時(shí)2023/10/148四、正規(guī)循環(huán)作業(yè)1、采煤工藝目前，綜放工作面常用的工藝有以下幾種：（1）采煤機(jī)端部斜切進(jìn)刀，雙向割煤，兩刀一放，采放分段平行作業(yè)；（2）采煤機(jī)端部斜切進(jìn)刀，雙向割煤，一刀一放，采放順序平行作業(yè)；（3）采煤機(jī)端部斜切進(jìn)刀，單向割煤，二刀一放，采放順序作業(yè)。我公司大多礦井采用第3種方式。

放頂煤開(kāi)采技術(shù)正規(guī)循環(huán)作業(yè)是回采工作面在規(guī)定時(shí)間內(nèi)保質(zhì)、保量、安全地完成“采、裝、運(yùn)、支、處”這樣一個(gè)采煤全過(guò)程；對(duì)于放頂煤工作面以放頂煤為循環(huán)標(biāo)志。2023/8/548四、正規(guī)循環(huán)作業(yè)1、采煤工藝放頂煤開(kāi)采技2023/10/1492、采煤機(jī)進(jìn)刀方式

端部斜切進(jìn)刀割三角煤方式為：采煤機(jī)自工作面上端頭向下進(jìn)行進(jìn)刀割煤，待采煤機(jī)通過(guò)前溜彎曲段后，將前溜移直，采煤機(jī)向上返回割三角煤，然后自上向下割煤至下端頭。還有一種方式是端部斜切進(jìn)刀留三角煤方式。

放頂煤開(kāi)采技術(shù)2023/8/5492、采煤機(jī)進(jìn)刀方式放頂煤開(kāi)采技術(shù)2023/10/150采煤機(jī)端部斜切進(jìn)刀割三角煤方式示意圖（Ⅰ）采煤機(jī)下行準(zhǔn)備進(jìn)刀（Ⅱ）進(jìn)刀并移直輸送機(jī)（Ⅲ）割三角煤（Ⅳ）開(kāi)始正常割煤放頂煤開(kāi)采技術(shù)2023/8/550采煤機(jī)端部斜切進(jìn)刀割三角煤方式示意圖（Ⅰ2023/10/1513、正規(guī)循環(huán)作業(yè)圖表回采工作面中各工序間的相互配合關(guān)系，可以用正規(guī)循環(huán)作業(yè)圖表來(lái)表示，在生產(chǎn)過(guò)程中各工序要嚴(yán)格按正規(guī)循環(huán)作業(yè)圖表進(jìn)行。因此，在工作面作業(yè)規(guī)程中必須編制正規(guī)循環(huán)作業(yè)圖表。放頂煤開(kāi)采技術(shù)2023/8/5513、正規(guī)循環(huán)作業(yè)圖表回采2023/10/152放頂煤開(kāi)采技術(shù)正規(guī)循環(huán)作業(yè)圖表2023/8/552放頂煤開(kāi)采技術(shù)正規(guī)循環(huán)作業(yè)圖2023/10/1534、堅(jiān)持正規(guī)循環(huán)作業(yè)

堅(jiān)持正規(guī)循環(huán)作業(yè)可以使回采工作面中的各工序在時(shí)間上和空間上合理地配合，設(shè)備有效利用，勞動(dòng)力組織調(diào)配得更為合理，從而使工作面高產(chǎn)，穩(wěn)產(chǎn)和高效。為了使各工序在時(shí)間和空間上充分配合，要處理好主、次工序的關(guān)系，保證主要工序順利進(jìn)行，盡量增加出煤時(shí)間。其它輔助工序盡可能與采煤工序平行進(jìn)行，注意空間上的合理配合，保證安全作業(yè)。工作面中的正規(guī)循環(huán)工作有時(shí)會(huì)由于種種原因而不能按計(jì)劃完成，但一般循環(huán)完成率不得低于80%。

放頂煤開(kāi)采技術(shù)2023/8/5534、堅(jiān)持正規(guī)循環(huán)作業(yè)放頂煤開(kāi)采技術(shù)2023/10/154五、放頂煤開(kāi)采的優(yōu)缺點(diǎn)1、放頂煤開(kāi)采的主要優(yōu)點(diǎn)：（1）單產(chǎn)高放頂煤工作面比一般綜采工作面多1～2個(gè)出煤點(diǎn)，因此它比一般的綜采工作面的產(chǎn)量有很大的提高，目前綜放工作面單產(chǎn)可高達(dá)1000萬(wàn)噸以上。（2）效率高由于放頂煤工作面的一次采出厚度大，生產(chǎn)集中，放煤工藝的勞動(dòng)量小等原因，效率比分層開(kāi)采可高5倍左右。（3）成本低放頂煤采煤法比分層開(kāi)采減少了分層數(shù)目和鋪網(wǎng)工序。由此節(jié)省了材料費(fèi)、人工費(fèi)等費(fèi)用；而且能源動(dòng)力消耗少，巷道支護(hù)材料、油脂消耗、截齒消耗等相應(yīng)減少，因此，噸煤成本大幅度降低。放頂煤開(kāi)采技術(shù)2023/8/554五、放頂煤開(kāi)采的優(yōu)缺點(diǎn)放頂煤開(kāi)采技術(shù)2023/10/155（4）巷道掘進(jìn)率低綜采放頂煤開(kāi)采巷道的萬(wàn)噸掘進(jìn)率比分層開(kāi)采一般要低50～70%，巷道維護(hù)費(fèi)也明顯降低，而且能有效緩解采掘接續(xù)緊張局面。（5）減少了搬家倒面次數(shù)放頂煤工作面每生產(chǎn)百萬(wàn)噸煤的工作面搬家次數(shù)比分層開(kāi)采可減少一半以上，因此，節(jié)省了采面的安裝和搬遷費(fèi)用，提高了綜采成套設(shè)備的有效使用率。（6）塊炭率高放頂煤工作面的頂煤是利用地壓破碎的，粒徑大于25mm的塊煤明顯增多，將增加15%左右，具有較明顯的經(jīng)濟(jì)效益。（7）對(duì)于地質(zhì)構(gòu)造具有更大的適應(yīng)性放頂煤綜采比分層綜采在開(kāi)采特厚煤層及復(fù)雜地質(zhì)條件時(shí)有更大的適應(yīng)性（如斷層較多、工作面較短、邊緣地帶三角區(qū)、殘余煤柱區(qū)等）。放頂煤開(kāi)采技術(shù)2023/8/555（4）巷道掘進(jìn)率低放頂煤開(kāi)采技術(shù)2023/10/1562、放頂煤工作面的主要缺點(diǎn)（1）煤損多一般情況下，放頂煤開(kāi)采煤炭損失比分層開(kāi)采約多10%以上。主要損失有初采損失、終采損失、端頭損失及開(kāi)采工藝損失。（2）易發(fā)火由于在采空區(qū)丟失的煤炭增加，在回采期間采空區(qū)遺煤有可能自燃發(fā)火，為“一通三防”管理增加了困難。（3）煤塵大在放頂煤工作面中塵源有：機(jī)采割煤、支架操作時(shí)通過(guò)間隙漏煤和放頂煤時(shí)產(chǎn)生的煤塵，三者以放頂煤過(guò)程中產(chǎn)生的煤塵最大。（4）瓦斯易積聚與分層開(kāi)采相比，綜采放頂煤開(kāi)采的產(chǎn)量集中，瓦斯散發(fā)面積大，采空空間高度大，易于積聚瓦斯。放頂煤開(kāi)采技術(shù)2023/8/5562、放頂煤工作面的主要缺點(diǎn)放頂煤開(kāi)采技術(shù)2023/10/157六、提高回收率的措施（一）、影響工作面回收率的因素1．初采損失工作面從切眼開(kāi)始到正常放煤期間的頂煤損失。由兩部分組成：一部分是在工作面離開(kāi)切眼后頂煤不能及時(shí)垮落而丟失的煤，即在頂煤初次垮落步距范圍內(nèi)的頂煤將全部丟失。另一部分為頂煤開(kāi)始垮落而直接頂初次垮落前，頂煤在垮落以后有一部分落在采空區(qū)內(nèi)無(wú)法回收而丟失的煤。2．末采損失當(dāng)綜放工作面結(jié)束時(shí)，為保證工作面頂板的穩(wěn)定，以便給支架及其它設(shè)備的回撤創(chuàng)造良好的工作環(huán)境，在工作面到達(dá)停采線以前，一定距離內(nèi)不進(jìn)行放頂煤作業(yè)，這時(shí)的頂煤將全部丟失。放頂煤開(kāi)采技術(shù)2023/8/557六、提高回收率的措施（一）、影響2023/10/1583．端頭損失端頭損失包括兩部分：一是順槽上方的頂煤無(wú)法回收而丟失；二是工作面兩端的過(guò)渡支架不放煤或少放煤而丟失的頂煤。4．架間損失支架兩個(gè)放煤口之間在放煤過(guò)程中，殘存一部分煤不能放出，這一部分丟失的煤稱為架間損失（或稱脊背損失）。5、放間損失當(dāng)放煤步距選擇不合理，放煤步距過(guò)大或過(guò)小時(shí)，將有一部分頂煤不能被放出，這部分丟失的頂煤稱為放煤步距損失。放頂煤開(kāi)采技術(shù)2023/8/5583．端頭損失放頂煤開(kāi)采技術(shù)2023/10/1596．工藝損失工藝損失是在放煤過(guò)程中由于垮落的直接頂在向下放落過(guò)程中，形成一個(gè)煤矸混合帶，最后，為了減少含矸率，不得不丟失一部分頂煤；或者因?yàn)榉琶喉樞虿划?dāng)，造成矸石提前竄入放煤口上方，而造成一部分頂煤損失。7．底煤損失對(duì)于急傾斜特厚煤層水平分層綜采放頂煤工作面而言，當(dāng)煤層傾角小于60°～70°時(shí)，靠近底板的一部分煤炭將丟失，這種損失稱為底煤損失。放頂煤開(kāi)采技術(shù)2023/8/5596．工藝損失放頂煤開(kāi)采技術(shù)2023/10/1601、選擇合理的分層厚度及分層層數(shù)特厚煤層，當(dāng)其厚度超過(guò)12m時(shí)，一般應(yīng)采用分層綜采放頂煤開(kāi)采，最大不宜超過(guò)15m。當(dāng)煤層中含有厚層夾矸時(shí)，應(yīng)盡可能作為分層綜采放頂煤開(kāi)采某一分層的底板。2、合理布置巷道，減少巷道煤柱。適當(dāng)擴(kuò)大采區(qū)尺寸及工作面間使用小煤柱或無(wú)煤柱開(kāi)采，可以相對(duì)減少煤柱的煤炭損失，是提高采區(qū)回采率的主要措施。3、研究和實(shí)現(xiàn)端頭處的放頂煤。研究、使用可放頂煤過(guò)渡支架和端頭支架可減少工作面端頭頂煤的損失率，提高工作面煤炭回收率。（二）、提高煤炭回采率的主要途徑和措施：放頂煤開(kāi)采技術(shù)2023/8/5601、選擇合理的分層厚度及分層層數(shù)（二）、2023/10/1614、加長(zhǎng)回采工作面長(zhǎng)度及推進(jìn)長(zhǎng)度。

加長(zhǎng)回采工作面長(zhǎng)度可以相對(duì)減少工作面兩端頭頂煤的損失率。加長(zhǎng)工作面走向推進(jìn)長(zhǎng)度可以相對(duì)減少工作面初采和末采時(shí)的頂煤損失率。5、減少初采、末采損失加強(qiáng)初采放頂煤的管理，堅(jiān)持工作面自切眼開(kāi)始或推出開(kāi)切眼后就開(kāi)始放頂煤，減少初采時(shí)的頂煤損失；（提前進(jìn)行松動(dòng)爆破或掘切頂巷）

在保證回撤支架安全的情況下，盡量減少末采期掛網(wǎng)注錨的距離，以減少未采損失；放頂煤開(kāi)采技術(shù)2023/8/5614、加長(zhǎng)回采工作面長(zhǎng)度及推進(jìn)長(zhǎng)度。放頂煤2023/10/1626、選擇合理的放煤工藝。

合理的放煤步距和放煤方式是提高回采率、降低含矸率的重要因素之一。實(shí)踐證明，采用二刀一放的放煤步距是最為合理的；經(jīng)過(guò)多年的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)表明，放煤方式采用多輪順序等量放煤，可使脊背煤損失小，工作面回采率高，含矸率低。放頂煤開(kāi)采技術(shù)2023/8/5626、選擇合理的放煤工藝。放頂煤開(kāi)采技術(shù)2023/10/1637、爆破松動(dòng)頂煤采用打深孔炮爆破松動(dòng)頂煤、三角煤的技術(shù)，能有效地提高頂煤及三角煤的回收率，也相應(yīng)緩解了由于丟棄三角煤造成采空區(qū)浮煤自燃發(fā)火問(wèn)題。8、提高放煤工技術(shù)素質(zhì)

各放頂煤工作面應(yīng)設(shè)專職放煤工，并進(jìn)行專業(yè)技術(shù)培訓(xùn)，使放煤工都能按規(guī)定的放煤步距、放煤方式及見(jiàn)矸原則進(jìn)行操作。放頂煤開(kāi)采技術(shù)2023/8/5637、爆破松動(dòng)頂煤放頂煤開(kāi)采技術(shù)2023/10/164六、提高煤質(zhì)的措施（一）、影響煤質(zhì)的主要因素放頂煤開(kāi)采技術(shù)

1．灰分

灰分主要由內(nèi)在灰分和外在灰分構(gòu)成。內(nèi)在灰分是指煤在成煤過(guò)程中混入的礦物雜質(zhì)；外在灰分是指煤在開(kāi)采、運(yùn)輸、貯存過(guò)程中混入的礦物雜質(zhì)，即矸石。煤質(zhì)管理中主要是針對(duì)外在灰分的管理。

主要影響因素有：煤層中含有夾矸；放頂煤過(guò)程中混入的矸石；煤炭運(yùn)輸過(guò)程中混入雜物。

2．水分

水分主要由內(nèi)在水分和外在水分構(gòu)成。內(nèi)在水分，是吸附在煤顆粒內(nèi)部毛細(xì)孔中的水分；外在水分，是附著在煤顆粒表面的水分。

主要影響因素有：頂?shù)装搴畬拥乃ㄟ^(guò)裂隙進(jìn)入工作面；采空區(qū)灌漿及積水、煤層注水、噴霧灑水、綜合防塵等措施中混入煤炭中的水分。3．發(fā)熱量煤炭中的灰分和水分影響了煤炭的發(fā)熱量。2023/8/564六、提高煤質(zhì)的措施（一）、影響煤2023/10/165（二）、提高煤質(zhì)的主要措施和途徑

降低灰分的主要措施1、優(yōu)化工作面設(shè)計(jì)方案。及時(shí)、準(zhǔn)確掌握地質(zhì)資料，煤層中含有整體夾矸，夾矸厚度較大時(shí)，要求進(jìn)行分層開(kāi)