煤矿放顶煤开采技术

1、整理ppt顶 煤 开 采 技术河南理工大学河南理工大学 李化敏李化敏 教授教授整理ppt 放顶煤开采的概念及分类放顶煤开采的概念及分类我国放顶煤开采的发展历程我国放顶煤开采的发展历程矿压显现特征及顶煤破碎机理矿压显现特征及顶煤破碎机理放煤规律与放煤方式放煤规律与放煤方式放顶煤工作面劳动组织放顶煤工作面劳动组织放顶煤开采的瓦斯问题放顶煤开采的瓦斯问题防火问题防火问题防尘防尘报告内容：报告内容：整理ppt 厚煤层开采方法主要有两种：分层开采法分层开采法将厚煤层分成将厚煤层分成 2-3m2-3m一个分层，逐层布置一个分层，逐层布置 采煤工作面进行开采的方法。采煤工作面进行开采的方法。放顶煤开采法放顶

2、煤开采法在厚煤层中沿煤层（或分段）在厚煤层中沿煤层（或分段）底部底部布布置一个采高置一个采高2-3m2-3m的长壁工作面，用的长壁工作面，用常规方法常规方法进行回采，进行回采，利用矿山压力或辅以人工松动方法，使利用矿山压力或辅以人工松动方法，使支架上方的顶煤支架上方的顶煤破碎成散体后破碎成散体后由支架后方放出由支架后方放出，并经由运输机运出工作，并经由运输机运出工作面（如图面（如图7-17-1）。）。1 概念及分类整理ppt整理ppt整理ppt整理ppt1.2 放顶煤开采法分类按倾角分：按倾角分：1) 450，水平分段放顶煤；，水平分段放顶煤；2) 350，长壁放顶煤，长壁放顶煤按分层分：按分

3、层分：1) 1) 一次采全厚：一次采全厚：l0-12m8m8m；按设备分：按设备分：1)1)综放开采：综放开采：单运输机高位放顶煤支架；单运输机高位放顶煤支架； 双运输机中位放顶煤支架；双运输机中位放顶煤支架； 双运输机低位放顶煤支架。双运输机低位放顶煤支架。2)2)简易支架放顶煤：简易支架放顶煤：滑移支架，悬移支架；滑移支架，悬移支架； 单体支柱绞接顶梁、单体支柱绞接顶梁、型梁放顶煤型梁放顶煤 。整理ppt整理ppt整理ppt整理ppt整理ppt整理ppt2 我国放顶煤开采的发展过程 发展大体可分为三个阶段发展大体可分为三个阶段 第一阶段第一阶段 摸索阶段摸索阶段 19901990年以前年以

4、前 (1984(19841990) 1990) 第二阶段第二阶段 逐步成熟阶段逐步成熟阶段 1990199019951995年年 第三阶段第三阶段 推广阶段推广阶段 19961996年年现在现在 整理ppt第一阶段第一阶段 摸索阶段摸索阶段 放顶煤开采技术是在原苏联、波兰、匈牙利、南斯拉夫等在放顶煤方面研究的基础上， 1964年在法国（布朗齐矿区）试验成功， 我国82年通过可行性研究和技术经济论证，84年第一套综放支架在沈阳的浦河下井，85年通过煤炭工业部组织的评议，并获得肯定。 主要特点： 放顶煤开采的潜在技术经济优势被认识；放顶煤开采的潜在技术经济优势被认识； 暴露出了瓦斯、火、煤尘、回采

5、率等问题；暴露出了瓦斯、火、煤尘、回采率等问题； 提出了顶煤破碎及放出规律、矿压等科学问题。提出了顶煤破碎及放出规律、矿压等科学问题。 阶段结束的标志： 90年阳泉一矿月产超过14万t，证明了综放开采能 实现高产高效。 整理ppt整理ppt第一阶段产量不高的主要原因第一阶段产量不高的主要原因 技术不过关技术不过关支架不过关：支架不过关： 主要是抄袭国外架型，略加修改。高、中、低百花主要是抄袭国外架型，略加修改。高、中、低百花齐放，齐放， 由于没有实现高产，几年搞了由于没有实现高产，几年搞了2020多种都不理想，多种都不理想，但介绍法国的中位放煤效果较好，其次是高位放煤支架。但介绍法国的中位放煤

6、效果较好，其次是高位放煤支架。工艺及安全技术不过关：工艺及安全技术不过关： 工艺（建立在对放煤机理及矿压规律认识基础上的工艺（建立在对放煤机理及矿压规律认识基础上的工艺技术）、配套技术装备、工艺技术）、配套技术装备、瓦斯、火、煤尘、回采率瓦斯、火、煤尘、回采率以及矿压问题等以及矿压问题等 整理ppt第二阶段第二阶段 逐步成熟阶段逐步成熟阶段结束标志是：结束标志是：1) 综放开采设备有了突破，潞安的支架；综放开采设备有了突破，潞安的支架；2) 实现了高产，实现了高产，兴隆庄矿年产兴隆庄矿年产300万万t/a；3) 难采煤层有了突破。难采煤层有了突破。 标志说明当时放顶煤开采技术形成了两条战线：标

7、志说明当时放顶煤开采技术形成了两条战线： （1）条件好的产量更高；条件好的产量更高； （2）难采煤层技术有突破。难采煤层技术有突破。 “难采难采”煤层：煤层：三软煤层：如郑州、轩岗。三软煤层：如郑州、轩岗。 倾角较大煤层：如乌兰；倾角较大煤层：如乌兰； 一些高瓦斯矿井：如轩岗刘家梁、唐山。一些高瓦斯矿井：如轩岗刘家梁、唐山。 整理ppt 第三阶段第三阶段 推广阶段推广阶段 19961996年年今今 放顶煤开采产量更高，放顶煤开采产量更高，兖州东滩矿工作面年兖州东滩矿工作面年产超过产超过500万万ta，工效，工效235t工。工。 难采煤层产量有了大幅度提高，难采煤层产量有了大幅度提高，超化年产超

8、超化年产超过过150万万ta。 工艺、技术装备、工艺、技术装备、瓦斯、火、煤尘、回采率瓦斯、火、煤尘、回采率以及矿压问题等放顶煤开采技术的研究以及矿压问题等放顶煤开采技术的研究有了重大有了重大进展发展。进展发展。整理ppt3 矿压显现特点及顶煤破碎机理 3.1 3.1 工作面矿压显现特点工作面矿压显现特点 按传统矿压理论，放顶煤开采的一次采出厚度明显增大，采场矿压将明显增大，支架载荷将成数倍增长，动载(周期来压)显现也将严重。但放顶煤开采实践表明情况并非如此。放顶煤整层开采的矿压显现往往并不比分层开采(采厚相差若干倍)更强烈。整理ppt(1)尽管放顶煤开采的一次采出厚度比分层开采大，支架载支架

9、载荷减小了荷减小了568，载荷强度减小，载荷强度减小1520。由此，可以认为，综放开采的支架载荷和一次采出厚度综放开采的支架载荷和一次采出厚度没有没有确确定的关系；定的关系； 工作面支架工作面支架不强烈，动载系数一般都低于采用分层不强烈，动载系数一般都低于采用分层开采的顶分层，开采的顶分层，表明上位顶板岩梁的运动上位顶板岩梁的运动(周期来压周期来压)对对支架的影响有明显地缓和或者没有影响支架的影响有明显地缓和或者没有影响。反映周期来压反映周期来压显现的影响减小显现的影响减小。整理ppt（2）凡是支架设计支架设计(额定额定)工作阻力工作阻力高高的综放工作面，的综放工作面，支架实际载荷就比较较支架

10、实际载荷就比较较大大，顶煤强度高的工作面，顶煤强度高的工作面，支架实际载荷高，松软工作面的实际支架载荷低。支架实际载荷高，松软工作面的实际支架载荷低。表明工作面支架载荷并不取决于一次采出厚度；工作面支架载荷并不取决于一次采出厚度； 多数情况下，四柱式综放支架前柱前柱平均工作阻力大大于后柱于后柱平均工作阻力， 表明支架的载荷重心更靠支架的载荷重心更靠近煤壁。近煤壁。（3）端面冒顶增加了。整理ppt整理ppt整理ppt3.2 顶煤破碎机理放顶煤开采技术的核心是顶煤的有效放出顶煤的有效放出，而顶煤的破碎顶煤的破碎是前提。是前提。矿山压力、支架往复支撑作用是破煤的矿山压力、支架往复支撑作用是破煤的动力

11、动力，其中，矿山矿山压力作用是主导作用。压力作用是主导作用。支架往复支撑过程其实质是对顶煤的多次的加卸载过程。支架往复支撑过程其实质是对顶煤的多次的加卸载过程。 往复支撑次数n为： L=n BL=n B n=L/B n=L/B式中 L支架长度，m； B循环进度，m.整理ppt 四、放煤规律和放煤方式 散体运动原理散体运动原理放煤的过程是散体运动过程，最大的特点：放煤的过程是散体运动过程，最大的特点：椭球体椭球体漏斗的发展漏斗的发展椭球体发展原则椭球体发展原则1)1)同时到达的原则同时到达的原则2)2)按比例运动的原则按比例运动的原则漏斗最主要反映下降速度和方向漏斗最主要反映下降速度和方向1)1

12、)中间快，两边慢；中间快，两边慢；2)2)向中间运动。向中间运动。 整理ppt四、放煤规律和放煤方式整理ppt四、放煤规律和放煤方式放煤方式放煤方式 为减少混矸，提高回收率，必须保持和控制煤为减少混矸，提高回收率，必须保持和控制煤岩分界面，必须有规律的顺序放煤。岩分界面，必须有规律的顺序放煤。放煤方式放煤方式 ： 单轮、多轮、顺序、间隔、协调。单轮、多轮、顺序、间隔、协调。放煤步距放煤步距 ： 一刀一放、二刀一放、三刀一放。一刀一放、二刀一放、三刀一放。 平煤集团学术报告平煤集团学术报告整理ppt整理ppt整理ppt整理ppt四、放煤规律和放煤方式（回收率）当前放顶煤回收率情况当前放顶煤回收率

13、情况 工作面回收率工作面回收率 ：8085采采 区回收率：区回收率：无煤柱无煤柱75左右，留煤柱则低于左右，留煤柱则低于75。工作面煤炭损失构成：工作面煤炭损失构成：总损失：总损失： 15201520放煤损失放煤损失( (工艺损失工艺损失) )： 711711两端过渡支架及端头支架损失：两端过渡支架及端头支架损失： 1.54.51.54.5初采、未采不放煤或少放煤损失：初采、未采不放煤或少放煤损失： 1.52.51.52.5其他损失：其他损失： 3434整理ppt提高回收率方法减少放煤减少放煤( (工艺工艺) )损失损失 选择适当的放煤方式和参数，加强放煤管理选择适当的放煤方式和参数，加强放煤

14、管理( (经济和监督上经济和监督上) )。 减少两端损失减少两端损失 改善过渡支架和端头支架的放煤功能改善过渡支架和端头支架的放煤功能。减少初采、末采损失减少初采、末采损失 要经过试验，根据不同顶煤板情况，在保证安全的条要经过试验，根据不同顶煤板情况，在保证安全的条 件件下，逐步减少不放煤和少放煤的距离。下，逐步减少不放煤和少放煤的距离。减少其它损失减少其它损失 扩大采区尺寸可以相对减少煤炭损失；扩大采区尺寸可以相对减少煤炭损失； 无煤柱开采是使采区回收率达到国家规定无煤柱开采是使采区回收率达到国家规定7575的主要措施。的主要措施。 整理ppt五、综放工作面循环劳动组织 实现全厚同时出煤实现

15、全厚同时出煤即实现采煤和放煤平行作业。即实现采煤和放煤平行作业。( (放顶煤的初衷放顶煤的初衷) )；实行工作面内多点出煤实行工作面内多点出煤( (采煤机出煤为单点出煤采煤机出煤为单点出煤) )。放煤实现多口出煤放煤实现多口出煤，但受后部输送机能力所限，同，但受后部输送机能力所限，同时放煤口一般不应超过时放煤口一般不应超过2323个。放煤和采煤应错开个。放煤和采煤应错开一定距离一定距离（典型的两刀一放的循环作业图表见图 ） 整理ppt两刀一放平行作业循环作业图表整理ppt大倾角综放开采工作面正常生产的原则大倾角综放开采工作面正常生产的原则 （四个由下向上四个由下向上 ）1)1)采煤机由下向上割

16、煤，返回时空刀；采煤机由下向上割煤，返回时空刀；2)2)移架由下向上，保持下部固定好的支架作为移动架移架由下向上，保持下部固定好的支架作为移动架的导向轨：的导向轨：3)3)推移运输机由下向上，每次移动消除一部分下滑；推移运输机由下向上，每次移动消除一部分下滑；4)4)放煤由下往上，减少对煤矸分界面的扰动，采放错放煤由下往上，减少对煤矸分界面的扰动，采放错开一定距离，实现一刀一放、平行作业。开一定距离，实现一刀一放、平行作业。 整理ppt瓦斯涌出规律和特点 绝对瓦斯涌出量成倍增加。上临近煤层的瓦斯涌出量成倍增加。采空区瓦斯涌出量成倍增加。局部瓦斯聚集加剧；瓦斯涌出和分布不均衡。六、放顶煤开采的瓦

17、斯问题整理ppt工作面瓦斯积聚情况 整理ppt隅角附近瓦斯集聚隅角附近瓦斯集聚 整理ppt瓦斯治理方法抽放瓦斯抽放瓦斯应作为是一道正常的工序，全程抽瓦斯，贯彻始终。预抽：预抽：分采前抽，穿层抽，层内掘巷抽(排)，巷排十钻孔抽，透气性好的煤层效果好透气性好的煤层效果好。边采边抽：边采边抽：利用裂隙和卸压区抽煤壁前方瓦斯，采空区抽后方瓦斯。采后抽：采后抽：埋管，长钻孔，高抽巷等 。整理ppt瓦斯处理方法（排） 上隅角是风排瓦斯重点可采用风排方法处理。 特厚煤层特厚煤层(8m)(8m)可用可用E E型瓦斯排放巷，风量计算按排放巷排出型瓦斯排放巷，风量计算按排放巷排出1 13 3风和风和2 23 3瓦

18、斯考虑。瓦斯考虑。 较薄厚煤层，只能用高抽巷较薄厚煤层，只能用高抽巷( (随采随废，高浓度随采随废，高浓度) )或用高抽钻，或用高抽钻，经过试验，确定参数经过试验，确定参数( (数量、高度、排列、负压、流量数量、高度、排列、负压、流量) ) 不用尾巷，用尾巷害处：不用尾巷，用尾巷害处：漏风，造成自燃，有时无征兆；漏风，造成自燃，有时无征兆；丢煤多。丢煤多。 若瓦斯浓度再高，只能限产，以风定产。若瓦斯浓度再高，只能限产，以风定产。 整理ppt整理ppt淮南谢桥高瓦斯矿井瓦斯治理方法淮南谢桥高瓦斯矿井瓦斯治理方法钻孔预抽。在回采前以工作面上下风巷沿煤层倾向打长距离钻孔(如图)，钻孔间距10m，钻孔深75m，孔径73mm，共施工钻孔258个，其中上风巷钻孔128个， 下风巷钻孔130个。边采边抽。在工作面回采期间因工作面前方的应力集中带造成煤体破坏而卸压，钻孔瓦斯涌出量会增加，所以回采过程中，利用预抽钻孔进行边采边抽，利用风巷抽排瓦斯效果很好。整理ppt采空区瓦斯抽排采空区瓦斯抽排。采用顶板纵向长钻孔抽放采空区瓦斯。在工作面上风巷下帮每隔180m设一个钻窝施工4个不同倾