采煤工艺学-第六章 放顶煤开采工艺原理(20080908)

1、2020/7/7，1，采煤技术学，发表人：区士坦E-mail: Tel:采煤技术学，2020/7/7，2，采煤技术学，6天煤开采技术原理，6.1天煤开采技术及其类型，6.2天煤破碎机制3、6.1放煤开采技术及其类型，放煤采煤技术的本质是在采煤层的底部(或沿着底板或煤层中某一高度范围的底部)配置采煤工作面，以正常的机械化方法回来，开采工作面上的煤，利用矿山的压力作用和人工松动破碎，与工作面1957年苏联开始综合机械化试验煤炭开采方法，特别是在1964年法国第一次试验成功后，一些主要的煤炭生产国相继引入了这种技术，十分重视。 目前主要煤炭生产国被认为是开采厚520m的

2、煤层的最佳技术方法之一。 生产实践表明，实现这种采煤技术的关键在于破碎顶煤，使其顺利释放。 采煤技术学，2020/7/7，4，4，煤炭开采技术可用于陡坡或缓坡厚煤层。 右图是典型的缓斜特厚煤层综合采煤工作面设备配置方式。 采煤技术学，2020/7/7， 5、综合机械化采煤技术的主要生产过程是，在工作面上，采煤机截煤后，液压支架立即保护，移动到新的位置，并在工作面输送机上推移，即采了两三刀后，即工作面推进约1.2-1.8m后， 工作面应停止开采放煤过程的要求，打开支架后方的放煤窗，放松的煤，一看到煤矸石就关闭放煤窗，将工作面全长的顶煤全部放出后，进行末端保护和其他辅助工序。 完成上述所有工序都是

3、采煤过程的循环过程。 但是，这两个过程在工作面全长上阶段性地同时进行。 这个采矿工作面被称为投煤采矿工作面。 根据煤层和围岩的赋存条件(厚度和物理力学性质等)，正常的采矿工作面可以具有不同的配置位置。 因此，采煤技术分为三种不同类型：采煤技术学，2020/7/7，6，6，首先沿顶板在煤层中配置普通长壁采煤工作面(即采煤层)，然后沿底板配置顶板采煤工作面进行采煤，释放底层上部的顶板煤。 该技术方式主要解决三个问题：一、直接硬或薄，不能擅自感冒，必须采取人工措施处理顶板。 大同矿区坚硬的顶板，必须加水使其变软，顶板有时会掉落，或者容易直接越过帐簿，不能满足放炭后填充开采区的要求，需要预先使上方坚硬

4、的顶板产生松动破坏。 二、防止在底部放煤炭时产生混凝土，事先在采集上层时铺设隔离网，形成网卸煤。 三、煤层中甲烷含量大或者有危险时，预开采层可以事先发挥释放甲烷的作用，或者进行提取工作。 1 )预采煤层、采煤技术学、2020/7/7,7、7、7，该技术方式首先在煤层中间配置普通长壁采煤工作面进行采矿。 然后，沿着底板载煤，配置采煤工作面。 对于厚度大于10m、硬度大、不易直接落下的煤层和干燥的煤层，采用这种采煤技术方式，可以先使顶煤落下，然后投入煤进行回收。 但是，煤层的埋藏不稳定，底板起伏大，不能保证下部的层厚，煤炭工作面的开采变得困难。 2 )采煤中间层、采煤技术学、2020/7/7,8、

5、8、8，该采煤技术方式沿底板配置了直接采煤的采煤工作面，在采煤工作面进行一定距离后，放出上部的煤。 这样一次就把煤层的厚度全部采集起来。 该方式一般适用于厚度6-12m、硬度f2的煤层。3 )一次全高放煤、采煤技术学、大采高综合放煤(采6m、放12m )、2020/7/7,9、9、9、厚度超过20m再达到100米的极厚煤层，把煤层的厚度按10-20m分为几个阶段，采用放煤采煤技术(分阶段采煤采煤技术方式)，采煤技术学，2020/7/7，10，根据采煤工作面使用的支护设备，采煤技术采用综合机械化的采煤技术方式，即在采煤工作面使用液压支架：高级采煤的采煤技术方式，即， 在采煤回来的工作面上使用单体

6、的液压支架，在采煤的采煤技术方式，即在采煤回来的工作面上使用摩擦金属支柱。 综合采用采煤技术中的支架形式：使用单输送机的液压支架、采煤技术学、2020/7/7、11、采煤技术学、双输送机的液压支架、2020/7/7、12、6.2的煤炭破碎机构，进行采煤技术采煤技术学、顶煤的破碎方法有两种。 一种是自然破碎，另一种是人工破碎。 自然破碎主要取决于矿山压力的作用和支架与顶煤的相互作用等。 人工破碎方法主要有钻井爆破炭、机械破碎炭相水压破碎炭等方法。 2020/7/7、13、一、矿压破炭的原理、二、人工破炭的方法、矿压破炭效果达不到放煤的要求的，应当采取人工破炭的措施。 1、钻井爆破煤，可分为预爆破

7、(先行爆破)和即时爆破两种方法。 事先爆破是在采煤工作面前方未采煤的顶煤上钻孔爆破，使顶煤事先破裂而解开的即时爆破，是在放出煤的工序前，从设在支撑台的顶梁上的窗孔，或从顶梁的前端向顶煤爆破，破碎顶煤。 2水压破碎炭水压破碎炭有水流破碎炭和水压破碎炭两种方法。 采煤技术学，2020/7/7，14，水力压裂炭钻头的配置如图所示。 向孔内注入压力为5-15MPa的压力水，使现有裂缝发展，使发育的煤软化，不仅有利于矿脉破坏煤，还能使顶煤湿润，减少排煤过程中产生的煤尘。 该方法层理不发达，整体适用于强煤。 采用采煤技术学、2020/7/7、15、具备切割作业机构的液压支架，在国外开发的破炭机构，如图所示

8、，有切割盘机构、挖掘机构和挖掘机构。 根据3机械切割煤、a切片机构b采煤机构c钻机构、采煤技术学、2020/7/7、16、6.3顶煤释放规律、一、放矿理论、放矿理论，放矿过程中矿石从范围接近椭圆体的体积中流出，即原来占有的空间是旋转椭圆体由图可知，开采中形成的椭圆体，停止被称为放出椭圆体1的放矿，最终形成的椭圆体称为松椭圆体3。 移动后形成放出漏斗2和移动漏斗4。采煤技术学，2020/7/7，17，采煤技术学，二，顶炭释放的运动规律，一.顶炭释放的几何形态，通过模拟得到的顶炭释放的几何形态，基本上可以看作旋转椭球体。 2020/7/7，18，实验表明，放矿椭圆体理论在放煤中完全可以应用。 顶炭

9、的足够破碎带的范围宽的情况下，其典型的形态是上半部为椭圆体，下半部为抛物线旋转体，或抛物线旋转体。 采煤技术学、释放体参数与释放口的形状、大小、碎煤的粒度、顶煤的厚度、湿度等因素有关。 放出口的大小不变的情况下，顶煤的厚度越大，偏心率也越大，即椭圆体越瘦，煤的松散性越好，偏心率也越小，即椭圆体越短，肥胖越少。 2020/7/7，19，飞散的煤比前方的煤体凝聚力c和内外摩擦角小，容易流动。这样椭圆体的体长轴向采空区倾斜，其偏离角与顶炭的崩塌角大致平行，采空区直接变成大块落下，流动性差时，放出体不能充分发育，可以呈带状放出。 采煤技术学，a区的煤暂时不能排出，停滞区的b是死角区，这部分不能回收，被

10、丢弃的c和d的部分很不稳定，放出时已经混合。 如果顶炭的前方充分破裂的话，如图中虚线所示，符合正椭圆体的放出规则。2020/7/7、20、排煤高度与排出口直径之比h/d2-3时，不遵守椭圆体的排出规则。 根据实验，放出体几乎呈漏斗状流出，如图所示。 顶炭太薄的话，会形成假顶一样不规则的流出，一般顶炭不应该小于2-3m。 在采煤技术学、2020/7/7、21、3放煤技术的几个参数、1 )采煤厚度和采煤比、2 )放煤步骤和顺序、放煤技术中，放煤步骤和顺序是一个重要的问题。 所谓放炭步长距离，是指沿底层采煤工作面前进的方向，2次放炭间的距离。 达到合理的放炭步骤后，在平行工作面方向上，可实现多口放炭

11、。放炭步骤、采炭技术学、2020/7/7、22、初次放炭步骤Lc是从开眼到第一次放炭的距离。 在这个阶段，为了回收更多的资源，必须采用人工强制松煤的方法，其中最有效的是爆破方法。 在这个条件下，会形成更均匀的松散范围。 循环煤步长距离应进一步考虑顶煤的破碎条件，当支架重复支撑次数n为2-3时，循环煤步长距离：采煤技术学，2020/7/7、23、6.4顶煤技术的技术评价一般从回收率、主要费用、开采时间三个方面进行评价。 一、煤回收率、煤回收率是综合评价顶层煤技术的主要指标之一。 国家规定：厚煤层开采区回采率不得低于75%。 一般采区内的煤损失可分为保护巷道的煤柱损失和工作面内的采煤损失。 工作面

12、内的采煤损失为：采煤技术学，2020/7/7，24，1第一次采煤损失为了促进直接从山顶跌落，也为了防止直接从山顶跌落，给采掘场的脚手架带来冲击性的危害，必须控制从山顶的煤炭排放量。 采煤技术学，2月底的采煤损失从采煤机械设备中撤退，工作结束时有两种方法。 一种是，在采煤停止线的10-15m以内，因为煤不出来而拆除设备的方法，在煤硬的时候使用。 另一种方法是在工作面上以8-10度的坡度从煤层底板爬到顶板岩层下，到达采矿停止线。2020/7/7、25、3只损失相对于缓慢的倾斜煤层，为了保护工作面两端的出口，通常分别有23架支架不装载煤。 4开采技术的损失根据矿山的统计，开采技术的分配损失率约为10

13、-12。 椭球体放矿理论表明，煤的损失和混凝土是不可避免的。 大量回收煤，增加含有率，减少含有率，减少放出的煤。 因此，确定合理的含有率，研究排煤过程及其科学控制方法是很重要的。 如上所述，在传统技术水平、采矿流程损失的基础上，如果控制在11以内，必须将初采、末采和末端等分配损失率控制在7以内，保护巷道煤柱分配损失率控制在7以内，采矿区的采矿率就不能达到国家要求的75%。 研究和实现采煤技术学，2020/7/7，26，2 )末端顶煤释放。 3 )延长收割工作面的长度和推进长度。 4 )选择合理的排煤步骤和排煤顺序。 提高煤炭采收率的主要方法和措施：1)合理布置巷道，减少巷道煤柱。采煤技术学、2

14、020/7/7、27、2、主要费用比较、不同采煤技术比较时应考虑的主要费用有：设备折旧费、巷道工程费、材料消费费和综合设备转移费用4项。 采煤技术学、2020/7/7、28、3、开采时间、开采时间是重要因素。 在生产矿山，时间意味着产量和利益。根据试验工作面的效果，急倾斜条件、不同采煤技术的产量比率如下表：除上述评价结果外，采煤技术还成功解决了采煤设备制造和使用带来的困难。 如果高度超过3.5-4.0m，采煤机的电力、重量、液压支架的重量就会急剧增加。 采煤技术学，2020/7/7，29，煤炭开采法有很多优点。 但是需要注意的是，使用这种采煤技术，采煤区残留的煤很多，采煤场的上部，特别是上、下

15、顺槽的端部容易形成孔，气体堆积，有自燃着火和气体爆炸等危险，必须采取预防措施。 在采煤技术学和缓慢倾斜条件下，该采煤技术的应用和高产条件的形成，以及工作面上、下顺槽端部的放煤等问题还有待进一步研究。 2020/7/7，30、煤炭中人工劈煤方法、采煤技术三种不同类型采煤机工作机构的切割方法。 综合采煤设备可以采用的三种方式，我国典型采煤技术系统机械化采煤设备的工作状态的变化一般分为三个阶段，采煤技术学，2020/7/7， 31防止煤炭自然起火的措施防止外因火灾的措施采掘顶级煤炭技术应解决的三个主要问题液压支架的移动方式刮板输送机中部槽的弯曲特征的双重含义采矿设备的拆卸顺序采矿设备搬入工作面的方法机械采煤机的设备能力分类按照生产能力的要求采煤机的设备能力的计算方法选择采煤机牵引速度v和辊筒转速n，采煤技术学，2020/7/7，32，采煤机深度不太大，特别是在普通采煤工作面，为什么采用普通的工艺？ 如何综合地把设备运送到工作方面？ 是否采用了全面安装顺序的顶板事故的预防措施？ 工作面输送机可弯曲能力的选择、采