放顶煤开采技术

放顶煤开采技术

摘要放顶煤开采方法历史悠久。法国、前苏联、南斯拉夫等国家于20世纪40年代末、50年代初开始应用，80年代后期应用范围开始萎缩，我国的技术则开始快速发展。本文主要讲述了放顶煤工作面矿压显现特点、顶煤破碎机理、放顶煤适用条件及放顶煤采煤工艺。

关键词放顶煤；开采技术

中图分类号q1 文献标识码a 文章编号 1674-6708（2011）

52-0122-02

我国厚煤层储量占到我国煤炭储量的44%左右。我国从20世纪60年代开始研究、试验厚煤层放顶煤开采技术。目前，厚煤层放顶煤开采技术已经成熟，在我国得到了迅速发展和推广应用。我国放顶煤开采技术已处于世界领先水平。

1 放顶煤采煤概述

1.1 放顶煤采煤法基本类型

放顶煤采煤法就是在厚煤层中，沿煤层（或分段）底部布置一个采高2m~3m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。放顶煤采煤法基本类型包括：1）一次采全厚放顶煤开采：一般适用于厚度6m~12m的煤层。其优点为掘进量小，设备少，系统简单，

生产集中；缺点为煤质软时，两巷维护困难；2）预采顶分层网下放顶煤开采：其优点为由于顶层铺设金属网，可以减少放煤的含矸量；缺点为开采顶分层后一般矿山压力减弱，不利于顶煤的破碎，常有大块煤需要人工预裂。一般适用于12m以上、直接顶坚硬、瓦斯大的煤层；3）倾斜分层放顶煤开采：当煤层超过15m~20m以上时，可将煤层自顶板至底板分成8m~12m的分段，然后自上而下依次进行放顶煤开采。一般适用于15m以上的缓斜煤层[1]。

1.2 顶煤放出规律

1）椭球体放矿理论

椭球体放矿理论认为：矿石在采场破碎后，原来所占的空间形状为一个旋转椭球体，是按近似椭球体形状向下自然流动下来的，放煤椭球体表面上的颗粒将大体同时到达放煤口。

2）松动椭球体

松动椭球体理论认为：放煤时，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）h。

3）放出椭球体参数

h-放顶煤高度，短轴为2b1，设长轴2a=h。生产实践及实验表明：

2b1=（0.25~0.3）h

b1=（0.25~0.3）h/2

（4）放煤口间距放煤口间距l大小影响放煤效果；当l>2b1（a）时，脊背煤损失大；l越大，损失越大；当l3要采取措施；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；断层切割块段，地质构造复杂，煤层厚度变化大，阶段煤柱等无法应用分层长壁采煤法时，可放顶煤。

4 放顶煤采煤工艺

4.1 放顶煤综采主要工艺过程

放顶煤综采主要工艺过程为：采煤机割煤（破煤和装煤）→（移架）维护端面稳定用前探梁及时支护，后移架→推移前部输送机（推移时保证输送机弯曲长度大于15m）→移后输送机（把后输送机移到规定位置）→放顶煤（打开放煤口放顶煤）。

目前主要采取从工作面向顶煤打眼放炮的方法。若由工作面无法破碎顶煤或在高瓦斯矿井中，则应考虑布置工艺巷进行专门的爆破作业。另外，一些矿井采用高压注水软化顶煤，也取得良好的效果。

4.2 初采和末采放煤工艺

1）初采

多数工作面从开切眼处放煤，推出开切眼后即做到了及时放煤。根据采煤工作面顶板的结构和顶煤的性质，为减小初次放顶煤步

距，提高初采回收率，常采用深孔爆破技术和切顶巷技术。目前在大多数综放工作面，推出开切眼后及时放煤，根据采煤工作面顶板的结构和顶煤的性质，为减小初次放顶煤步距，提高初采回收率，常采用深孔爆破技术和切顶巷技术。

2）末采

一般可提前10m左右停止放顶煤并铺顶网，但应注意解决好两个问题：一是选择合理的停采线位置，使撤架空间处于稳定的顶板条件之下；二是有效地防止后方矸石窜入工作面，即矸石应能够压住金属网。如不铺网，应在综放设备允许的坡度范围内加大爬坡度，减少放煤量，在到停采线时，使支架基本贴近顶板，将易燃的碎煤变为底板上的实体煤。

4.3 放煤步距

放煤步距：是指沿工作面推进方向前后两次放煤的间距。放煤过程中不能保证既不混矸又不丢煤，只是控制采出率和混矸率在一定范围内。放煤步距l=n×移架步距b，经验：l=（0.15~0.21）h。

4.4 放煤方式

放煤可分为连续放煤和不连续放煤两种，其中低位放顶煤支架为连续放煤，中、高位放顶煤支架为不连续放煤。放煤方式按放煤轮次不同，可分为单轮放煤和多轮放煤。单轮放煤：打开放煤口，一次将能放出的顶煤全部放完；多轮放煤：每架支架的放煤口需打开若干次才能将顶煤放完的称。放煤方式按放煤顺序不同，可分为

顺序放煤和间隔放煤。顺序放煤是指按支架排列顺序（1、2、3、…）依次打开放煤口的方式；间隔放煤是指按支架排列顺序每隔1架或几架（如1、3、5、…或1、4、7、…）依次打开放煤口。无论是顺序放煤还是间隔放煤都可以采用单轮或多轮放煤。

4.5 端头放煤

随着工作面输送机和支架的不断改进，使端头设备布置也不断更新。目前解决端头放煤的途径主要有以下3种：加大巷道断面尺寸，机头机尾置于巷道中，取消过渡支架；使用短机头和短机尾工作面输送机或侧卸式工作面输送机；采用带有高位放煤口的端头支架，实现端头及两巷放顶煤。

参考文献

[1]鲁建成.综采放顶煤采煤法[j].煤炭技术，2008(10)：61-63.

[2]张居仁，魏国山，陈海江.浅谈综采放顶煤工作面回采工艺及提高回采率的措施[j].中小企业管理与科技(上旬刊)，2010(7)：206-207.