第七章放顶煤采煤法

1、第页12021-11-20第七章第七章 放顶煤采煤法放顶煤采煤法 概念概念 长壁放顶煤采煤法：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。 或：或： 在缓斜厚煤层的底部（或煤层上部某一范围的底部）布置长壁 工作面用常规方法进行采煤，随该工作面推进，利用矿山压力或人工破碎方法，将顶煤破碎，而后将顶煤放出，由采面运出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、放全部工序过程放顶煤采煤工艺基本特点放顶煤采煤工艺基本特点：第页22021-11-20第一节第一节 基本特点和类型基本特点和类型 一、按采煤工艺分类一、按采煤工艺分类 1、

2、炮采放顶煤开采、炮采放顶煤开采 2、普采放顶煤开采、普采放顶煤开采 3、综采放顶煤开采、综采放顶煤开采 放顶煤采煤法的实质：放顶煤采煤法的实质：就是在厚煤层中，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。滑移顶梁液压支架铺顶网滑移顶梁液压支架铺顶网单体液压支柱配单体液压支柱配型钢梁型钢梁铺顶网铺顶网第页32021-11-20二、二、按放顶煤面输送机数目分类：按放顶煤面输送机数目分类： 1、单输送机、单输送机 2、双输送机、双输送机 三、按综采

3、放顶煤液压支架放煤囗及位置分类：三、按综采放顶煤液压支架放煤囗及位置分类： 1、高位放顶煤液压支架；、高位放顶煤液压支架； 2、 中位放顶煤液压支架；中位放顶煤液压支架； 3、低位放顶煤液压支架、低位放顶煤液压支架第页42021-11-20图7-3 YFY300016/26型放顶煤液压支架290330(31254025) 31253550(1605)11752075(2105)14502590(2450)14606006304728614010160026004090060 351250高位放顶煤高位放顶煤单输送机液单输送机液压支架（平压支架（平顶山、辽源、顶山、辽源、潞安）潞安）煤尘大、采放

4、煤尘大、采放不能平行作不能平行作业、回收率业、回收率低低第页52021-11-20单位：mm图7-4 FYS3000-19/28型放顶煤支架1234567813910111225671900-28002900中位放顶中位放顶煤双输送煤双输送机液压支机液压支架（阳泉、架（阳泉、乌鲁木齐、乌鲁木齐、抚顺）抚顺）第页62021-11-20123456712111098低位放顶煤低位放顶煤双输送机液双输送机液压支架（兖压支架（兖州、鹤壁、州、鹤壁、晋城）晋城）后输送机铺在后输送机铺在底板上，煤底板上，煤尘小，有发尘小，有发展前景展前景第页72021-11-20放顶煤液压支架类型第页82021-11-2

5、0四、按回采巷道的布置方式分类：四、按回采巷道的布置方式分类：1、 缓倾斜特厚煤层缓倾斜特厚煤层一次采全高放顶煤一次采全高放顶煤采煤法，特点：采煤法，特点：（1）采面采高：）采面采高：M=h1=2.0 3.0m, （2）放顶煤高度：）放顶煤高度： h2= (1-3) h1适用：适用：M 4.5m ，M 12 14m(a)第页92021-11-202、 缓倾斜特厚煤层缓倾斜特厚煤层预采顶分层（网下）预采顶分层（网下）放顶煤采煤法，放顶煤采煤法，特点：特点：（1）顶层，）顶层，2 3m，只采不放；铺网。只采不放；铺网。（2）下层采面：采、）下层采面：采、放。放。适用：适用： 12 14m煤层。煤层

6、。(b)第页102021-11-203、 缓倾斜特厚煤层多次（倾斜分层）放顶煤采煤法缓倾斜特厚煤层多次（倾斜分层）放顶煤采煤法(c)将厚煤层分为若干分层，将厚煤层分为若干分层，H1 = H2 大于大于6 8 m ，一般，一般10 m ； 自上而下依次回采各分层，自上而下依次回采各分层，采放；采放； 以下各分层均采、放；以下各分层均采、放；工艺工艺 多用综放。多用综放。 适用：适用：M 12m特厚煤层多次特厚煤层多次（倾斜（倾斜分层）分层）放顶煤特点：放顶煤特点：第页112021-11-204、缓倾斜特厚煤层、缓倾斜特厚煤层预采中分层预采中分层放顶煤采煤法放顶煤采煤法中分层布置采面：采中分中分层

7、布置采面：采中分层，该面上部顶煤冒落，层，该面上部顶煤冒落，不放，堆积于采空区。不放，堆积于采空区。下分层采面：采底层煤，下分层采面：采底层煤，放顶煤。放顶煤。 问题：煤层松碎易发火。问题：煤层松碎易发火。适用：适用：8 12m煤层。煤层。预采中分层放顶煤特点：预采中分层放顶煤特点：( )第页122021-11-205、急倾斜煤层、急倾斜煤层水平分段水平分段放顶煤采煤法放顶煤采煤法第页132021-11-20第页142021-11-20第页152021-11-20第二节第二节 放顶煤开采支护设备放顶煤开采支护设备 一、放顶煤液压支架分类一、放顶煤液压支架分类 1、按支架类型：掩护式、支掩式、支

8、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)第页162021-11-20二、单输送机高位放顶煤支架二、单输送机高位放顶煤支架 YFY300016/26(1 6 0 5 )1 1 7 52 0 7 5 (2 1 0 5 )160026002 9 03 3 01 4 5 0(3 1 2 54 0 2 5 ) 3 1 2 53 5 5 090012501 4 02 8 6图 7 - 3 Y F Y 3 0 0 0 1 6 / 2 6

9、 型 放 顶 煤 液 压 支 架406 0 035601 04 76 3 01 4 6 02 5 9 0 (2 4 5 0 )第页172021-11-20三、双输送机中位放顶煤支架三、双输送机中位放顶煤支架 1387单 位 ：m m1900-2800212900256712111096543图 7-4 FYS3000-19/28型 放 顶 煤 支架第页182021-11-20四、双输送机中位放顶煤支架四、双输送机中位放顶煤支架 871219101165432第页192021-11-20五、轻型放顶煤液压支五、轻型放顶煤液压支 架架（ ） 单摆杆式单铰接式b第页202021-11-20第三节第三

10、节 矿压显现特点及顶煤破碎规律矿压显现特点及顶煤破碎规律 一、岩层活动及矿压显现特点一、岩层活动及矿压显现特点（一）综采工作面也有周期性矿压显现（一）综采工作面也有周期性矿压显现周期性矿压显现（二）支架载荷的变化（二）支架载荷的变化一次采出煤厚增加，但是支架载荷没有大幅度增加（三）下分层综放动载的变化（三）下分层综放动载的变化整个开采期间支架载荷增加，而来压时动载明显减小（几乎没有冲击地压）（四）综放工作面回采巷道矿压显现特点（四）综放工作面回采巷道矿压显现特点 综放开采对运输平巷和回风平巷支撑压力的影响范围较分层开采大，而应力集中程度较低，为分层开采时的66.7%。支撑压力峰值点距煤壁26m

11、，受采动影响较显著的范围为1015m。第页212021-11-20二、顶煤破碎机理二、顶煤破碎机理（一）顶煤破碎规程及影响因素（一）顶煤破碎规程及影响因素1、过程：初始破坏区；破坏发展区；裂隙发育区；垮落破碎、过程：初始破坏区；破坏发展区；裂隙发育区；垮落破碎区。区。2、影响顶煤冒放因素：煤层赋存条件1）煤层厚度一般不超过10m，大于10m，不利于顶煤放出。2）工作面长度实体煤实体煤 破碎煤块破碎煤块 放煤口支承压力放煤口支承压力 + 顶板回转顶板回转 + 支架支架作用作用第页222021-11-20k=0.5k=2k=2.8ABCD86420-2-4abcABCDA、初始破坏区：、初始破坏区

12、：在支承压力作用下，煤壁在支承压力作用下，煤壁前方较远处顶煤由弹性变形前方较远处顶煤由弹性变形进入塑性变形，原生裂隙扩进入塑性变形，原生裂隙扩展，顶煤初始破坏。展，顶煤初始破坏。支承压力峰值大小与工作面支承压力峰值大小与工作面长度有关长度有关顶煤破坏过程：第页232021-11-20k=0.5k=2k=2.8ABCD86420-2-4abcABCD B、破坏发展破坏发展区区：受顶板：受顶板回转作用，回转作用，煤壁前方附煤壁前方附近近顶煤发生顶煤发生破坏，裂隙破坏，裂隙扩展，位移扩展，位移增大。增大。 第页242021-11-20 C、裂隙发育区：、裂隙发育区：支架反复支撑，控顶区支架反复支撑，

13、控顶区内的顶煤形成发育的裂内的顶煤形成发育的裂隙。隙。支架反复支撑，形成交变支架反复支撑，形成交变应力，破碎效果提高。应力，破碎效果提高。梁长顶煤破碎加剧，顶上梁长顶煤破碎加剧，顶上易冒空。支架反复支易冒空。支架反复支 撑撑的次数的次数n n与顶梁长度与顶梁长度L L及及截深截深B B有关有关k=0.5k=2k=2.8ABCD86420-2-4abcABCD第页252021-11-20D D、垮落破碎区：、垮落破碎区：顶煤完全破顶煤完全破坏，失支连坏，失支连续性，在支续性，在支架后方垮落架后方垮落放出。放出。k=0.5k=2k=2.8ABCD86420-2-4abcABCD（二）下分层综采放顶

14、煤破坏特点（二）下分层综采放顶煤破坏特点采下分层时，支撑压力和顶板来压破煤作用都将减弱；当f2.5时，效果好；当f3时，效果较差。第页262021-11-20第四节第四节 放顶煤工艺特点放顶煤工艺特点 一、顶煤放出规律一、顶煤放出规律1、椭球体放矿理论、椭球体放矿理论：椭球体放矿理论认为：矿石在采场破碎后，是按近似椭球体形状向下自然流动下来的，即原来所占的空间形状为一个旋转椭球体，放煤椭球体表面上的颗粒将大体同时到达放煤口。 2、放出椭球体参数、放出椭球体参数设长轴2a = h， 短轴为2b1； h 放顶煤高度。生产实践及实验表明： 2b1=（0.25 0.3）h b1= （0.25 0.3）

15、 h / 2 第页272021-11-203、 松动椭球体松动椭球体 理论认为：放煤的同时，放出椭球体周围的煤岩也将向放煤口移动，充填放煤留下的空间，此空间体与放出椭球体相似，称松动椭球体。 松动椭球体参数： 松动椭球体高度为H， H =（2.2 2.6）h4、 放煤口间距放煤口间距 放煤口间距l 大小影响放煤效果。 当l 2b1时，脊背煤损失大；l 越大，损失越大； 当l 2b1时，脊背煤损失小；l 越小，损失越小，但是矸石混入越多；第页282021-11-20二、放顶煤工艺二、放顶煤工艺（一）（一） 初末采放煤工艺初末采放煤工艺 初期：初采推进1020m不放煤（煤损多） 现在：多数工作面从

16、开切眼处放煤 措施：让顶煤和顶板垮落 初期；距停采线20m铺网、停止放煤；或工作面沿底板爬至顶板（煤损多） 现在：距停采线10m铺网、停止放煤； 措施：选择合理的停采线位置，以利于撤面防止后方矸石窜入第页292021-11-20（二）放煤步距（循环放煤步距）（二）放煤步距（循环放煤步距） 1、放煤步距（循环放煤步距）：、放煤步距（循环放煤步距）： 在工作面推进方向上，在工作面推进方向上，前后两次放顶煤之间工作面推进的距离。前后两次放顶煤之间工作面推进的距离。 确定放煤步距原则：顶煤充分破碎，提高采出率，减少煤矸混杂。确定放煤步距原则：顶煤充分破碎，提高采出率，减少煤矸混杂。 放煤步距影响因素放

17、煤步距影响因素 ： 顶煤厚度；顶煤可放性；顶煤厚度；顶煤可放性；顶煤冒落时的垮落角；顶煤冒落时的垮落角； 直接顶厚度。直接顶厚度。 当前，生产实践中当前，生产实践中截一刀放顶煤一次，（顶煤厚度较小）截一刀放顶煤一次，（顶煤厚度较小）截两刀放顶煤一次，（顶煤厚度较大）截两刀放顶煤一次，（顶煤厚度较大）截三刀放顶煤一次，（顶煤厚度较大）截三刀放顶煤一次，（顶煤厚度较大） 第页302021-11-20（三）放煤方式（三）放煤方式 放煤方式：放顶煤工作面放煤顺序、次数和放煤量的配合方放煤方式：放顶煤工作面放煤顺序、次数和放煤量的配合方式式1、多轮、分段、顺序、等量放煤、多轮、分段、顺序、等量放煤 采面

18、分2 3段；段内同时开启两个相邻放煤口；每次放1/2 1/3的顶煤；按顺序循环放煤，直至该段全部放完；再进行下一段放顶煤。 优点：可使冒落煤岩分界面均匀下降，采出率高，含矸率低；充分利用放煤口面积，放煤快。 缺点：要求操作水平高。 适用：顶煤3m以上。 第页312021-11-202、多轮、间隔、顺序、等量放煤放煤口放煤顺序先放1#、3#、5#、7#、每次放1/2 1/3的顶煤；后放2#、4#、6#、8#、每次放1/2 1/3的顶煤；反复两三轮优点：可使冒落煤岩分界面均匀下降，采出率高，含矸率低； 丢煤少 3、单轮、间隔、多口放煤 先放 1#、3#、5#、放顶煤，见矸关口，留较大脊背煤；滞后一定距离放 2#、4#、6#、放出留下脊背煤中的一个椭球体。优点：操作简单，容易掌握；放顶效果好， 丢煤少，少出矸 适用：广泛采用。（四）端头放煤第页322021-11-20第五节第五节 采煤系统分析采煤系统分析 一、回采巷道布置一、回采巷道布置 巷道布置多排放瓦斯巷（采用U型通风+L型通风）图7-14二、工作面长度及推进长度二、工作面长度及推进长度 工作面长度不小于80m，一般以130200m较为合理；走向长度为采区长度，一般不限于8001000m