第七章 长壁放顶煤采煤法

1、授 课 人：潘 卫 东共九十二页第七章. 长壁放顶煤采煤(ci mi)法第一篇：共九十二页矿业工程系采矿工程专业(zhuny)办公室：综合楼313联系电话： 010-6233 9153 136 2128 9083 （移动飞信）其他联系方式：Email: 共九十二页第一节、放顶煤采煤法分类第二节、放顶煤开采的支护设备(shbi) 第三节、综放开采的顶煤冒放性、放出规律第四节、长壁放顶煤工作面工艺参数及过程第五节、放顶煤采煤法的评价及适用条件第七章.长壁放顶煤采煤(ci mi)法共九十二页1.放顶煤开采工作面的矿压显现规律与普通综采工作面有何不同？2.说明放煤方式和放煤步距的种类。3.简述放顶煤采

2、煤方法的主要优缺点及适用(shyng)条件。4. 影响顶煤冒放性的因素有哪些。带着问题(wnt)来学习：共九十二页第一节、放顶煤采煤法分类第二节、放顶煤开采的支护(zh h)设备 第三节、综放开采的顶煤冒放性、放出规律第四节、长壁放顶煤工作面工艺参数及过程第五节、放顶煤采煤法的评价及适用条件第七章.长壁放顶煤采煤(ci mi)法共九十二页一、长壁放顶煤采煤(ci mi)法 概念：开采缓斜厚煤层时，先采出煤层底部长壁工作面的煤，随即放采上部顶煤的采煤方法。 综采放顶煤采煤法:在厚煤层中，沿煤层（或分段）底部布置一个采高23m的长壁工作面，用综合机械化采煤工艺进行回采，利用矿山压力的作用或辅以人工

3、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，并予以回收的一种采煤方法。第一节、放顶煤采煤(ci mi)法分类共九十二页共九十二页2022/7/199综放工艺实质： 沿煤层(或分段)底部首先采出一个分层厚度，分层上方的顶煤靠矿山压力的作用破碎成散体状态，然后靠重力落煤，通过支架放煤口放出，人为控制顶煤开采的一种采煤方法。综合机械化放顶煤工艺流程为： 采煤机割煤拉移支架推移前部刮板输送机操纵(cozng)支架尾梁收缩插板放煤拉移后部刮板输送机，放出的顶煤经过后部刮板输送机运出工作面。共九十二页2022/7/19101-采煤机；2-前部输送机；3-放顶煤液压架；4-后部(hu b)

4、输送机；5-平巷胶带输送机6-配电设备；7-安全绞车；8-泵站；9-放煤窗口；10-转载破碎机A不充分破碎煤体；B较充分破碎煤体；C待放出煤体图 综采(zn ci)放顶煤工作面设备布置共九十二页2022/7/1911放顶煤采煤工艺(gngy)基本特点：1）采面采煤：同综采、普采、炮采。2）增加了放顶煤工艺。3）采煤循环 完成采、放全部(qunb)工序过程。采放比：采煤高度和放煤高度的比值。安全规程规定不能超过 1：3。 共九十二页krHrH共九十二页2022/7/1913放顶煤工艺原理依据：放矿学中的椭球体理论； 散体介质流理论。设计应用首先是建立在顶煤具有一定的可放性和放顶煤开采技术条件可行

5、性其次合理选择放顶煤支架形式，优化放煤工艺参数，配套(pi to)完善安全技术措施实现工作面高产、高效和高采出率，以达到少投入、多产出之目的，同时最大限度地减少资源浪费。共九十二页放矿椭球体理论(lln)：共九十二页(a) t=18.542s(b) t=23.996s(c) t=29.449s(1) 顶煤和矸石(gnsh)流动过程及状态共九十二页王家(wn ji)臣教授：散体介质流理论共九十二页2022/7/1917放顶煤的基本参数：放煤方式、放煤步距和采放比等。放煤方式：指沿工作面依次放煤的循序方法；放煤步距：指工作面沿走向每推进一到几个采煤机割煤小循环(xnhun)后，而进行的一次放煤大循

6、环(xnhun)步距；采放比：指采煤机截割高度与放落顶煤厚度之比。共九十二页2022/7/1918综合机械化放顶煤工艺根据放顶煤支架形式不同，主要有高位(o wi)、中位和低位3种形式。 高位即在支架主顶梁开天窗放煤，中位即在支架掩护梁开窗放煤，低位即在支架尾梁安设插板，通过摆动尾梁和伸缩插板放煤，根据放煤方式的不同，分为单轮循序放煤、单轮循序折返式放煤、双轮放煤及多轮放煤等；根据放煤步距的不同，分为一采一放、两采一放和多采一放等方式。 一采一放即采煤机进一刀进行一个放煤循环，两采一放即采煤机进两刀进行一个放煤循环。共九十二页2022/7/1919二、放顶煤采煤(ci mi)的基本类型 根据厚

7、煤层(micng)赋存和采放次数及是否分层，分为1、一次采全厚放顶煤开采2、预采顶分层网下放顶煤开采3、倾斜分层放顶煤开采 4、预采中分层网下放顶煤开采共九十二页2022/7/19201、 一次采全厚放顶煤采煤法特点：沿煤层底板布置工作面，一次采放出煤层全部厚度。参数(cnsh)：1）采面采高：M=h1=2.03.0m； 2）放顶煤高度： h2= (1-3) h1适用：应用最广泛， M 4.5m ，M 12 14m优点：掘进(jujn)量小，设备少，系统简单，生产集中。缺点：煤质软时，两巷维护困难。共九十二页2022/7/1921 实例(shl)：平一矿M=7 8m， ， 煤f=1.5 1.8

8、,发火期4 6个月, 低沼矿。直接顶：3 5m泥岩，基本顶：18.5m中粒砂岩。底板： 1.86m泥岩。采面设备： MXA 300/3.5 采煤机一台；SGZ 730/320 双中心(zhngxn)链刮板机，一台；VHP 732 型支架（波兰）。共九十二页2022/7/1922机巷设备：DSG 150型胶带机，一台；DZZ 730/160桥式转载机，一台；LPS1000型破碎机，一台。风巷设备：MRB型卧式液压泵；X11RX型浮化液箱；KSGZY 500/6移动(ydng)变电站；DQZBH 3000/1140型真空启动器；DKZB 400/1140型真空馈电开关。 实例(shl)：平一矿共九

9、十二页2022/7/1923二、放顶煤采煤(ci mi)法基本类型2、预采顶分层网下放(xifng)顶煤开采特点：（1）顶层，23m，只采不放；铺网。（2）下层采面：采、放。优点：由于顶层铺设金属网，可以减少放煤的含矸量。缺点：开采顶分层后一般矿山压力减弱，不利于顶煤的破碎，常有大块煤需要人工预裂。适用：厚度12m以上、直接顶坚硬、瓦斯大的煤层。共九十二页2022/7/1924特厚煤层多次（倾斜分层）放顶煤特点：将厚煤层分为若干分层，H1 = H2 大于68 m ，一般10 m ； 自上而下(z shn r xi)依次回采各分层，采放； 以下各分层均采、放；工艺 多用综放。 适用：M 12m例

10、如：南斯拉夫维林基矿开采了厚80150 m的褐煤 我国石炭井矿区开采厚20m以上的煤层 共九十二页2022/7/19254、 缓倾斜特厚煤层预采中分层放顶煤采煤(ci mi)法；中分层布置采面：采中分层，该面上部顶煤冒落，不放，堆积于采空区。下分层采面：采底层煤，放顶煤。 问题：煤层松碎易发火。适用：8 12m煤层。二、放顶煤采煤法基本(jbn)类型共九十二页2022/7/19265、急倾斜(qngxi)煤层水平分段放顶煤采煤法二、放顶煤采煤(ci mi)法基本类型共九十二页2022/7/1927按采煤工艺分：炮采放顶煤开采普采放顶煤开采综采(zn ci)放顶煤开采 重型液压支架放顶煤综采轻型

11、支架放顶煤（1）滑移顶梁液压支架铺顶网（2）悬移顶梁液压支架（3）组合顶梁液压支架（4）单体(dn t)液压支柱配型钢梁铺顶网（1）高位开天窗放煤支架（2）中位开天窗放煤支架（3）低位插板式放煤支架二、放顶煤采煤法基本类型共九十二页2022/7/1928 按放顶煤面输送机数目，分：单输送机双输送机 按综采放顶煤液压支架放煤囗及位置(wi zhi)，分：高位放顶煤液压支架；中位放顶煤液压支架；低位放顶煤液压支架二、放顶煤采煤法基本(jbn)类型共九十二页第一节、放顶煤采煤法分类第二节、放顶煤开采的支护设备 第三节、综放开采的顶煤冒放性、放出规律第四节、长壁放顶煤工作面工艺参数及过程(guchng

12、)第五节、放顶煤采煤法的评价及适用条件第七章.长壁放顶煤采煤(ci mi)法共九十二页2022/7/1930第二节 放顶煤开采的支护(zh h)设备 一、放顶煤液压支架的特点和性质1、有液压控制放煤机构2、有强力可靠的二次破煤性能3、有推移后部输送机、清理(qngl)后部煤的机构4、支架结构必须有较强抗扭和抗侧向力的功能5、空间大、控顶距较大、顶梁较长6、有一定的防漏、防冒能力7、采高大概在2.53.0m之间8、有较大拉架力、拉架速度快、带压擦顶移架共九十二页2022/7/1931二、放顶煤液压架分类1、按支架(zhji)类型：掩护式、支撑掩护式、支撑式、简易式。2、按窗口位置：高、中、低三种

13、放煤方式3、按输送机位置：单、双输送机放顶煤液压支架：掩护式(单输送机高位放煤、双输送机低位放煤)；支掩式(双输，输送机掩护梁开天窗(插服式，非插服式)；支撑式；简易式第二节 放顶煤开采的支护(zh h)设备 共九十二页2022/7/1932单输送机高位(o wi)放顶煤支架 YFY300016/26天窗：掩护(ynh)梁上方；高位放顶煤单输送机液压支架（平顶山、辽源、潞安）煤尘大、采放不能平行作业、回收率低第二节 放顶煤开采的支护设备 共九十二页2022/7/1933单输送机高位放顶煤支架 YFY300016/26特点(tdin)（1）支架结构简单，采煤机割煤与放煤由一部输送机运出，端头维护

14、空间小，工作面整体布置与普通长壁工作面相同，便于维护管理，减少事故发生；（2）支架的长度较短、结构紧凑，稳定性和封闭性较好；（3）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，支架通风断面较小；（4）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；（5）放煤槽在放煤状态时与底座成35夹角，难以达到40；（6）采放用同一部输送机，不能平行作业，影响产量的提高。第二节 放顶煤开采的支护(zh h)设备 共九十二页2022/7/1934共九十二页2022/7/1935双输送机中位放顶煤支架(zhji)天窗：掩护(ynh)梁部；后溜位于底座上；中位放

15、顶煤双输送机液压支架（阳泉、乌鲁木齐、抚顺）第二节 放顶煤开采的支护设备 共九十二页2022/7/1936共九十二页2022/7/1937双输送机中位放顶煤支架特点1）支架稳定性和密封性好，抗偏载和抗扭能力大，不易损坏；2）放煤口距煤壁远有助于工作面前方顶煤的维护；3）由于采煤和放煤使用两部输送机，可实现采放平行作业，实现高产高效；4）放煤口位置较高，丢煤多，采出率较低，煤尘较大；5）后输送机放在支架底座上，后部空间有限，造成大块煤通过困难(kn nn)，移架阻力大；6）掩护梁不能摆动，二次破煤能力差第二节 放顶煤开采(kici)的支护设备 共九十二页2022/7/1938双输送机低位放顶煤支

16、架(zhji)（ZFS5200-17/32型放顶煤支架）低位放顶煤双输送机液压支架(zhji)（兖州、鹤壁、晋城）后输送机铺在底板上，煤尘小，有发展前景第二节 放顶煤开采的支护设备 共九十二页2022/7/1939共九十二页2022/7/1940双输送机低位放顶煤支架特点1）由于具有连续的放煤口，放煤效果好，采出率高；2）顶梁长，放煤口距煤壁远，经顶梁反复支撑，使顶煤充分(chngfn)破碎，对放煤极为有利；3）后输送机沿底板布置，浮煤容易排出，移架轻快，同时尾梁插板可以破碎大块煤，放煤口不易堵塞；4）低位放煤，煤尘小，有利于降尘；5）支架的稳定性差。第二节 放顶煤开采的支护(zh h)设备

17、共九十二页2022/7/1941放顶煤液压支架(zhji)类型共九十二页2022/7/1942共九十二页2022/7/1943简易(jiny)放顶煤支护设备 简易放顶煤支护手段：滑移顶梁液压支架(zhji)；悬移顶梁支架；组合顶梁支架单体液压支柱配型钢梁铺顶网单体液压支柱配十字绞接顶梁铺顶网 共九十二页2022/7/19441）滑移顶梁(dn lin)液压支架滑移顶梁液压支架，介于单体(dn t)液压支柱和液压支架之间的过渡架型；共九十二页2022/7/19452）悬移顶梁(dn lin)液压支架特点：两根顶梁横向排列，由两组挠性四连杆滑块机构横向连接(linji)。移架时，一根梁支撑，一根悬

18、挂在支撑顶梁上，前移。稳定性好，长度短，承载力大。适应性强，体积小，重量轻，移动方便。共九十二页2022/7/1946共九十二页2022/7/1947共九十二页2022/7/1948共九十二页2022/7/19493）组合顶梁(dn lin)液压支架特点：支架通过托梁使顶梁连为整体。移架时，支柱可全部同时提起，移架速度(sd)快。不铺顶网，不剪网，适应性强，下井安装方便。共九十二页2022/7/1950共九十二页2022/7/1951第二节 放顶煤开采的支护(zh h)设备轻型(qn xn)放顶煤液压支架共九十二页2022/7/1952共九十二页2022/7/1953共九十二页2022/7/1

19、954共九十二页2022/7/1955第二节 放顶煤开采(kici)的支护设备轻型放顶煤液压支架特点：（1）支架结构简单、紧凑，重量轻，便于拆装运输（2）支架空间较大，便于清理浮煤和拆装检修后部输送机（3）支架稳定性好，造价低（4）单铰接轻型放顶煤液压支架，具有较高的封闭能力，能较好地解决“三软”煤层和较薄的厚煤层综放开采端面(dunmin)易冒落的问题。共九十二页2022/7/1956第二节 放顶煤开采(kici)的支护设备轻型放顶煤液压支架的适用(shyng)条件：（1）煤层普氏系数f2.5，来压强度不大，煤层厚度38m，煤层倾角25;（2）工作面尺寸较小，断层较多，地质条件较为复杂的工作

20、面;（3）边角煤或煤柱的开采，厚度不稳定的煤层，较薄厚煤层共九十二页第一节、放顶煤采煤法分类第二节、放顶煤开采的支护设备 第三节、综放开采的顶煤冒放性、放出(fn ch)规律第四节、长壁放顶煤工作面工艺参数及过程第五节、放顶煤采煤法的评价及适用条件第七章.长壁放顶煤采煤(ci mi)法共九十二页 第三节 顶煤冒放性、放出规律(gul)及矿压显现规律(gul) 一、顶煤冒放性的影响因素 1）煤体强度 2）夹石层厚度和强度 3）节理(jil)裂隙发育程度4）煤层赋存深度 5）煤层顶底板条件 6）放采高度比 共九十二页顶煤冒放性的影响(yngxing)因素共九十二页二 顶煤冒放性评价(pngji)指

21、标体系 项 目权重排序权值范围煤层硬度10.250.38节理裂隙发育程度20.150.36赋存深度30.150.30比煤硬夹石层厚度40.070.15采放高度比50.07 0.14直接顶充填程度60.040.06 基本顶级别70.020.04共九十二页三放矿理论与顶煤放出(fn ch)规律2b1=(0.250.3)H共九十二页 固定(gdng)帮对放出椭球体的影响 椭球体理论的应用H直接顶与煤层(micng)厚度之和；h放煤高度；h1机采高；L放煤口中心与固定帮的水平距离；顶煤冒落角；偏转角共九十二页放顶煤开采顶煤位移的特点(tdin) 顶煤硬度与始动点，顶煤硬度与可放位置，放煤与顶煤移动角，

22、顶煤高度与位移，位移过程共九十二页四 放顶煤工作面矿压显现(xinxin)规律 1）矿压显现(xinxin)变弱，来压不明显，应力集中系数变小，支撑压力影响范围变大；2）端部顶煤易破碎冒落；3）支架工作阻力不高，前柱阻力一般大于后柱。共九十二页共九十二页共九十二页第三节 放顶煤工艺参数(cnsh)及过程共九十二页放顶煤工艺(gngy)参数放煤方式：多轮、单轮、顺序、间隔。放煤步距：一采一放、两采一放、三采一放。采放比：规定小于1：3，中硬以下煤1：12.4，中硬以上煤1:11.7。采出率：减少初采损失(snsh)、端头损失(snsh)、放煤工艺损失(snsh)、区段煤柱损失(snsh)，共九十

23、二页放煤步距间损失(snsh)共九十二页循环(xnhun)放煤步距共九十二页放煤步距的合理(hl)选择共九十二页放煤方式(fngsh):单轮顺序共九十二页放煤方式(fngsh):多轮顺序共九十二页放煤方式(fngsh):单轮间隔共九十二页放顶煤损失(snsh)构成共九十二页提高(t go)放顶煤采出率研究共九十二页区段(q dun)巷道跨巷布置共九十二页回采(huci)率与含矸率之间的关系共九十二页第四节 放顶煤开采的评价及适用(shyng)条件 一，优点：1）高产高效，单产和工效提高80100%； 2）巷道掘进率低，是分层开采的1/31/2；3）工作面搬家次数少；4）减少(jinsho)材料

24、和工资支出；5）对煤层地质和赋存条件适应性好；6）可实现急倾斜厚煤层机械化开采。 共九十二页放顶煤开采的优缺点及适用(shyng)条件 二，缺点：1）煤损多；2）易发生(fshng)自然发火；3）煤尘大；4）瓦斯易聚集;5) 沿底巷道维护困难。 共九十二页三，适用条件：（1）煤层厚度以510m为佳。煤层平均厚度小于4m时严禁放顶煤；采放比应控制在13以内，厚度变异系数大的煤层。（2） 煤的硬度系数一般应小于3。（3） 煤层埋深不宜小于100m。（4） 硬夹石层厚度不宜超过0.4m，顶煤中夹石层厚度占煤层厚度的比例也不宜超过1015。煤层节理裂隙(li x)发育。共九十二页三，适用条件(tioj

25、in)：（5） 直接顶冒落高度不宜小于煤层厚度的1.01.2倍，基本顶悬露面积不宜过大。（6） 综放采煤方法在缓（倾）斜和中斜煤层中均可采用，单体液压支柱放顶煤的煤层倾角应小于30，急（倾）斜特厚煤层。（7）自然发火期较长，瓦斯含量一般，水文地质条件不复杂，无煤（岩）与瓦斯（二氧化碳）突出危险的煤层区域。共九十二页1.放顶煤开采工作面的矿压显现规律与普通综采工作面有何不同？2.说明放煤方式和放煤步距的种类。3.简述放顶煤采煤(ci mi)方法的主要优缺点及适用条件。4. 影响顶煤冒放性的因素有哪些。思考题：共九十二页1. 放顶煤开采工作面的矿压显现规律与普通综采(zn ci)工作面有何不同？思

26、考题：答案：（1）矿压显现(xinxin)变弱，来压不明显，应力集中系数变小，支撑压力影响范围变大；（2）端部顶煤易破碎冒落；（3）支架工作阻力不高，前柱阻力一般大于后柱。共九十二页2.说明(shumng)放煤方式和放煤步距的种类。思考题：答案：放煤方式(fngsh)：多轮、单轮、顺序、间隔。放煤步距：一采一放、两采一放、三采一放。共九十二页3.简述放顶煤采煤方法(fngf)的主要优缺点及适用条件。思考题：答案：一、优点：1）高产高效，单产和工效提高80100%； 2）巷道掘进率低，是分层开采的1/31/2；3）工作面搬家次数少；4）减少材料和工资支出(zhch)；5）对煤层地质和赋存条件适应性好；6）可实现急倾斜厚煤层机械化开采。共九十二页3.简述放顶煤采煤方法的主要(zhyo)优缺点及适用条件。思考题：答案：二、缺点(qudin)：1）煤损多；2）易发生自然发火；3）煤尘大；4）瓦斯易聚集;5) 沿底巷道维护困难。 共九十二页3.简述放顶煤采煤方法(fngf)的