采矿学第七章长壁放顶煤采煤法

中国矿业大学中国矿业大学矿业工程学院主讲：屠世浩教授中国矿业大学第一节厚煤层长壁放顶煤采煤法类型和采煤系统第二节放顶煤工作面顶煤破碎放出规律和循环作业方式第三节综采放顶煤工作面实例第四节综采放顶煤采煤法评价与适用条件第七章长壁放顶煤采煤法中国矿业大学第一节厚煤层长壁放顶煤采煤法类型和采煤系统一、长壁放顶煤采煤法二、放顶煤采煤的基本类型中国矿业大学长壁放顶煤采煤法：开采厚煤层时，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。特点：1、工作面前部采煤机割煤与普通综采相同；2、增加了放顶煤系统和装备，即放煤尾梁、后部刮板输送机及相应的操作系统。一、长壁放顶煤采煤法中国矿业大学二、放顶煤采煤的基本类型炮采放顶煤开采普采放顶煤开采滑移顶梁液压支架铺顶网单体支柱配Π型钢梁铺顶网综采放顶煤开采放顶煤液压支架高位放煤支架中位放煤支架低位放煤支架1、按采煤工艺方式分类中国矿业大学高位放顶煤液压支架高位放顶煤液压支架（平顶山、潞安曾经用过）;放煤与采煤机割煤共用一台刮板输送机;煤尘大、采放不能平行作业、煤炭采出率低等，已淘汰。图7-3YFY3000—16/26型放顶煤液压支架290～330(3125～4025)3125～3550(1605)1175～2075(2105)14502590(2450)146060063047286140101600～2600409006035Ф1250中国矿业大学中位放顶煤液压支架采煤机割煤和放顶煤各用一台刮板输送机；煤尘大、采出率较低，是一种过渡形式，已淘汰。单位：mm图7-4FYS3000-19/28型放顶煤支架1234567813910111225671900-28002900中国矿业大学低位放顶煤液压支架采煤机割煤和放顶煤各用一台刮板输送机；放煤口为整个支架尾梁；后输送机铺在底板上，煤尘小，煤炭采出率高，目前广泛使用。中国矿业大学二柱掩护式低位放顶煤支架中国矿业大学四柱支撑掩护式低位放顶煤支架中国矿业大学滑移顶梁液压支架中国矿业大学澳大利亚放顶煤综放面端头液压支架设计中国矿业大学2、按回采巷道的布置方式分类1）缓倾斜厚煤层一次采全高放顶煤采煤法。综放工作面采高：h1=2.03.5m,放顶煤高度：h2=(1~3)h1。适用：M5m，M1214m。(a)中国矿业大学2）缓倾斜特厚煤层预采顶分层放顶煤采煤法将煤层按厚度分两层或以上，上分层采用综采或放顶煤综采，通常铺金属网为下分层放顶煤综采顶板管理和煤矸分界创造条件。适用：煤层厚度14m以上。(c)(b)中国矿业大学第二节放顶煤工作面顶煤破碎放出规律和循环作业方式一、顶煤破碎过程二、放煤步距、采放比、放煤方式三、放顶煤综采工作面循环图表中国矿业大学顶煤经历：实体煤—＞破碎煤块—＞放煤口放出。支承压力+顶板回转挤压顶煤+支架反复作用下破碎。一、顶煤破碎过程中国矿业大学顶煤破坏过程分：A、B、C、D四阶段中国矿业大学初始破坏区A：在煤壁前方超前支承压力峰值区作用下顶煤由弹性变形进入塑性变形，裂隙扩展，顶煤开始破坏。破坏发展区B：受顶板回转作用，煤壁前方顶煤发生破坏，裂隙扩展，位移增大。裂隙发育区C：支架移架反复支撑，顶煤破碎效果提高。支架反复支撑的次数与顶梁长度及截深有关。垮落破碎区D：顶煤完全破坏，在支架后方垮落放出。中国矿业大学1、放煤步距通常指两次放煤工序之间，综采面推进方向的前进距离，为采煤机截深的整数倍。有：一刀一放、二刀一放等；合理选择放煤步距，对提高煤炭采出率、降低含矸率是至关重要的。放煤步距与顶煤厚度、顶煤裂隙发育程度、顶煤硬度、煤层的顶板条件及采煤机截深等有关。二、放煤步距、采放比、放煤方式的确定中国矿业大学(a)(b)(c)放煤步距太大(a)：顶板方向的矸石先于采空区后方的煤达到放煤口，中下部顶煤被甩在采空区。放煤步距太小(c)：采空区方向的矸石先于上部顶煤到达放煤口，上部顶煤丢失到采空区。中国矿业大学中硬煤层剪力区煤层极软煤层易脆的采空区α极硬煤层垮落β硬的顶煤垮落角与煤层强度的关系顶煤的垮落角与顶煤的力学性质相关，顶煤越硬则垮落角α越小；顶煤越软则垮落角α越大。中国矿业大学流动后边界中位中块度顶煤上位大块度顶煤下位小块度直接顶中位中块度直接顶放煤口煤壁上位大块度直接顶始动点边界流动前边界煤矸分界线下位小块度顶煤低位综放开采散体煤矸流动特征中国矿业大学2、采放比•煤层开采高度与放顶煤高度之比。•根据实测，顶煤破碎塑性区范围一般可达煤层采高的3倍左右。我国缓斜煤层综放面采放比一般控制在1：1~3之间。•《煤矿安全规程》第68条的规定，放顶煤开采采放比必须大于1︰3。中国矿业大学3、放煤方式•放顶煤工作面放煤顺序、次数和放煤量的配合方式称为放煤方式。•主要有：单轮顺序放煤、多轮顺序放煤、单轮间隔放煤。•合理选择放煤方式可减少顶煤混矸、提高顶煤放出率。中国矿业大学1、工艺流程2、循环图表采煤机割煤移架后部放煤拉后输送机移前输送机三、放顶煤综采工作面循环图表中国矿业大学双向割煤一刀一放循环方式aaa2、循环图表中国矿业大学放顶煤综采面两刀一放循环图表中国矿业大学综采放顶煤三维动画演示中国矿业大学第三节综采放顶煤工作面实例1、条件（兖州煤业兴隆庄煤矿1308综放面）工作面倾斜长207m，走向推进长2570m，煤层厚度7.9～9.9m，平均厚度8.6m，硬度系数2.3，倾角6，工作面绝对涌出量为2.3m3/min，相对涌出量0.35m3/t；为低瓦斯矿井。2、工作面设备配套中国矿业大学工作面主要设备配套项目型号主要技术指标液压支架ZFS7200/20/40中心距1.5m，初撑力6254kN，工作阻力7280kN，移架步距0.8m，电液控制端头支架ZTG9000/22/38中间反四连杆支撑掩护式，支撑高度2.2～3.8m，支架宽度1.66～1.86mm采煤机SL300采高2.0~3.5m，滚筒直径2.0m，截深0.8m，装机总功率859kW刮板输送机SGZ-1000/1400装机功率2×700kW，中双链，输送能力2000t/h破碎机PCM250型破碎能力3800t/h转载机SZZ1200/525设计长度50m，运量3500t/h胶带机SSJ1400/3×400运量3500t/h中国矿业大学中国矿业大学3、采煤工艺综采放顶煤一次采全高采煤法；采高3.5m，截深0.8m，放煤高度5.1m；采煤机端部斜切进刀双向割煤方式；移架滞后煤机后滚筒3～5组支架追机作业；推溜滞后移架20～25m；拉后部运输机滞后放煤口15～20m；采用一刀一放单轮顺序放煤方式，放煤步距0.8m。中国矿业大学4、工作面生产能力工作面长度为207m，煤层煤厚8.6m，循环进尺0.8m，每日9个循环组织生产，割煤高度3.5m，割煤回采率97%；放煤高度5.1m，放煤回收率78%。每月生产29天，正规循环率90%。则日产量14847（t）,月产量387517（t）。中国矿业大学第四节综采放顶煤采煤法评价与适用条件一、综采放顶煤采煤法评价二、适用条件中国矿业大学1、优点单产高，效率高；系统简单，巷道掘进率低，掘进费、维护费低；搬家少，节省了工作面安装和拆迁费；材料、动力消耗少，成本低。2、缺点采出率相对较低，煤损大；易自然发火；瓦斯隐患较大，治理难度大；煤尘大。一、综采放顶煤采煤法评价中国矿业大学二、适用条件1、煤层厚度以512m为最佳，控制采放比1:3之内。2、煤层硬度系数小于3较好，层理节理发育时大于3也可采用，否则需采取辅助措施预裂顶煤。3、煤层结构：过厚过硬的夹矸影响顶煤放落，单层夹矸厚大于0.5m或f3时，需采取预裂措施，顶煤中的夹矸总厚度不宜大于顶煤厚度的1015%。4、煤与瓦斯突出危险煤层不宜采用放顶煤开采。