放顶煤采煤法

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）底部布置一个一定采高长壁工作面，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一般适用于厚度6～12m的煤层。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。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：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。一般适用于12m

以上、直接顶坚硬、瓦斯大的煤层。第一节基本特点和类型3、倾斜分层放顶煤开采当煤层超过15～20m以上时，可将煤层自顶板至底板分成8～12m的分段，然后自上而下依次进行放顶煤开采。一般适用于15m以上的缓斜煤层。第二节放顶煤开采的支护设备

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、清理后部煤的机构4、支架结构必须有较强抗扭和抗侧向内力的功能5、空间大、控顶距较大、顶梁较长6、有一定的防漏、防昌能力7、采高大概在2.5～3.0m之间8、有较大拉架力、拉架速度快、带压擦顶移架第二节放顶煤开采的支护设备二、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)第二节放顶煤开采的支护设备单输送机高位放顶煤支架YFY3000—16/26第二节放顶煤开采的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，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设备双输送机中位放顶煤支架第二节放放顶煤煤开采的的支护设设备双输送机机中位放放顶煤支支架特点点：（1）支架稳稳定性和和密封性性好，抗抗偏载和和抗扭能能力大，，不易损损坏（2）放煤口口距煤壁壁远有助助于工作作面前方方顶煤的的维护（3）由于采采煤和放放煤使用用两部输输送机，，可实现现采放平平行作业业，实现现高产高高效（4）放煤口口位置较较高，丢丢煤多，，采出率率较低，，煤尘较较大（5）后输送送机放在在支架底底座上，，后部空空间有限限，造成成大块煤煤通过困困难，移移架阻力力大（6）掩护梁梁不能摆摆动，二二次破煤煤能力差差第二节放放顶煤煤开采的的支护设设备双输送机机低位放放顶煤支支架（FZ3000-15/30型放顶煤煤支架））第二节放放顶煤煤开采的的支护设设备双输送机机低位放放顶煤支支架特特点：（1）由于具具有连续续的放煤煤口，放放煤效果果好，采采出率高高（2）顶梁长长，放煤煤口距煤煤壁远，，经顶梁梁反复支支撑，使使顶煤充充分破碎碎，对放放煤极为为有利（3）后输送送机沿底底板布置置，浮煤煤容易排排出，移移架轻快快，同时时尾梁插插板可以以破碎大大块煤，，放煤口口不易堵堵塞（4）低位放放煤，煤煤尘小，，有利于于降尘（5）支架的的稳定性性差第二节放放顶煤煤开采的的支护设设备轻型放顶顶煤液压压支架第二节放放顶煤煤开采的的支护设设备轻型放顶顶煤液压压支架特点：（1）支架结结构简单单、紧凑凑，重量量轻，便便于拆装装运输（2）支架空空间较大大，便于于清理浮浮煤和拆拆装检修修后部输输送机（3）支架稳稳定性好好，造价价低（4）单铰接接轻型放放顶煤液液压支架架，具有有较高的的封闭能能力，能能较好地地解决““三软””煤层和和较薄的的厚煤层层综放开开采端面面易冒落落的问题题。第二节放放顶煤煤开采的的支护设设备轻型放顶顶煤液压压支架的适用条条件：（1）煤层普普氏系数数f＜2.5，来压强强度不大大，煤层层厚度3~8m，煤层倾倾角＜25°（2）工作面面尺寸较较小，断断层较多多，地质质条件较较为复杂杂的工作作面（3）边角煤煤或煤柱柱的开采采，厚度度不稳定定的煤层层，较薄薄厚煤层层第三节放放顶煤煤工作面面矿压显显现特点点及顶煤煤破碎机机理一、岩层层活动及及矿压显显现特点点放顶煤开开采时，，由于煤煤层一次次采出厚厚度的增增大，直直接顶的的垮落高高度成倍倍增加，，可达煤煤层采出出厚度的的2.0～2.5倍，其中中1.0～1.2倍范围内内的直接接顶为不不规则垮垮落带，，而在上上位直接接顶中则则形成某某各临时时性“小结构”，其活动动可对采采场造成成明显影影响。综放采场场上方仍仍可形成成稳定的的“砌体梁”式基本顶顶结构，，如图，，但其形形成的位位置远离离采场。。第三节放放顶煤煤工作面面矿压显显现特点点及顶煤煤破碎机机理第三节放放顶煤煤工作面面矿压显显现特点点及顶煤煤破碎机机理上位直接接顶中可可形式“半拱”式小结构构，并与与其上的的“砌体梁”结构相结结合，共共同构成成综放开开采覆岩岩结构的的基本形形式。由于松软软顶煤的的参与，，综放支支架阻力力通常不不大于分分开采的的支架阻阻力。综综放基本本顶初次次来压与与分层开开采相比比步距增增大，一一般可达达50m以上；周周期来压压步距相相对减少少，约为为其初次次来压步步距的三三分之一一。第三节放放顶煤煤工作面面矿压显显现特点点及顶煤煤破碎机机理二、顶煤煤破碎机机理1、综放开开采时，，实现顶顶煤的有有效破碎碎和顺利利放出是是放顶煤煤工作的的核心问问题，而而顶煤的的有效破破碎又是是顶煤顺顺利放出出的前提提，同时时也是支支架选型型不确定定放顶煤煤工艺的的依据。。2、煤的普普氏系数数越小，，有利于于顶煤的的放出；；相反，，f值越大，，放煤效效果越不不理想。。一般认认为，煤煤的普氏氏系数f〈3的煤层更更适合放放顶煤开开采。第三节放放顶煤煤工作面面矿压显显现特点点及顶煤煤破碎机机理3、顶煤的的破碎是是支承压压力。顶顶板运动动及支架架反复支支撑共同同作用的的结果。。4、支架对对顶煤反反复支撑撑的次数数N与顶梁的的长度L及采煤机机截深B有关，可可表示为为：N5、根据顶顶煤的变变形和破破坏发展展规律，，沿工作作面推进进方向前前将煤划划分为四四个破坏坏区，依依次为：：完整区区、破坏坏发展区区、裂隙隙发育区区、垮落落破碎区区。第三三节节放放顶顶煤煤工工作作面面矿矿压压显显现现特特点点及及顶顶煤煤破破碎碎机机理理第四四节节放放顶顶煤煤采采煤煤工工艺艺一、、放放顶顶煤煤综综采采主主要要工工艺艺过过程程采煤煤机机割割煤煤：破破煤煤和和装装煤煤移架架：维维护护端端面面稳稳定定用用前前探探梁梁及及时时支支护护，，后后移移架架推移移前前部部输输送送机机：推推移移时时保保证证输输送送机机弯弯曲曲长长度度大大于于15m移后后输输送送机机：把把后后输输送送机机移移到到规规定定位位置置放顶顶煤煤：打打开开放放煤煤口口放放顶顶煤煤（（放放煤煤步步距距和和放放煤煤方方式式））处理理碎碎煤煤成成拱拱、、大大块块煤煤堵堵口口、、顶顶煤煤过过硬硬采煤煤机机割割煤煤→→移移架架及及时时支支护护→→推推移移前前部部输输送送机机→→拉拉后后部部输输送送机机→→打打开开放放煤煤口口放放顶顶煤煤。。第四四节节放放顶顶煤煤采采煤煤工工艺艺二、、初初采采和和末末采采放放煤煤工工艺艺1、初初采采目前前在在大大多多数数综综放放工工作作面面，，推推出出开开切切眼眼后后及及时时放放煤煤，，根根据据采采煤煤工工作作面面顶顶板板的的结结构构和和顶顶煤煤的的性性质质，，为为减减小小初初次次放放顶顶煤煤步步距距，，提提高高初初采采回回收收率率，，常常采采用用深深孔孔爆爆破破技技术术和和切切顶顶巷巷技技术术。。2、末末采采在应应用用放放顶顶煤煤开开采采技技术术初初期期，，通通常常在在工工作作面面结结束束前前20m左右右铺铺双双层层金金属属网网停停止止放放煤煤，，或或使使沿沿底底板板布布置置的的工工作作面面向向上上爬爬至至顶顶板板时时结结束束，，这这样样造造成成了了大大量量煤煤炭炭损损失失。。为为此此，，近近年年来来在在综综放放开开采采的的实实践践中中普普遍遍缩缩小小了了不不放放煤煤的的范范围围，，一一般般可可提提前前10m左右右停停止止放放顶顶煤煤并并铺铺顶顶网网。。第四四节节放放顶顶煤煤采采煤煤工工艺艺三、、放放煤煤步步距距放煤煤步步距距：是是指指沿沿工工作作面面推推进进方方向向前前后后两两次次放放煤煤的的间间距距。。大大小小对对放放煤煤的的影影响响如如图图11—9所示示放煤煤过过程程中中不不能能保保证证既既不不混混矸矸又又不不丢丢煤煤，，只只是是控控制制采采出出率率和和混混矸矸率率在在一一定定范范围围内内。。放煤煤步步距距L=n××移架架步步距距B经验验：：L=(0.15～0.21)h第四四节节放放顶顶煤煤采采煤煤工工艺艺第四四节节放放顶顶煤煤采采煤煤工工艺艺四、、放放煤煤方方式式连续续放放煤煤（（单单轮轮））和和不不连连续续放放煤煤（（多多轮轮）），，顺顺序序放放煤煤和和间间隔隔放放煤煤单轮轮顺顺序序放放煤煤：见见矸矸关关门门单单轮轮顺顺序序多多口口放放煤煤多轮轮顺顺序序放放煤煤单轮轮间间隔隔放放煤煤（图图11—10）第四四节节放放顶顶煤煤采采煤煤工工艺艺第四四节节放放顶顶煤煤采采煤煤工工艺艺五、、端端头头放放煤煤随着着工工作作面面输输送送机机和和支支架架的的不不断断改改进进，，使使端端头头设设备备布布置置也也不不断断更更新新。。目目前前解解决决端端头头放放煤煤的的途途径径主主要要有有以以下下三三种种：：加大巷道断面面尺寸，机头头机尾置于巷巷道中，取消消过渡支架；；使用短机头和和短机尾工作作面输送机或或侧卸式工作作面输送机；；采用带有高位位放煤口的端端头支架，实实现端头及两两巷放顶煤。。第五节厚煤煤层放顶煤采采煤法技术发发展展望一、综放开采采的技术经济济优势近年来综放开开采之所以成成为我国高产产高效矿井建建设的重要技技术途径，是是因为这种采采煤方法不但但符合我国国国情(厚煤层产量占占煤炭总量的的41%)，而且较厚煤煤层分层开采采和单一煤层层综采有明显显的技术和经经济优势1、适应性强综放开采实现现了缓倾斜特特厚煤层的一一次采全厚开开采和急倾斜斜特厚煤层的的水平分段开开采，对地质质条件的适应应性较分层综综采和单一煤煤层综采更强强。适应于煤煤层厚度变化化大、顶底板板起伏不平、、断层构造多多以及其他地地质条件变化化的不稳定煤煤层。第五节厚煤煤层放顶煤采采煤法技术发发展展望2、产量高综放开采一次次开采厚度大大幅度增加，，煤层开采强强度加大，实实现了垂直集集中生产，而而且低位放项项煤支架工作作面有两个出出煤点，在同同样工作面长长度和工作面面推进速度的的情况下，综综放开采较分分层综采和单单一煤层综采采工作面的单单产可以成倍倍地增长（举举例）。3、成本低综放开采较分分层综采的巷巷道掘进率低低，工作面寿寿命长，搬家家次数少，有有利于接续，，吨煤设备投投入费用少；；工作面材料料、电力消耗耗少；因而工工作面直接成成本大大降低低。综放开采采的吨煤成本本可比分层综综采的成本降降低10元/t以上，因而矿矿井的经济效效益可以明显显提高。第五节厚煤煤层放顶煤采采煤法技术发发展展望二、主要存在在的技术问题题1、煤炭采出率率低工艺、初末采采、端头、巷巷顶煤、煤柱柱等损失。2、放顶煤开采采瓦斯积聚问问题绝对瓦斯量、、采空区瓦斯斯3、放顶煤开采采发火问题均压、注氮、、灌浆4、放顶煤开采采煤尘问题割煤、放煤、、漏煤综合防尘（注注水、各种喷喷雾）第五节厚煤煤层放顶煤采采煤法技术发发展展望三、开采技术术条件与措施施1、采煤系统图11-12厚煤层综采放放顶煤采煤法法回采工作面面巷道布置与与普通综采回回采工作面巷巷道差别不大大。若顶煤中中瓦斯含量较较高，可沿工工作面顶板布布置一条瓦斯斯排放巷，采采用一进二回回的E形巷道布置。。第五节厚煤煤层放顶煤采采煤法技术发发展展望第五节厚煤煤层放顶煤采采煤法技术发发展展望2、工作面长度度及推进长度度放顶煤工作面面的支承压力力和顶板的运运动是顶煤破破碎的主要力力源，工作面面长度过短和和过长都不利利于顶煤的破破碎，工作面面一般确定在在80m<工作面<200m。综采放顶煤工工作面连续推推进长度的确确定，应考虑虑地质条件、、工作面搬迁迁、工作面初初末采的损失失、自然发火火等因素的影影响，因此综综采放顶煤工工作面的连续续推进长度一一般不宜小于于800～1000m，兖州矿区区综采放顶煤煤工作面的连连续推进长度度多在2000m左右。第五节厚煤煤层放顶煤采采煤法技术发发展展望3、