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煤矿开采方法

精品课程课件

第二篇采煤方法

第十一章厚煤层放顶煤采煤法煤矿开采方法精品课程课件第1页第一节基本特点和类型一、放顶煤采煤法基本特点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2～3m长壁工作面，用综合机械化采煤工艺进行回采，利用矿山压力作用或辅以人工松动方法使支架上方顶煤破碎成散体后由支架后方（或上方）放出，并给予回收一个采煤方法。煤矿开采方法精品课程课件第2页第一节基本特点和类型二、放顶煤采煤法基本类型1、一次采全厚放顶煤开采普通适合用于厚度6～12m煤层。优点：掘进量小，设备少，系统简单，生产集中。缺点：煤质软时，两巷维护困难。煤矿开采方法精品课程课件第3页第一节基本特点和类型2、预采顶分层网下放顶煤开采优点：因为顶层铺设金属网，能够降低放煤含矸量。缺点：开采顶分层后普通矿山压力减弱，不利于顶煤破碎，常有大块煤需要人工预裂。普通适合用于12m

以上、直接顶坚硬、瓦斯大煤层。煤矿开采方法精品课程课件第4页第一节基本特点和类型3、倾斜分层放顶煤开采当煤层超出15～20m以上时，可将煤层自顶板至底板分成8～12m分段，然后自上而下依次进行放顶煤开采。普通适合用于15m以上缓斜煤层。煤矿开采方法精品课程课件第5页第二节放顶煤开采支护设备

一、放顶煤液压支架特点和性质1、有液压控制放煤机构2、有强力可靠二次破煤性能3、有推移后部输送机、清理后部煤机构4、支架结构必须有较强抗扭和抗侧向内力功效5、空间大、控顶距较大、顶梁较长6、有一定防漏、防昌能力7、采高大约在2.5～3.0m之间8、有较大拉架力、拉架速度快、带压擦顶移架煤矿开采方法精品课程课件第6页第二节放顶煤开采支护设备二、放顶煤液压架分类1、按支架类型：掩护式、支掩式、支撑式、简易式。2、按窗口位置：高、中、低三种放煤方式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)煤矿开采方法精品课程课件第7页第二节放顶煤开采支护设备单输送机高位放顶煤支架YFY3000—16/26煤矿开采方法精品课程课件第8页第二节放顶煤开采支护设备单输送机高位放顶煤支架YFY3000—16/26特点：（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，降低事故发生（2）支架长度较短，结构紧凑，稳定性和封闭性很好（3）掩护梁放煤口尺寸较大，有利于顶煤放出，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）因为顶梁短，放煤口位置距煤壁较近，所以对煤层冒放性要求较高（5）放煤槽在放煤状态时与底座成35°夹角，难以到达40°（6）采放用同一部输送机，不能平行作业，影响产量提升煤矿开采方法精品课程课件第9页第二节放顶煤开采支护设备双输送机中位放顶煤支架煤矿开采方法精品课程课件第10页第二节放顶煤开采支护设备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）放煤口距煤壁远有利于工作面前方顶煤维护（3）因为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，造成大块煤经过困难，移架阻力大（6）掩护梁不能摆动，二次破煤能力差煤矿开采方法精品课程课件第11页第二节放顶煤开采支护设备双输送机低位放顶煤支架（FZ3000-15/30型放顶煤支架）煤矿开采方法精品课程课件第12页第二节放顶煤开采支护设备双输送机低位放顶煤支架特点：（1）因为含有连续放煤口，放煤效果好，采出率高（2）顶梁长，放煤口距煤壁远，经顶梁重复支撑，使顶煤充分破碎，对放煤极为有利（3）后输送机沿底板布置，浮煤轻易排出，移架轻快，同时尾梁插板能够破碎大块煤，放煤口不易堵塞（4）低位放煤，煤尘小，有利于降尘（5）支架稳定性差煤矿开采方法精品课程课件第13页第二节放顶煤开采支护设备轻型放顶煤液压支架煤矿开采方法精品课程课件第14页第二节放顶煤开采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，含有较高封闭能力，能很好地处理“三软”煤层和较薄厚煤层综放开采端面易冒落问题。煤矿开采方法精品课程课件第15页第二节放顶煤开采支护设备轻型放顶煤液压支架适用条件：（1）煤层普氏系数f＜2.5，来压强度不大，煤层厚度3~8m，煤层倾角＜25°（2）工作面尺寸较小，断层较多，地质条件较为复杂工作面（3）边角煤或煤柱开采，厚度不稳定煤层，较薄厚煤层煤矿开采方法精品课程课件第16页第三节放顶煤工作面矿压显现特点及顶煤破碎机理

一、岩层活动及矿压显现特点放顶煤开采时，因为煤层一次采出厚度增大，直接顶垮落高度成倍增加，可达煤层采出厚度2.0～2.5倍，其中1.0～1.2倍范围内直接顶为不规则垮落带，而在上位直接顶中则形成某各暂时性“小结构”，其活动可对采场造成显著影响。综放采场上方仍可形成稳定“砌体梁”式基本顶结构，如图，但其形成位置远离采场。

煤矿开采方法精品课程课件第17页第三节放顶煤工作面矿压显现特点及顶煤破碎机理煤矿开采方法精品课程课件第18页第三节放顶煤工作面矿压显现特点及顶煤破碎机理上位直接顶中可形式“半拱”式小结构，并与其上“砌体梁”结构相结合，共同组成综放开采覆岩结构基本形式。因为松软顶煤参加，综放支架阻力通常小于分开采支架阻力。综放基本顶首次来压与分层开采相比步距增大，普通可达50m以上；周期来压步距相对降低，约为其首次来压步距三分之一。煤矿开采方法精品课程课件第19页第三节放顶煤工作面矿压显现特点及顶煤破碎机理二、顶煤破碎机理1、综放开采时，实现顶煤有效破碎和顺利放出是放顶煤工作关键问题，而顶煤有效破碎又是顶煤顺利放出前提，同时也是支架选型不确定放顶煤工艺依据。2、煤普氏系数越小，有利于顶煤放出；相反，f值越大，放煤效果越不理想。普通认为，煤普氏系数f〈3煤层更适合放顶煤开采。煤矿开采方法精品课程课件第20页第三节放顶煤工作面矿压显现特点及顶煤破碎机理3、顶煤破碎是支承压力。顶板运动及支架重复支撑共同作用结果。4、支架对顶煤重复支撑次数N与顶梁长度L及采煤机截深B相关，可表示为：N5、依据顶煤变形和破坏发展规律，沿工作面推进方向前将煤划分为四个破坏区，依次为：完整区、破坏发展区、裂隙发育区、垮落破碎区。

煤矿开采方法精品课程课件第21页第三节放顶煤工作面矿压显现特点及顶煤破碎机理煤矿开采方法精品课程课件第22页第四节放顶煤采煤工艺一、放顶煤综采主要工艺过程采煤机割煤：破煤和装煤移架：维护端面稳定用前探梁及时支护，后移架推移前部输送机：推移时确保输送机弯曲长度大于15m移后输送机：把后输送机移到要求位置放顶煤：打开放煤口放顶煤（放煤步距和放煤方式）处理碎煤成拱、大块煤堵口、顶煤过硬采煤机割煤→移架及时支护→推移前部输送机→拉后部输送机→打开放煤口放顶煤。煤矿开采方法精品课程课件第23页第四节放顶煤采煤工艺二、初采和末采放煤工艺1、初采当前在大多数综放工作面，推出开切眼后及时放煤，依据采煤工作面顶板结构和顶煤性质，为减小首次放顶煤步距，提升初采回收率，常采取深孔爆破技术和切顶巷技术。2、末采在应用放顶煤开采技术早期，通常在工作面结束前20m左右铺双层金属网停顿放煤，或使沿底板布置工作面向上爬至顶板时结束，这么造成了大量煤炭损失。为此，近年来在综放开采实践中普遍缩小了不放煤范围，普通可提前10m左右停顿放顶煤并铺顶网。煤矿开采方法精品课程课件第24页第四节放顶煤采煤工艺三、放煤步距放煤步距：是指沿工作面推进方向前后两次放煤间距。大小对放煤影响如图11—9所表示放煤过程中不能确保既不混矸又不丢煤，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经验：L=(0.15～0.21)h煤矿开采方法精品课程课件第25页第四节放顶煤采煤工艺煤矿开采方法精品课程课件第26页第四节放顶煤采煤工艺四、放煤方式连续放煤（单轮）和不连续放煤（多轮），次序放煤和间隔放煤单轮次序放煤：见矸关门单轮次序多口放煤多轮次序放煤单轮间隔放煤（图11—10）煤矿开采方法精品课程课件第27页第四节放顶煤采煤工艺煤矿开采方法精品课程课件第28页第四节放顶煤采煤工艺五、端头放煤

伴随工作面输送机和支架不停改进，使端头设备布置也不停更新。当前处理端头放煤路径主要有以下三种：加大巷道断面尺寸，机头机尾置于巷道中，取消过渡支架；使用短机头和短机尾工作面输送机或侧卸式工作面输送机；采取带有高位放煤口端头支架，实现端头及两巷放顶煤。煤矿开采方法精品课程课件第29页第五节厚煤层放顶煤采煤法技术

发展展望

一、综放开采技术经济优势

近年来综放开采之所以成为我国高产高效矿井建设主要技术路径，是因为这种采煤方法不但符合我国国情(厚煤层产量占煤炭总量41%)，而且较厚煤层分层开采和单一煤层综采有显著技术和经济优势1、适应性强综放开采实现了缓倾斜特厚煤层一次采全厚开采和急倾斜特厚煤层水平分段开采，对地质条件适应性较分层综采和单一煤层综采更强。适应于煤层厚度改变大、顶底板起伏不平、断层结构多以及其它地质条件改变不稳定煤层。煤矿开采方法精品课程课件第30页第五节厚煤层放顶煤采煤法技术

发展展望2、产量高综放开采一次开采厚度大幅度增加，煤层开采强度加大，实现了垂直集中生产，而且低位放项煤支架工作面有两个出煤点，在一样工作面长度和工作面推进速度情况下，综放开采较分层综采和单一煤层综采工作面单产能够成倍地增加（举例）。3、成本低综放开采较分层综采巷道掘进率低，工作面寿命长，迁居次数少，有利于接续，吨煤设备投入费用少；工作面材料、电力消耗少；因而工作面直接成本大大降低。综放开采吨煤成本可比分层综采成本降低10元/t以上，因而矿井经济效益能够显著提升。煤矿开采方法精品课程课件第31页第五节厚煤层放顶煤采煤法技术

发展展望二、主要存在技术问题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题绝对瓦斯量、采空区瓦斯3、放顶煤开采发怒问题均压、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）煤矿开采方法精品课程课件第32页第五节厚煤层放顶煤采煤法技术

发展展望三、开采技术条件与办法1、采煤系统图11-12厚煤层综采放顶煤采煤法回采工作面巷道布置与普通综采回采工作面巷道差异不大。若顶煤中瓦斯含量较高，可沿工作面顶板布置一条瓦斯排放巷，采取一进二回E形巷道布置。煤矿开采方法精品课程课件第33页第五节厚煤层放顶煤采煤法技术

发展展望煤矿开采方法精品课程课件第34页第五节厚煤层放顶煤采煤法技术

发展展望2、工作面长度及推进长度放顶煤工作面支承压力和顶板运动是顶煤破碎主要力源，工作面长度过短和过长都不利于顶煤破碎，工作面普通确定在80m<工作面<200m。综采放顶煤工作面连续推进长度确实定，应考虑地质条件、工作面搬迁、工作面初末采损失、自然发怒等原因影响，所以综采放顶煤工作面连续推进长度普通不宜小于800～1000m，兖州矿区综采放顶煤工作面连续推进长度多在m左右。煤矿开采方法精品课程课件第35页第五节厚煤层放顶煤采煤法技术

发展展望3、适用条件（1）煤层厚度一次采出煤层厚度以6～8m为佳。预采顶分层综采放顶煤开采时，最小厚度为7～8m.（2）煤层硬度普氏系数普通f≤3（3）煤层倾角煤层倾角不宜过大，普通<25º（4）煤层结构（5）顶板条件（6）地质结构（7）自然发怒、瓦斯及水文地质条件煤矿开采方法精品课程课件第36页第五节厚煤层放顶煤采煤法技术

发展展望四、展望在“十一五”期间，综放开采技术将会取得较快发展1、综放工作面年产将在500万吨基础上，到达700万吨以上。2、工作面将在实现采、放、运自动化程序控制基础上，实现整个工作面自动化控制。3、复杂厚煤层系列