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1、放 顶 煤开采技术,放顶煤液压支架,放顶煤矿压及放煤规律,内 容,放顶煤开采工艺及分类,放顶煤开采适用条件,存在问题及解决途径,放顶煤开采技术,放顶煤开采工艺及分类,放顶煤开采技术,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: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。,放顶煤开采工艺及分类,放顶煤开采概念,在厚煤层中，沿煤层（或分段）底部布置一个常规长壁工作面，用常规方法进行回采，利用矿山压力的作用或辅助以人工松动方法，使支
2、架上方的顶煤破碎成散体后由支架后方（或上方）放出的采煤方法。,单一煤层开采,放顶煤开采,放顶煤开采工艺及分类,放顶煤开采工艺及分类,放顶煤开采工艺及分类,放顶煤开采工艺及分类,放顶煤开采工艺及分类,一次采全厚放顶煤采煤系统,放顶煤开采工艺及分类,放顶煤开采工艺及分类,一次采全厚综放面的工艺过程:,采煤：综放工作面一般采用双滚筒采煤机沿工作面全长双向截割煤体，工作面两端采用斜切进刀方式，不用人工开缺口。采煤机截落的煤炭在螺旋滚筒和前输送机铲煤板的配合下，装入输送机后运走。移架：为维护端面煤顶的稳定性，放顶煤液压支架一般均有伸缩前梁和防片帮装置。在采煤机割煤后，立即伸出伸缩前梁支护新暴露煤顶。采煤
3、机通过后，及时移架，同时收回伸缩前梁，并伸出防片帮装置护住煤壁。移前输送机：移架后，即可推移前输送机。移后输送机：在拉架和推移前输送机后，操作移后输送机的专用千斤顶，将后输送机移到规定位置。操作时要注意架间和溜槽的连接部位，防止错槽和掉链等事故。放顶煤：放顶煤为放顶煤综采的关键工序，一般要根据架型、放煤口位置及几何尺寸、顶煤厚度及破碎状况，合理确定放顶煤的步距及作业方式。,放顶煤开采工艺及分类,国外放顶煤开采技术参数,放顶煤开采工艺及分类,放顶煤开采工艺及分类,进入20世纪90年代以来，综放开采也逐渐开始被用于开采复杂特殊地质条件特厚煤层。如大同矿区的“两硬”煤层综放开采、郑州矿区的“三软”煤
4、层综放开采，都取得了突破进展。与此同时，对综放开采中存在的瓦斯治理、火灾防治、粉尘治理、提高采出率、全煤巷锚杆支护等技术难题进行攻关研究，并取得了可喜成果。自1994年以后，综入工作面个数逐年增加，产量也在逐年上升，百万吨综放队个数也在逐年增加。,放顶煤开采工艺及分类,1994年约有60个综放工作面投产，年产煤炭约3680万t；1995年约有73个综放工作面；1996年综放开采煤炭部产量为5700万t，占国有重点煤矿总产量的10%左右；1997年约有92个综放工作面,占总工作面数的4.4%，放顶煤总产量为6609.4万t，占总产量的13.54%；1999年有11个综放工作面年产超过200万t；
5、2000年在78个创水平综采队中，综放开采占32个，其中年产超过200万t的有12个；2004年兖矿集团东滩矿综采放顶煤工作面创出了年产量658.15万t的世界综放纪录。,放顶煤开采工艺及分类,放顶煤矿压及放煤规律,工作面单产对比图,百万吨综放工作面个数年度对比图,放顶煤开采工艺及分类,我国地下开采特厚煤层占的比例较大，其开采方法长期采用人工顶板分层开采，不仅工作面产量低，而且成本高，使采区采出率一直处于相当低的水平。1982年9月，我国第一套综采放顶煤液压支架开始设计，1983年，进行设备的加工制造，1984年4 月，全国首个综放工作面在沈阳矿务局蒲河矿下井进行工业性试验，工作面长度为60m
6、。由于支架设计、生产管理经验不足和自然发火等原因，致使开采效果不太理想。1986年3月，又在窑街矿务局二矿进行了急倾斜特厚煤层水平分段综采放顶煤采煤方法的工业性试验，试验基本取得成功，为急倾斜特厚煤层机械化开采开辟了途径。在此基础上，综放开采技术又先后在乌鲁木齐、阳泉、平顶山、辽源、鹤岗、铜川等国有重点煤矿，以及许多地方煤矿推广应用，并且取得了良好的技术经济效果。,放顶煤采煤的基本类型,综采放顶煤 简易放顶煤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液压支柱配型钢梁铺顶网,放顶煤开采工艺及分类,按放顶煤面输送机数目分：单输送机 双输送机 按综采放顶煤液压支架放煤囗及位置分：高位放顶
7、煤液压支架；中位放顶煤液压支架；低位放顶煤液压支架。,放顶煤开采工艺及分类,预采：先采顶分层，而后沿煤层底板布置一个放顶煤工作面；倾斜：厚度超过15m以上，沿煤层倾斜分层依次进行放顶开采。,放顶煤开采主要类型,一次采全厚,预采顶分层网下放顶煤,倾斜分段,放顶煤开采工艺及分类,缓倾斜特厚煤层一次采全高放顶煤采煤法，特点：（1）采面采高：M=h1=2.03.0m,（2）放顶煤高度：h2=(1-3)h1 适用：M 5m，M 12 m,放顶煤开采工艺及分类,缓倾斜特厚煤层预采顶分层（网下）放顶煤采煤法，（1）顶层，23m，只采不放；铺网。（2）下层采面：采、放。适用：12 14m煤层。,放顶煤开采工艺
8、及分类,预采顶分层网下放顶煤,放顶煤开采工艺及分类,缓倾斜特厚煤层多次（倾斜分层）放顶煤采煤法,放顶煤开采工艺及分类,特厚煤层多次（倾斜分层）放顶煤特点：,将厚煤层分为若干分层，H1=H2 大于68 m，一般10 m；自上而下依次采用放顶煤回采各分层。适用：M 12m塞尔维亚维林基矿开采了厚80150 m的褐煤。我国石炭井矿区开采厚20m以上的煤层。,放顶煤开采工艺及分类,急倾斜煤层水平分段放顶煤采煤法。,放顶煤开采工艺及分类,放顶煤液压支架,放顶煤开采技术,放顶煤液压支架分类,单输送机式,单输送机式,双输送机式,双输送机式,插底式,不插底式,开天窗式(单铰接式、四连杆式）,插板式（前、后四连
9、杆式）,放顶煤液压支架,放顶煤液压支架分类,放煤口位置,中位(双输送机开天窗式),高位(单输送机开天窗式),低位(双输送机插板式),放顶煤液压支架,高位放顶煤单输送机液压支架（平顶山、辽源、潞安曾经用过）。煤尘大、采放不能平行作业、回收率低等问题。,YFY3000-16/26型放顶煤液压支架,放顶煤液压支架,高位放顶煤特点:放煤口位于液压支架的上部,即顶梁或掩护梁上,运输采用单输送机运输煤.优点:工作面运输系统简单,端头易于维护.缺点:放煤口较高,煤尘较大;采放不能平行作业,推进速度慢;支架顶梁短,容易造成架前顶煤放空面造成支架失稳或移架困难.,不适合在软煤层中使用,煤层厚度不宜太厚.,放顶煤
10、液压支架,放顶煤液压支架,中位放顶煤双输送机液压支架,FYS3000-19/28型放顶煤液压支架,放顶煤液压支架,中位放顶煤特点:放煤口位于液压支架高度的中部,运输采用双输送机运输煤,一前一后分别运输采煤机的落煤和放落的顶煤.优点:工作面有两套独立的出煤系统,采煤和放煤相互干扰较少,可以实现采放平行作业,提高工作面单产.,广泛使用,适应性强,在各种煤层条件下均有成功的实例.,放顶煤液压支架,后输送机铺在底板上，煤尘小，有发展前景,放顶煤液压支架,低位放顶煤双输送机液压支架（潞安、兖州、鹤壁、晋城）,低位放顶煤特点:支架的放煤口位置低(在支架的后下方),尺寸大,而且可以是连续的,运输采用双输送机
11、运输煤,一前一后分别运输采煤机的落煤和放落的顶煤.优点:放煤口较低,煤尘较少,后输送机外运煤顺利,一般不需要清理后方浮煤;放煤口间无脊背煤炭损失;支架尾梁 可以摆动,以 利提高顶煤 的回收率.,层节理比较发育的缓倾斜厚煤层中使用.,放顶煤液压支架,国外综采放顶煤支架发展,放顶煤液压支架,法国放顶煤开采支架,放顶煤液压支架,法国放顶煤开采支架,放顶煤液压支架,法国FB21-30S型掩护支架,法国香蕉形尾梁放顶煤支架,放顶煤分层布置开采方式,法国采用放顶煤的主要方法有8-12m煤层的顶煤全厚垮落法和顶煤分层垮落法，如下图所示。,为四柱支撑掩护式，掩护梁上面设有放煤窗口，由液压控制其开关。放煤窗口内
12、装有一个液压控制的搅动器，高出垮落空间约900mm，有助于破碎大块煤和垮落顶煤。,放顶煤液压支架,匈牙利、德国放顶煤开采,前方放顶煤支架、开天窗放顶煤支架和侧开门式放顶煤支架等。最有代表的是VHP系列放顶煤支架，如下图所示。在运输方面有双输送机和单输送机两种。,匈牙利VHP732型天窗式放顶为煤支架,德国赫姆夏特320型放顶煤支架,我国各类放顶煤支架,邯郸生产轻型放顶煤支架,六柱式（邢台）、二柱式（邢台）、四柱式（邯郸）轻型放顶煤支架,放顶煤液压支架,兖州生产轻型放顶煤支架,淄博生产的各类放顶煤支架,北京煤机厂生产的放顶煤支架,放顶煤液压支架,放顶煤液压支架,放顶煤液压支架,简易放顶煤支护设备
13、：滑移顶梁液压支架单体液压支柱配型钢梁铺顶网单体液压支柱配十字绞接顶梁铺顶网,放顶煤液压支架,放顶煤液压支架,放顶煤液压支架,放顶煤开采工艺及分类,放顶煤开采工艺及分类,放顶煤矿压及放煤规律,放顶煤开采技术,一、综采放顶煤矿压显现规律 综放面矿压显现也有周期性；支架载荷没有随采厚加大而大幅度增加；综放工作面开采引起的支承压力对两巷的影响距离增加，影响程度降低。,放顶煤矿压及放煤规律,放顶煤矿压及放煤规律,放顶煤工作面剖面图,单口无约束放煤放出体与煤岩分界线,从总体上来讲：放顶煤可分为两个过程：第一是顶煤松动、破坏、垮落过程。在底分层煤采出以后形成采空区，顶煤在矿山压力和自重作用下破坏、垮落形成
14、松散无规则的块体堆，其顶煤垮落高度取决于顶煤放出前的煤体碎胀系数和底分层开采高度。第二是顶煤放出过程。当支架放煤口打开以后，已破碎的散体状顶煤靠自重流入放煤口，其运动形式具有松散介质的特征，尽管某一个煤块体的运动是属于刚体随机滚动、不连续的，但从宏观上来看，大量煤块体的滚动具有明显的连续滚动性。,顶煤破坏过程：,放顶煤矿压及放煤规律,破坏发展区B：受顶板回转作用，煤壁前方附近顶煤发生破坏，裂隙扩展，位移增大。,裂隙发育区C：支架反复支撑，控顶区内的顶煤形成发育的裂隙。支架反复支撑，形成交变应力，破碎效果提高。梁长顶煤破碎加剧，顶上易冒空。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
15、：顶煤完全破坏，失支连续性，在支架后方垮落放出。,放顶煤矿压及放煤规律,顶煤松动区和放落区，如上图所示。区处在支承压力峰值靠向煤体深部，为弹性变形区，有明显裂隙变形；区为塑性变形区，即支承压力峰值点至煤壁，裂缝成X形开裂，顶煤呈现大块整齐排列，在该区内，水平位移量约为垂直位移量的两倍。在区，底煤采出后，支架上方的顶煤支承压力趋于零，在支架反复支撑和采煤的影响下，顶煤沿已开裂缝松动，垂直位移约为水平位移的10倍，下位顶煤的垂直位移大于上位顶煤的垂直位移。在区顶煤形成下小上大的块度，在顶煤放出时形成平衡拱，阻碍了顶煤放出。顶煤的垮落角多在80度左右。,放顶煤矿压及放煤规律,法国达尔西矿D放顶煤工作
16、面顶煤观测,放顶煤工作面顶煤位移量和变形示意图,放顶煤矿压及放煤规律,在分层开采“砌体梁”理论的基础上，保留基本顶断裂岩块的“砌体梁”力学模型，建立了新的力学模型。考虑煤壁对“砌体梁”支撑的影响角，将“直接顶（顶煤）支架底板”支撑体系视为不同刚度可压缩的变形体。进而又提出了岩层控制中的关键层理论：采场上覆岩层的破坏、变形、离层等一系列矿压显现规律主要取块于坚硬岩层中的关键层。控制关键层在破断前为弹性地基梁，破断后为砌体梁结构。由于顶煤的整体刚度小，给定变形压力小，因此，支架工作载荷与采高变化无明显关系。,钱鸣高院士提出的综放工作面力学模型,放顶煤矿压及放煤规律,放顶煤工作面岩层划分,放顶煤矿压
17、及放煤规律,长壁综放工作面开采过程压力分布图,放顶煤矿压及放煤规律,（1）煤体属于沉积脆性岩体，存在许多原生节理和弱面，其方向主要与煤层走向、倾向相同。（2）顶煤从最初整体状态到最后的散体放出状态，要经历4个主要活动阶段。其中，裂隙的产生张开闭合再张开特性是保证顶煤能及时垮落、放出的必要前提。（3）采动裂隙的方向以垂直方向为主，水平离层为附，在工作面前方，大量垂直采动裂隙的产生，以及原生节理、弱面使原是整体的顶煤成为具有块体力学性质的块体堆，煤块体之间拉应力等于零，但相互之间存在压应力和剪应力。（4）顶煤在经历4个阶段活动后已变成了散体颗粒，当打开放煤口，煤块体以散体介质的运动特性流入放煤口，
18、故将放煤体抽象成理想松散体做进一步研究是具有实际和实验基础的。,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。,1-放出椭球体，2-放出漏斗3-松动椭球体，4-移动漏斗,放顶煤矿压及放煤规律,二、顶煤放煤规律,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）hb1=（0.25 0.3）h/2,放顶煤矿压及放煤规律,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
19、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）h,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。,放顶煤矿压及放煤规律,支架选取后，l是确定的，要求合理放煤工艺，减少煤损，不增加混矸,放煤步距大，顶煤放不出，煤损大；放煤步距小，煤矸混杂，煤质差。,放煤步距太大：顶板方向的矸石先于采空区后方的煤达到 放煤口，关口，顶煤放不出。,放煤步距太小：采空区方向的矸石先于上部顶煤到达放煤口，顶煤损失部分。,放顶煤矿压及放煤规律,放煤步距影响因素：,顶煤厚度；顶煤可放性；顶煤硬度和冒落时的垮落角；直接顶厚度；埋深等。,放顶
20、煤矿压及放煤规律,生产中常用截割一刀煤放顶煤一次（一刀一放）、截割两刀放顶煤一次（两刀一放）。,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。（1）多轮、分段、顺序、等量放煤 采面分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。,放顶煤矿压及放煤规律,（2）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/
21、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。,放顶煤矿压及放煤规律,（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。,放顶煤矿压及放煤规律,放煤方式的煤岩分界线,放顶煤矿压及放煤规律,顺序一次全量放煤方式,均匀多轮等量放煤方式,三、散体介质流理论,采用PFC2D计算程序构建综放面计算模型，进行厚煤层综放开采顶煤放落规律研究。放煤步距分别取：0.6m、1.2m、1.8m；分别进行走
22、向、仰采、俯采的数值模拟，模拟不同倾角和开采方式下的顶煤移动规律。,放顶煤矿压及放煤规律,放顶煤矿压及放煤规律,走向长壁放顶煤开采条件下顶煤冒落煤矸分界图,放顶煤矿压及放煤规律,不同放煤步距顶煤采出率研究,放煤步距为0.6 m,放顶煤矿压及放煤规律,放煤步距为1.2 m,放顶煤矿压及放煤规律,放煤步距为1.8 m,放顶煤矿压及放煤规律,不同放煤步距条件下顶煤绝对放出率和顶煤相对采出率,放顶煤矿压及放煤规律,四、放顶煤工艺特点（1）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
23、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,放顶煤矿压及放煤规律,（2）放煤步距（循环放煤步距）,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。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。,放顶煤矿压及放煤规律,主要结论,综放理论研究,综放矿压显现,配套设备研制,综放开采工艺,综放安全技术,综放巷道支护,综放研究成果,放顶煤矿压及放煤规律,放顶煤矿压及放煤规律,（1）在基础理论方面：系统地研究了顶煤运移规律、顶煤冒放性分类、顶煤破碎机理、顶煤冒放规律计算机方面仿真、放顶煤专家系统、放顶煤的适应性、综放采场瓦斯
24、运移规律、综放开采覆岩破坏及地表移动规律等，这些研究成果为综放开采技术的深入发展提供了科学依据。,（2）在综放矿压显现方面：通过从不同的角度研究综放工作面的矿压显现特征，对顶煤的结构特征、直接顶的结构特征、基本顶的结构特征作出了描述，提出顶煤、顶板对支架作用的“给定变形”、“给定载荷”关系，以及支架工作阻力确定的块体力学理论，为放顶煤支架的设计提供了理论数据。,放顶煤矿压及放煤规律,（3）先后研制了高、中、低位，正四连杆、反四连杆，单输送机、双输送机，大插板、小插板，手动液控、电液控，单摆杆等各种类型的放顶煤液压支架数十种。研究、试验手段不断更新，采用计算机辅助设计对支架结构参数进行优化，并采
25、用计算机模拟试验仿真软件系统对支架的受力状况进行模拟分析，从而使综放液压支架设计水平保持世界领先水平。,（4）根据不同的煤层赋存条件，先后对缓倾斜一次采全高放顶煤、急倾斜特厚煤层水平分段放顶煤、松软煤层放顶煤、坚硬顶板硬煤放顶煤、高瓦斯煤层放顶煤、较薄煤层放顶煤、小块段厚煤层放顶煤、高产高效电液控制放顶煤支架放顶煤等放顶煤工艺进行了试验和研究，并取得了良好的技术经济效果。,放顶煤矿压及放煤规律,（5）在综放开采安全技术方面：对综放瓦斯防治技术、自然发火火灾防治、通风防尘技术、平白无故检测仪器等方面进行了广泛的研究，取得了初步成果。,（6）在煤巷锚杆支护成套技术方面：在引进国外的先进仪器的基础上
26、，逐渐国产化，形成了从巷道围岩地质力学测试、到锚杆支护设计、锚杆支护材料、锚杆支护监测技术的一套完整的煤巷锚杆支护技术，并在全国得到广泛推广应用。,放顶煤开采适用条件,放顶煤开采技术,一、放顶煤开采的优越性,放顶煤开采适用条件,（1）产量高：由于综放开采实现了采、放平行作业，工作面前后有两个出煤点，一个工作面相当于多个工作面，因此，工作面单产和工效均可大幅度提高。,掘进,适应范围,搬家,（5）开采成本降低，节约电能，节约支护材料，矿井吨煤成本可降低10-15元。,成本,放顶煤开采适用条件,（2）掘进率低：一个综入工作面的采放比均大于1,完全实现了煤层的整层开采，减少了分层开采时的回采巷道。,（
27、3）适用范围广：综放工作面基本上都是沿煤层底板开采的，不受煤层厚度变化影响；同时，顶煤代替了单一煤层的伪顶或直接顶，有利于工作面机道上方空顶的维护。,（4）减少工作面搬家次数：一个综放工作面同时开采相当于2-3个分层开采工作面，在同个矿井内大大减少了工作面的搬家频率。,二、放顶煤开采一般适用条件,（1）煤层厚度：M=5 12m为佳，过小易超前冒顶，过大破坏不充分。（2）煤层的可放性：煤质松软，层理节理发育。煤质中硬，f 2最好。个别f=3.1 3.9，层理节理发育亦可。（3）煤层倾角：不宜太大，缓倾斜煤层中一般15 o，太大影响支架的稳定性，25 o 42o煤层中也试验成功。,放顶煤开采适用条
28、件,（4）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f大于 3要采取措施，顶煤中的夹矸总厚度不宜大于顶煤厚度的10 15%。（5）顶板条件：顶板岩性最理想的条件是基本顶I、II级，直接顶有一定厚度，采空区不悬顶，冒落后松散体基本充满采空区。（6）地质构造：煤层厚度变化大，地质构造复杂，断层切割块段，阶段煤柱等无法应用分层长壁采煤法时，可放顶煤。,放顶煤开采适用条件,存在问题及解决途径,放顶煤开采,放顶煤开采技术,煤损大：比分层开采多10%以上；易自然发火；瓦斯聚积：顶煤空间聚积瓦斯。当顶板垮落、硬岩块摩擦冲击，火星爆炸。隐患较大，要求管理严格；煤尘大：比分层采高1 2倍以上
29、。鲍店降尘后：10毫克/m3。,存在问题及解决途径,一、煤炭损失,国家规定：厚煤层采区采出率 75%。采区煤炭损失：1）护巷煤柱损失 2）采面的回采损失（初采、终采，放煤工艺）初采损失率，为防止顶板冲击支架，开切眼放煤量往往控制在80%；采空区充填物高度约等于支架高度。末采损失率（末采损失率与采面推进长度成反比）,放顶煤开采存在问题及解决途径,端头损失：端部2 3架不放顶煤，保护出口。此损失与采面长度成反比。放顶工艺（脊背煤损）损失 采面泼洒损失,放顶煤采面收尾方法：(1)为安全拆除设备，距停采线1015m内，铺网、不放顶煤，以保持顶煤及顶板稳定性。适用：顶煤较硬较稳定条件。(2)以8 10的
30、坡度，采面爬顶，停采线处顶板为岩层。三角煤损失。适用：煤软。,放顶煤开采存在问题及解决途径,提高煤炭回收率,(l)合理布置巷道,对倾角小于1012煤层,应尽量布置对拉工作面,这样可减少一条回采巷道,减少煤柱损失。地质条件许可时尽可能加大采区推进长度.(2)在顶煤厚度够,技术经济合理的条件下可采用网下放煤,减少矸石混入量,增加回收煤量。对于煤厚大于10m的煤层,在上段割底放煤时应铺底网。(3)在综放时,端头部分应试验和采用能开天窗放煤的端头支架,可更多收回端头煤量。(4)根据多口放矿理论与实际,应进行均匀、顺序、等量放矿。在生产中可采用多段顺序双口双轮等量放煤。(5)采用巷旁充填支护等形式.,放
31、顶煤开采存在问题及解决途径,二、煤炭自燃,(1)黄泥灌浆。这是我国在分层开采多年使用并行之有效的方法，不少矿井有完整的黄泥灌浆系统，应充分加以利用。(2)注氮灭火。利用氮气灭火的原理十分简单，在封闭范围内注氮灭火的效果十分显著.(3)在回采工作面上下隅角及支架后方注洒阻化剂。对于局部防灭火很有效，尤其是在工作面推进速度较慢时。(4)阻化剂喷雾。阻化剂气雾的载体是空气（风流），对漏风严重的工作面向采空区注入气雾阻化剂有着特殊的作用，效果好。(5)向煤体注水。实践证明向煤体注水润湿煤体有明显的阻燃作用，应得到推广。(6)加快工作面推进速度。由于放顶煤工作面后方不允许存在废巷，采空区内窒息带的发展较
32、充分，工作面推进速度快，浮煤很快进入窒息带，不会发生自燃。,放顶煤开采存在问题及解决途径,实验产生的三相泡沫,放顶煤开采存在问题及解决途径,喷出的三相泡沫,放顶煤开采存在问题及解决途径,三、煤尘,1.在综采放顶煤工作面进、回风平巷，各设两趟管路，一条供采煤机喷雾，一条供支架喷雾及进、回风平巷胶带及机尾喷雾。兖州两种降尘技术，取得了很好的降尘效果:(1)采煤机工作状态负压二次降尘技术:在采煤机机面上安装一个封闭引射器，该装置的进风端在引射作用下形成负压场，将周围空气连同煤尘吸入风筒内，煤尘在风筒内与水雾碰撞结合，以很高的速度从风端射出，再次形成很强的负压场，将后滚筒割煤时产生的煤尘吸入，与水雾结
33、合沉降。(2)机载高压荷电喷雾降尘技术：在采煤机机构基本不变的情况下，利用采煤机提供的动力，拖动体积小、质量轻的机载电动增压泵，将来自低压供水管的清水增压，经防堵高压喷头作雾状喷射。2.实行煤体预先注水，湿润煤层、减少煤尘飞扬。3.选用低位放煤口液压支架。,放顶煤开采存在问题及解决途径,放顶煤开采存在问题及解决途径,四、瓦斯,进行瓦斯抽放。可以采用本层抽放或邻层抽放以及采空区抽放。配合瓦斯抽排，连续注氮或适当加大注氮量，用注入的氮气占据抽排瓦斯腾出的空间。采取下行通风、均压通风，两巷采过后封堵、提高综放支架的密封性等措施，尽最大可能防止向采空区进风.增加辅助通风设施，防止瓦斯积聚。,放顶煤开采
34、存在问题及解决途径,交叉钻孔强化预抽煤层瓦斯,放顶煤开采存在问题及解决途径,分段走向顶板岩石钻孔高效抽放采空区瓦斯,放顶煤开采存在问题及解决途径,放顶煤开采技术,放顶煤开采现代技术,自从进入21世纪以来，我国综放开采进入了前所未有的创新提高阶段，并且将以更新的姿态继续发展提高。主要发展方向表现在：（1）进一步研究完善综放安全技术与装备。对综放开采中防治自然发火、瓦斯和粉尘三大安全问题，做进一步细化研究，争取在综放安全技术上有新的突破，确保综放安全生产。（2）进一步研究试验复杂特殊地质条件下、难采煤层的综放开采技术与相适应的安全技术问题。根据不同的地质条件和开采条件，组织可行性论证和有针对性的科
35、研试验。解决各矿区特有的技术难题，逐步扩大综放开采的应用范围。（3）加强综放开采理论研究，进一步深化认识顶煤移动规律和顶煤放出规律，建立完整、系统、实际的放煤理论体系，改进放煤工艺，进一步提高采出率。,放顶煤开采现代技术,（4）进一步提高综放工作面单产量，日产达到4万吨，年产实现1000万吨，充分发挥综放开采技术的优势，进一步研制符合综放特点的成套综放设备，强化设备维修管理，强化设备在线监测，确保设备安全运转，提高设备开机率。（5）研究综放开采的采区和工作面参数，适当加大工作面长度，实现无煤柱巷道布置，既提高工作面产量又提高工作面采出率。（6）继续研制与综放相配套的国产系列综采设备。进一步研制
36、大功率、高强度、高速度、高可靠性的综放设备；进一步提高综放设备的生产能力、可靠性和配套性，进一步组织实现机电一体化。,放顶煤开采现代技术,2.创建世界先进水平 我国综采放顶煤已走在世界前列，并已向国外输送综放开采的成套技术。,1.解决厚煤层开采技术难题 为矿井高产高效创造条件，最大限度地提高矿井经济效益。,综放,三软,大倾角,两硬,高产高效模式,阳泉模式,米村模式,乌兰模式,大同模式,创新放顶煤开采新方法,放顶煤开采现代技术,（1）阳泉模式-综放高产高效,在“两采一放”的放煤步距基础上，发挥煤层全厚出煤的优势，底部工作面采煤和放顶煤实现平行作业:如采煤机割上半工作面，下半工作面就放煤；割下半工
37、作面时，上半工作面放煤。对于出煤点来说，前后并不同时出煤，但对全工作面来说，前后输送机同时向外运输，平行作业。整个工作面的放煤在一个班内有秩序地(能保证尽可能地提高回收率、降低含矸率和灰分)完成。,放顶煤开采现代技术,（2）三软煤层综放:米村模式,煤层软、顶板软、底板软的“三软”煤层，煤的普氏系数f=0.50.7，有时呈鳞片状、碎块状；分层开采时，煤壁片帮严重。顶板为易冒落的砂质泥岩，厚3.68m，老顶为中粒砂岩，厚4.915.7m，能冒落，周期来压不强烈。底板经常有一层0.5m厚的粘土岩，遇水易膨胀，工作面支架陷底严重。提高支架实际支撑力应主要依靠保持顶板的完整，即使顶板不完整，破碎岩石也不
38、允许漏入工作空间，保持支架不顶空。为了满足这个要求，关键是要从改善支架结构和采煤工艺上采取措施，将顶板全封闭。因此，针对米村煤矿的具体条件，制定了解决“三软”煤层放顶煤综采工作面的高产高效工艺原则(米村模式)。除了在循环工作制度上仍采用阳泉模式的放煤方式、多口放煤、采放平行作业等原则外，强调使用整体顶梁、长侧护板(与顶梁长度大体相同)、内伸缩梁的液压支架；在工艺上则强调必须及时移架(采煤机前滚筒过后立即移架)、擦顶移架，移架后再伸出伸缩梁，遮盖住端面顶板，达到全封闭顶板的要求。,放顶煤开采现代技术,（3）大倾角综放:乌兰模式,倾角大容易造成：(1)输送机下滑并带动支架及其他设备下滑，在支架和输
39、送机不连接的工作面更为严重。(2)支架倒架、“咬架”严重，控制不住顶板，架前冒顶、架间漏矸严重。,放顶煤开采现代技术,解决办法有三点：,一般采用调斜工作面(工作面向上略呈仰伪斜，工作面下出口超前上出口，调斜角度一般为7左右)以及利用支架上安装千斤顶调整下滑的办法解决输送机下滑。在工艺上应采取各种防止工作面设备下滑的措施:采煤机由下向上割煤，由上往下装煤;由下向上顺序移架,擦顶移架,移架必须及时，保持对顶板的全封闭;由下向上顺序推前部输送机;由下向上单轮顺序放煤.支架和输送机互相锚固对防止支架下滑起了重要的作用。提高锚固作用可减少调斜工作的角度，使端头支架和工作面不垂直及片帮的严重缺点得到了相对
40、的缓解。,放顶煤开采现代技术,（4）大同矿区“两硬“综放,大同矿区坚硬顶板、坚硬煤层(以下称两硬)的条件严重制约厚煤层的高产高效开采技术的应用,尤其是采出率难以提高.经过10多年的科技攻关,对顶煤弱化、顶板控制及装备等技术的试验,得出了一种在两硬条件下矿井高产高效及高采出率的综放开采技术,取得较好的经济效益.坚硬顶板对架型的要求:大同矿区的煤层顶板为坚硬厚层的砂岩,整体性强,节理裂隙不发育,直接顶薄,来压时强度大,动压强烈,工作面初次来压步距达50 m 以上,属难冒型顶板。四柱支撑掩护式支架,具有承载力大、切顶能力强、稳定性好等技术特征,能够很好地适应大同矿区两硬条件厚煤层的地质条件。因此,在
41、两硬条件综放开采时,一般都选择四柱支撑掩护式支架控制顶板。,放顶煤开采现代技术,顶板预爆破和顶煤预爆破,其主要目的使煤体与顶板弱化,是在沿顶掘进的两条工艺巷内超前工作面20 米实施爆破。顶煤预爆破事先在煤体内产生裂隙,使煤体弱化,随着工作面开采,煤体遭到破坏,顶板下沉煤体内应力重新分布,达到破碎顶煤的目的。顶板预爆破能在整体砂岩中形成裂隙,随着工作面开采,使顶板裂隙扩展,并分层逐次昌落,达到安全、高效的目的。顶煤预爆破的炮孔深度一般为25 米左右,顶板预爆破的炮孔深度一般为15 米左右。采用普通硝胺炸药与顺发雷管起爆,炮眼孔口布置在相邻两支架前梁的间隙中,每架之间布置一孔,孔深随煤厚变化相应进行调整,但必须保证孔底距顶煤上界面015 m 的距离,炮眼仰角55,朝向采空区.,放顶煤开采现代技术,深孔爆破弱化顶板,放顶煤开采现代技术,斜孔延长药包爆破最小抵抗线测图,放顶煤开采现代技术,挤压爆破作用原理示意图,放顶煤开采现代技术,顶煤变形的3个区,a未动区；b微量变形区；c显著变形区；d失稳区,Thank You!,
