煤矿开采学_第十一章厚煤层放顶煤开采方法ppt课件

1、煤矿开采方法煤矿开采方法精品课程课件精品课程课件第二篇第二篇 采煤方法采煤方法第十一章第十一章 厚煤层放厚煤层放顶煤采煤法顶煤采煤法第一节第一节 根本特点和类型根本特点和类型一、放顶煤采煤法根本特点一、放顶煤采煤法根本特点 放顶煤采煤法就是在厚煤层中，沿煤层放顶煤采煤法就是在厚煤层中，沿煤层或分段底部布置一个采高或分段底部布置一个采高2 23m3m的的长壁任务面，用综合机械化采煤工艺进长壁任务面，用综合机械化采煤工艺进展回采，利用矿山压力的作用或辅以人展回采，利用矿山压力的作用或辅以人工松动方法使支架上方的顶煤破碎成散工松动方法使支架上方的顶煤破碎成散体后由支架后方或上方放出，并予体后由支架后

2、方或上方放出，并予以回收的一种采煤方法。以回收的一种采煤方法。第一节第一节 根本特点和类型根本特点和类型二、放顶煤采煤法根本类型二、放顶煤采煤法根本类型1 1、一次采全厚放顶煤开采、一次采全厚放顶煤开采普通适用于厚度普通适用于厚度6 612 m 12 m 的煤层。的煤层。 优点：掘进量小，设备少，系统简单，消费集中。优点：掘进量小，设备少，系统简单，消费集中。缺陷：煤质软时，两巷维护困难。缺陷：煤质软时，两巷维护困难。(a)第一节第一节 根本特点和类型根本特点和类型2 2、预采顶分层网下放顶煤开采、预采顶分层网下放顶煤开采优点：由于顶层铺设金属网，可以减少放煤的含矸量。优点：由于顶层铺设金属网

3、，可以减少放煤的含矸量。缺陷：开采顶分层后普通矿山压力减弱，不利于顶煤缺陷：开采顶分层后普通矿山压力减弱，不利于顶煤的破碎，常有大块煤需求人工预裂。的破碎，常有大块煤需求人工预裂。普通适用于普通适用于12m12m 以上、直接顶巩固、瓦斯大的煤层。以上、直接顶巩固、瓦斯大的煤层。(b )第一节第一节 根本特点和类型根本特点和类型3 3、倾斜分层放顶煤开采、倾斜分层放顶煤开采 当煤层超越当煤层超越151520m20m以上时，可将煤层自顶板至底板以上时，可将煤层自顶板至底板分成分成8 812m12m的分段，然后自上而下依次进展放顶的分段，然后自上而下依次进展放顶煤开采。煤开采。普通适用于普通适用于1

4、5m15m以上的缓斜煤层。以上的缓斜煤层。(c)第二节第二节 放顶煤开采的支护设备放顶煤开采的支护设备 一、放顶煤液压支架的特点和性质一、放顶煤液压支架的特点和性质1 1、有液压控制放煤机构、有液压控制放煤机构2 2、有强力可靠的二次破煤性能、有强力可靠的二次破煤性能3 3、有推移后部保送机、清理后部煤的机、有推移后部保送机、清理后部煤的机构构4 4、支架构造必需有较强抗扭和抗侧向内、支架构造必需有较强抗扭和抗侧向内力的功能力的功能5 5、空间大、控顶距较大、顶梁较长、空间大、控顶距较大、顶梁较长6 6、有一定的防漏、防昌才干、有一定的防漏、防昌才干7 7、采高大约在、采高大约在2.52.53

5、.0m3.0m之间之间8 8、有较大拉架力、拉架速度快、带压擦、有较大拉架力、拉架速度快、带压擦顶移架顶移架第二节第二节 放顶煤开采的支护设备放顶煤开采的支护设备二、放顶煤液压架分类二、放顶煤液压架分类1 1、按支架类型：掩护式、支掩式、支撑、按支架类型：掩护式、支掩式、支撑式、简易式。式、简易式。2 2、按窗口位置：高、中、低三种放煤方、按窗口位置：高、中、低三种放煤方式式3 3、按保送机位置：单、双保送机、按保送机位置：单、双保送机放顶煤液压支架：掩护式放顶煤液压支架：掩护式( (单保送机高位单保送机高位放煤、双保送机低位放煤放煤、双保送机低位放煤) )；支掩式；支掩式( (双双输，保送机

6、掩护梁开天窗输，保送机掩护梁开天窗( (插服式，非插插服式，非插服式服式)；支撑式；简易式；支撑式；简易式) )第二节第二节 放顶煤开采的支护设备放顶煤开采的支护设备(1605)11752075(2105)160026002903301450(31254025) 312535509001250140286图 7-3 YFY3000 16/26型 放 顶 煤 液 压 支 架406003560104763014602590(2450)v单保送机高位放顶煤支架单保送机高位放顶煤支架 YFY300016/26第二节第二节 放顶煤开采的支护设备放顶煤开采的支护设备v单保送机高位放顶煤支架单保送机高位放顶

7、煤支架 YFY300016/26特点：特点：v1支架构造简单，采煤机割煤与放煤由一部保支架构造简单，采煤机割煤与放煤由一部保送机运出，端头维护空间小，任务面整体布置与普送机运出，端头维护空间小，任务面整体布置与普通长壁任务面一样，便于维护管理，减少事故发生通长壁任务面一样，便于维护管理，减少事故发生v2支架的长度较短，构造紧凑，稳定性和封锁支架的长度较短，构造紧凑，稳定性和封锁性较好性较好v3掩护梁放煤口尺寸较大，有利于顶煤的放出，掩护梁放煤口尺寸较大，有利于顶煤的放出，但放煤口位置高，丢煤多，采出率较低，煤尘大，但放煤口位置高，丢煤多，采出率较低，煤尘大，支架通风断面较小支架通风断面较小v4

8、由于顶梁短，放煤口位置距煤壁较近，因此由于顶梁短，放煤口位置距煤壁较近，因此对煤层冒放性的要求较高对煤层冒放性的要求较高v5放煤槽在放煤形状时与底座成放煤槽在放煤形状时与底座成35夹角，难夹角，难以到达以到达40v6采放用同一部保送机，不能平行作业，影响采放用同一部保送机，不能平行作业，影响产量的提高产量的提高第二节第二节 放顶煤开采的支护设备放顶煤开采的支护设备v双保送机中位放顶煤支架双保送机中位放顶煤支架1387单位：mm1900-2800212900256712111096543图7-4 FYS3000-19/28型放顶煤支架第二节第二节 放顶煤开采的支护设备放顶煤开采的支护设备v双保送

9、机中位放顶煤支架特点：双保送机中位放顶煤支架特点：v1支架稳定性和密封性好，抗偏载和抗扭才干支架稳定性和密封性好，抗偏载和抗扭才干大，不易损坏大，不易损坏v2放煤口距煤壁远有助于任务面前方顶煤的维放煤口距煤壁远有助于任务面前方顶煤的维护护v3由于采煤和放煤运用两部保送机，可实现采由于采煤和放煤运用两部保送机，可实现采放平行作业，实现高产高效放平行作业，实现高产高效v4放煤口位置较高，丢煤多，采出率较低，煤放煤口位置较高，丢煤多，采出率较低，煤尘较大尘较大v5后保送机放在支架底座上，后部空间有限，后保送机放在支架底座上，后部空间有限，呵斥大块煤经过困难，移架阻力大呵斥大块煤经过困难，移架阻力大v

10、6掩护梁不能摆动，二次破煤才干差掩护梁不能摆动，二次破煤才干差第二节第二节 放顶煤开采的支护设备放顶煤开采的支护设备v双保送机低位放顶煤支架双保送机低位放顶煤支架FZ3000-15/30FZ3000-15/30型放顶煤支架型放顶煤支架871219101165432第二节第二节 放顶煤开采的支护设备放顶煤开采的支护设备v双保送机低位放顶煤支架双保送机低位放顶煤支架 特点：特点：v1由于具有延续的放煤口，放煤效果好，由于具有延续的放煤口，放煤效果好，采出率高采出率高v2顶梁长，放煤口距煤壁远，经顶梁反复顶梁长，放煤口距煤壁远，经顶梁反复支撑，使顶煤充分破碎，对放煤极为有利支撑，使顶煤充分破碎，对放

11、煤极为有利v3后保送机沿底板布置，浮煤容易排出，后保送机沿底板布置，浮煤容易排出，移架轻快，同时尾梁插板可以破碎大块煤，移架轻快，同时尾梁插板可以破碎大块煤，放煤口不易堵塞放煤口不易堵塞v4低位放煤，煤尘小，有利于降尘低位放煤，煤尘小，有利于降尘v5支架的稳定性差支架的稳定性差第二节第二节 放顶煤开采的支护设备放顶煤开采的支护设备v轻型放顶煤液压支架轻型放顶煤液压支架（ ）单摆杆式单铰接式b第二节第二节 放顶煤开采的支护设备放顶煤开采的支护设备v轻型放顶煤液压支架特点：轻型放顶煤液压支架特点：v1 1支架构造简单、紧凑，分量轻，便于拆支架构造简单、紧凑，分量轻，便于拆装运输装运输v2 2支架空

12、间较大，便于清理浮煤和拆装检支架空间较大，便于清理浮煤和拆装检修后部保送机修后部保送机v3 3支架稳定性好，造价低支架稳定性好，造价低v4 4单铰接轻型放顶煤液压支架，具有较高单铰接轻型放顶煤液压支架，具有较高的封锁才干，能较好地处理的封锁才干，能较好地处理“三软煤层和三软煤层和较薄的厚煤层综放开采端面易冒落的问题。较薄的厚煤层综放开采端面易冒落的问题。第二节第二节 放顶煤开采的支护设备放顶煤开采的支护设备v轻型放顶煤液压支架的适用条件：轻型放顶煤液压支架的适用条件：v1 1煤层普氏系数煤层普氏系数f f2.52.5，来压强度，来压强度不大，煤层厚度不大，煤层厚度38m38m，煤层倾角，煤层倾

13、角2525v2 2任务面尺寸较小，断层较多，地任务面尺寸较小，断层较多，地质条件较为复杂的任务面质条件较为复杂的任务面v3 3边角煤或煤柱的开采，厚度不稳边角煤或煤柱的开采，厚度不稳定的煤层，较薄厚煤层定的煤层，较薄厚煤层第三节第三节 放顶煤任务面矿压显现特点放顶煤任务面矿压显现特点及顶煤破碎机理及顶煤破碎机理 一、岩层活动及矿压显现特点放顶煤开采时，由于煤层一次采出厚度的增大，直接顶的垮落高度成倍添加，可达煤层采出厚度的2.02.5倍，其中1.01.2倍范围内的直接顶为不规那么垮落带，而在上位直接顶中那么构成某各暂时性“小构造，其活动可对采场呵斥明显影响。综放采场上方仍可构成稳定的“砌体梁式

14、根本顶构造，如图，但其构成的位置远离采场。 第三节第三节 放顶煤任务面矿压显现特点放顶煤任务面矿压显现特点及顶煤破碎机理及顶煤破碎机理综 采 工 作 面 顶 板 结 构第三节第三节 放顶煤任务面矿压显现特放顶煤任务面矿压显现特点及顶煤破碎机理点及顶煤破碎机理v上位直接顶中可方式上位直接顶中可方式“半拱式小构造，并半拱式小构造，并与其上的与其上的“砌体梁构造相结合，共同构成砌体梁构造相结合，共同构成综放开采覆岩构造的根本方式。综放开采覆岩构造的根本方式。v由于松软顶煤的参与，综放支架阻力通常不由于松软顶煤的参与，综放支架阻力通常不大于分开采的支架阻力。综放根本顶初次来大于分开采的支架阻力。综放根

15、本顶初次来压与分层开采相比步距增大，普通可达压与分层开采相比步距增大，普通可达50m50m以以上；周期来压步距相对减少，约为其初次来上；周期来压步距相对减少，约为其初次来压步距的三分之一。压步距的三分之一。第三节第三节 放顶煤任务面矿压显现特点放顶煤任务面矿压显现特点及顶煤破碎机理及顶煤破碎机理二、顶煤破碎机理二、顶煤破碎机理1 1、综放开采时，实现顶煤的有效破、综放开采时，实现顶煤的有效破碎和顺利放出是放顶煤任务的中心碎和顺利放出是放顶煤任务的中心问题，而顶煤的有效破碎又是顶煤问题，而顶煤的有效破碎又是顶煤顺利放出的前提，同时也是支架选顺利放出的前提，同时也是支架选型不确定放顶煤工艺的根据。

16、型不确定放顶煤工艺的根据。2 2、煤的普氏系数越小，有利于顶煤、煤的普氏系数越小，有利于顶煤的放出；相反，的放出；相反，f f值越大，放煤效果值越大，放煤效果越不理想。普通以为，煤的普氏系越不理想。普通以为，煤的普氏系数数f f3 3的煤层更适宜放顶煤开采。的煤层更适宜放顶煤开采。第三节第三节 放顶煤任务面矿压显现特点放顶煤任务面矿压显现特点及顶煤破碎机理及顶煤破碎机理3 3、顶煤的破碎是支承压力。顶板运动及支架反复支撑共同作、顶煤的破碎是支承压力。顶板运动及支架反复支撑共同作用的结果。用的结果。4 4、支架对顶煤反复支撑的次数、支架对顶煤反复支撑的次数N N与顶梁的长度与顶梁的长度L L及采

17、煤机截深及采煤机截深B B有关，可表示为：有关，可表示为： N N5 5、根据顶煤的变形和破坏开展规律，沿任务面推进方向前将、根据顶煤的变形和破坏开展规律，沿任务面推进方向前将煤划分为四个破坏区，依次为：完好区、破坏开展区、裂煤划分为四个破坏区，依次为：完好区、破坏开展区、裂隙发育区、垮落破碎区。隙发育区、垮落破碎区。 BL第三节第三节 放顶煤任务面矿压显现特点及顶放顶煤任务面矿压显现特点及顶煤破碎机理煤破碎机理ABCD顶板破坏区-完整区ABCD破坏发展区裂隙发育区垮落破碎区第四节第四节 放顶煤采煤工艺放顶煤采煤工艺一、放顶煤综采主要工艺过程一、放顶煤综采主要工艺过程采煤机割煤：破煤和装煤采煤

18、机割煤：破煤和装煤移架：维护端面稳定用前探梁及时支护，后移移架：维护端面稳定用前探梁及时支护，后移架架推移前部保送机：推移时保证保送机弯曲长度推移前部保送机：推移时保证保送机弯曲长度大于大于15m移后保送机：把后保送机移到规定位置移后保送机：把后保送机移到规定位置放顶煤：翻开放煤口放顶煤放煤步距和放煤放顶煤：翻开放煤口放顶煤放煤步距和放煤方式方式 处置碎煤成拱、大块煤堵口、顶煤过硬处置碎煤成拱、大块煤堵口、顶煤过硬 采煤机割煤采煤机割煤移架及时支护移架及时支护推移前部保送推移前部保送机机拉后部保送机拉后部保送机翻开放煤口放顶煤。翻开放煤口放顶煤。第四节第四节 放顶煤采煤工艺放顶煤采煤工艺二、初

19、采和末采放煤工艺二、初采和末采放煤工艺1、初采、初采 目前在大多数综放任务面，目前在大多数综放任务面，推出开切眼后及时放煤，根据采煤推出开切眼后及时放煤，根据采煤任务面顶板的构造和顶煤的性质，任务面顶板的构造和顶煤的性质，为减小初次放顶煤步距，提高初采为减小初次放顶煤步距，提高初采回收率，常采用深孔爆破技术和切回收率，常采用深孔爆破技术和切顶巷技术。顶巷技术。2、末采、末采 在运用放顶煤开采技术初期，在运用放顶煤开采技术初期，通常在任务面终了前通常在任务面终了前20m左右铺双左右铺双层金属网停顿放煤，或使沿底板布层金属网停顿放煤，或使沿底板布置的任务面向上爬至顶板时终了，置的任务面向上爬至顶板

20、时终了，这样呵斥了大量煤炭损失。为此，这样呵斥了大量煤炭损失。为此，近年来在综放开采的实际中普遍减近年来在综放开采的实际中普遍减少了不放煤的范围，普通可提早少了不放煤的范围，普通可提早10m左右停顿放顶煤并铺顶网。左右停顿放顶煤并铺顶网。第四节第四节 放顶煤采煤工艺放顶煤采煤工艺三、放煤步距放煤步距：是指沿任务面推进方向前后两次放煤的间距。大小对放煤的影响如图119所示 放煤过程中不能保证既不混矸又不丢煤，只是控制采出率和混矸率在一定范围内。 放煤步距L=n移架步距B 阅历：L=(0.150.21)h第四节第四节 放顶煤采煤工艺放顶煤采煤工艺第四节第四节 放顶煤采煤工艺放顶煤采煤工艺四、放煤方

21、式四、放煤方式 延续放煤单轮和不延续放煤多延续放煤单轮和不延续放煤多轮，顺序放煤和间隔放煤轮，顺序放煤和间隔放煤单轮顺序放煤：见矸关门单轮顺序放煤：见矸关门 单轮顺序多口单轮顺序多口放煤放煤多轮顺序放煤多轮顺序放煤单轮间隔放煤图单轮间隔放煤图1110第四节第四节 放顶煤采煤工艺放顶煤采煤工艺第四节第四节 放顶煤采煤工艺放顶煤采煤工艺五、端头放煤五、端头放煤 随着任务面保送机和支架的不断改良，使端随着任务面保送机和支架的不断改良，使端头设备布置也不断更新。目前处理端头放煤头设备布置也不断更新。目前处理端头放煤的途径主要有以下三种：的途径主要有以下三种：加大巷道断面尺寸，机头机尾置于巷道中，取加大

22、巷道断面尺寸，机头机尾置于巷道中，取消过渡支架；消过渡支架；运用短机头和短机尾任务面保送机或侧卸式任运用短机头和短机尾任务面保送机或侧卸式任务面保送机；务面保送机；采用带有高位放煤口的端头支架，实现端头及采用带有高位放煤口的端头支架，实现端头及两巷放顶煤。两巷放顶煤。第五节第五节 厚煤层放顶煤采煤法技术厚煤层放顶煤采煤法技术开展展望开展展望 一、综放开采的技术经济优势一、综放开采的技术经济优势 近年来综放开采之所以成为我国高近年来综放开采之所以成为我国高产高效矿井建立的重要技术途径，是由产高效矿井建立的重要技术途径，是由于这种采煤方法不但符合我国国情于这种采煤方法不但符合我国国情( (厚煤厚煤

23、层产量占煤炭总量的层产量占煤炭总量的41%)41%)，而且较厚煤，而且较厚煤层分层开采和单一煤层综采有明显的技层分层开采和单一煤层综采有明显的技术和经济优势术和经济优势1 1、顺应性强、顺应性强 综放开采实现了缓倾斜特综放开采实现了缓倾斜特厚煤层的一次采全厚开采和急倾斜特厚厚煤层的一次采全厚开采和急倾斜特厚煤层的程度分段开采，对地质条件的顺煤层的程度分段开采，对地质条件的顺应性较分层综采和单一煤层综采更强。应性较分层综采和单一煤层综采更强。顺应于煤层厚度变化大、顶底板起伏不顺应于煤层厚度变化大、顶底板起伏不平、断层构造多以及其他地质条件变化平、断层构造多以及其他地质条件变化的不稳定煤层。的不稳

24、定煤层。第五节第五节 厚煤层放顶煤采煤法技术厚煤层放顶煤采煤法技术开展展望开展展望2 2、产量高、产量高 综放开采一次开采厚度大幅度添加，煤层开采强综放开采一次开采厚度大幅度添加，煤层开采强度加大，实现了垂直集中消费，而且低位放项煤支架任务面度加大，实现了垂直集中消费，而且低位放项煤支架任务面有两个出煤点，在同样任务面长度和任务面推进速度的情况有两个出煤点，在同样任务面长度和任务面推进速度的情况下，综放开采较分层综采和单一煤层综采任务面的单产可以下，综放开采较分层综采和单一煤层综采任务面的单产可以成倍地增长举例。成倍地增长举例。3 3、本钱低、本钱低 综放开采较分层综采的巷道掘进率低，任务面寿

25、综放开采较分层综采的巷道掘进率低，任务面寿命长，搬家次数少，有利于接续，吨煤设备投入费用少；任命长，搬家次数少，有利于接续，吨煤设备投入费用少；任务面资料、电力耗费少；因此任务面直接本钱大大降低。综务面资料、电力耗费少；因此任务面直接本钱大大降低。综放开采的吨煤本钱可比分层综采的本钱降低放开采的吨煤本钱可比分层综采的本钱降低1010元元/t/t以上，因以上，因此矿井的经济效益可以明显提高。此矿井的经济效益可以明显提高。第五节第五节 厚煤层放顶煤采煤法技术厚煤层放顶煤采煤法技术开展展望开展展望二、主要存在的技术问题1、煤炭采出率低 工艺、初末采、端头、巷顶煤、煤柱等损失。2、放顶煤开采瓦斯积聚问

26、题 绝对瓦斯量、采空区瓦斯3、放顶煤开采发火问题 均压、注氮、灌浆4、放顶煤开采煤尘问题 割煤、放煤、漏煤 综合防尘注水、各种喷雾 第五节第五节 厚煤层放顶煤采煤法技术厚煤层放顶煤采煤法技术开展展望开展展望v三、开采技术条件与措施三、开采技术条件与措施第五节第五节 厚煤层放顶煤采煤法技术厚煤层放顶煤采煤法技术开展展望开展展望第五节第五节 厚煤层放顶煤采煤法技术厚煤层放顶煤采煤法技术开展展望开展展望v2 2、任务面长度及推进长度、任务面长度及推进长度v 放顶煤任务面的支承压力和顶板的运动是顶放顶煤任务面的支承压力和顶板的运动是顶煤破碎的主要力源，任务面长度过短和过长都不利煤破碎的主要力源，任务面

27、长度过短和过长都不利于顶煤的破碎，任务面普通确定在于顶煤的破碎，任务面普通确定在80m80m任务面任务面200m200m。v 综采放顶煤任务面延续推进长度确实定，应综采放顶煤任务面延续推进长度确实定，应思索地质条件、任务面搬迁、任务面初末采的损失、思索地质条件、任务面搬迁、任务面初末采的损失、自然发火等要素的影响，因此综采放顶煤任务面的自然发火等要素的影响，因此综采放顶煤任务面的延续推进长度普通不宜小于延续推进长度普通不宜小于8008001000m1000m， 兖州矿区兖州矿区综采放顶煤任务面的延续推进长度多在综采放顶煤任务面的延续推进长度多在2000m2000m左右。左右。第五节第五节 厚煤层放顶煤采煤法技术厚煤层放顶煤采煤法技术开展展望开展展望3 3、适用条件、适用条件1 1煤层厚度煤层厚度 一次采出的煤层厚度以一次采出的煤层厚度以6 68m8m为佳。预采顶