第十一章厚煤层放顶煤采煤法

轻型放顶煤液压支架的适用条件：
（1）煤层普氏系数f＜2.5，来压强 度不大，煤层厚度3~8m，煤层倾 角＜25°； （2）工作面尺寸较小，断层较多， 地质条件较为复杂的工作面； （3）边角煤或煤柱的开采，厚度不 稳定的煤层，较薄厚煤层。
第三节 放顶煤工作面矿压显现特点及顶煤破碎机理


一、岩层活动及矿压显现特点 放顶煤开采时，由于煤层一次采出厚度的增 大，直接顶的垮落高度成倍增加，可达煤层 采出厚度的2.0～2.5倍，其中1.0～1.2倍范 围内的直接顶为不规则垮落带，而在上位直 接顶中则形成某各临时性“小结构”，其活 动可对采场造成明显影响。 综放采场上方仍可形成稳定的“砌体梁”式 基本顶结构，如图，但其形成的位置远离采 场。
双输送机中位放顶煤支架
1 2 3 2567 4
单位：mm
5
29
6
7 8
00
1900-2800
13
12
11
10
9
图7-4
FYS3000-19/28型放顶煤支架
双输送机中位放顶煤支架特点：
（1）支架稳定性和密封性好，抗偏载和抗扭能力大，不
易损坏 （2）放煤口距煤壁远有助于工作面前方顶煤的维护 （3）由于采煤和放煤使用两部输送机，可实现采放平 行作业，实现高产高效 （4）放煤口位置较高，丢煤多，采出率较低，煤尘较 大 （5）后输送机放在支架底座上，后部空间有限，造成 大块煤通过困难，移架阻力大 （6）掩护梁不能摆动，二次破煤能力差
一、综放开采的技术经济优势
近年来综放开采之所以成为我国高产高效矿井建 设的重要技术途径，是因为这种采煤方法不但符合我 国国情(厚煤层产量占煤炭总量的41%)，而且较厚煤 层分层开采和单一煤层综采有明显的技术和经济优势 1、适应性强 综放开采实现了缓倾斜特厚煤层的一次 采全厚开采和急倾斜特厚煤层的水平分段开采，对地 质条件的适应性较分层综采和单一煤层综采更强。适 应于煤层厚度变化大、顶底板起伏不平、断层构造多 以及其他地质条件变化的不稳定煤层。
二、放顶煤液压架分类
1、按支架类型：掩护式、支掩式、支撑式、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)
单输送机高位放顶煤支架 YFY3000—16/26
3、适用条件 （1）煤层厚度 一次采出的煤层厚度以6～8m为佳。预采顶 分层综采放顶煤开采时，最小厚度为7～8m. （2）煤层硬度 普氏系数一般 f≤3 （3）煤层倾角 煤层倾角不宜过大，一般 <25º （4）煤层结构 （5）顶板条件 （6）地质构造 （7）自然发火、瓦斯及水文地质条件
四、展望
在“十一五”期间，综放开采技术将会取得较快发展 1、综放工作面年产将在500万吨的基础上，达到700 万吨以上。 2、工作面将在实现采、放、运自动化程序控制的基础 上，实现整个工作面的自动化控制。 3、复杂厚煤层的系列轻放支架及配套装备将得到进一 步发展，以扩大综放开采技术在不同条件下的应用 范围。 4、顶煤破碎和冒放性理论与控制技术研究将取得巨大 进展，直接指导和服务于综放开采。 5、中国的综放开采技术继续领先世界水平。
二、初采和末采放煤工艺
1、初采 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 在应用放顶煤开采技术初期，通常在工作面 结束前20m左右铺双层金属网停止放煤，或使沿底板 布置的工作面向上爬至顶板时结束，这样造成了大量 煤炭损失。为此，近年来在综放开采的实践中普遍缩 小了不放煤的范围，一般可提前10m左右停止放顶煤 并铺顶网。
2、产量高 综放开采一次开采厚度大幅度增加， 煤层开采强度加大，实现了垂直集中生产，而 且低位放项煤支架工作面有两个出煤点，在同 样工作面长度和工作面推进速度的情况下，综 放开采较分层综采和单一煤层综采工作面的单 产可以成倍地增长（举例）。 3、成本低 综放开采较分层综采的巷道掘进率低， 工作面电力消耗少； 因而工作面直接成本大大降低。综放开采的吨 煤成本可比分层综采的成本降低10元/t以上， 因而矿井的经济效益可以明显提高。
第二篇 采煤方法
第十一章 厚煤层放顶煤采煤法
第一节 基本特点和类型
一、放顶煤采煤法基本特点
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2～ 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。
三、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。大小对放煤的影响 如图11—9所示 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
四、放煤方式
连续放煤（单轮）和不连续放煤（多 轮），顺序放煤和间隔放煤 单轮顺序放煤：见矸关门 单轮顺序 多口放煤 多轮顺序放煤 单轮间隔放煤（图11—10）
二、顶煤破碎机理
1、综放开采时，实现顶煤的有效破碎和顺利放出是放顶煤工作的核心问 题，而顶煤的有效破碎又是顶煤顺利放出的前提，同时也是支架选型 不确定放顶煤工艺的依据。 2、煤的普氏系数越小，有利于顶煤的放出；相反，f值越大，放煤效果 越不理想。一般认为，煤的普氏系数f〈3的煤层更适合放顶煤开采。 3、顶煤的破碎是支承压力。顶板运动及支架反复支撑共同作用的结果。 4、支架对顶煤反复支撑的次数N与顶梁的长度L及采煤机截深B有关，可 表示为： L N
作业：
1.简述综采放顶煤开采初采和末采放煤工艺。 2.我国常用的放煤方式有哪几种？各有何优缺点？ 3.如何确定放顶煤开采工作面长度及推进长度？ 4.综采放顶煤开采的适用条件是什么？ 1、放顶煤开采的特点及基本类型是什么？ 2、试述综采放顶煤支架的主要形式和分类依 据，以及不同架型的主要优缺点。
2、工作面长度及推进长度 放顶煤工作面的支承压力和顶板的运动是 顶煤破碎的主要力源，工作面长度过短和过 长都不利于顶煤的破碎，工作面一般确定在 80m<工作面<200m。 综采放顶煤工作面连续推进长度的确定， 应考虑地质条件、工作面搬迁、工作面初末 采的损失、自然发火等因素的影响，因此综 采放顶煤工作面的连续推进长度一般不宜小 于800～1000m， 兖州矿区综采放顶煤工作面 的连续推进长度多在2000m左右。
B
5、根据顶煤的变形和破坏发展规律，沿工作面推进方向前将煤划分为四 个破坏区，依次为：完整区、破坏发展区、裂隙发育区、垮落破碎区。
A
B
C
D
顶板破坏区 破坏发展区 B A --完整区
C
裂隙发育区 D 垮落破碎区
第四节 放顶煤采煤工艺
一、放顶煤综采主要工艺过程


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（放煤步距和放煤方式） 处理碎煤成拱、大块煤堵口、顶煤过硬 采煤机割煤→移架及时支护→推移前部输送机→拉后 部输送机→打开放煤口放顶煤。
二、放顶煤采煤法基本类型
1、一次采全厚放顶煤开采 一般适用于厚度6～12 m 的煤层。 优点：掘进量小，设备少，系统简单，生产集中。 缺点：煤质软时，两巷维护困难。
(a)
2、预采顶分层网下放顶煤开采


优点：由于顶层铺设金属网，可以减少放煤的含矸量。 缺点：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。
二、主要存在的技术问题 1、煤炭采出率低 工艺、初末采、端头、巷顶 煤、煤柱等损失。 2、放顶煤开采瓦斯积聚问题 绝对瓦斯量、采 空区瓦斯 3、放顶煤开采发火问题 均压、注氮、灌浆 4、放顶煤开采煤尘问题 割煤、放煤、漏煤 综合防尘（注水、各种喷雾）
三、开采技术条件与措施
1、采煤系统 图11-12 厚煤层综采放顶煤采煤法回采工作 面巷道布置与普通综采回采工作面巷道 差别不大。若顶煤中瓦斯含量较高，可 沿工作面顶板布置一条瓦斯排放巷，采 用一进二回的E形巷道布置。
五、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三种： 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。



第五节 厚煤层放顶煤采煤法技术发展展望
综采工作面顶板结构


上位直接顶中可形式“半拱”式小结构， 并与其上的“砌体梁”结构相结合，共 同构成综放开采覆岩结构的基本形式。 由于松软顶煤的参与，综放支架阻力通 常不大于分开采的支架阻力。综放基本 顶初次来压与分层开采相比步距增大， 一般可达50m以上；周期来压步距相对减 少，约为其初次来压步距的三分之一。
轻型放顶煤液压支架
（ ） 单摆杆式
b
单铰接式
轻型放顶煤液压支架特点： （1）支架结构简单、紧凑，重量轻，便于拆装 运输； （2）支架空间较大，便于清理浮煤和拆装检修 后部输送机； （3）支架稳定性好，造价低； （4）单铰接轻型放顶煤液压支架，具有较高的 封闭能力，能较好地解决“三软”煤层和较薄 的厚煤层综放开采端面易冒落的问题。
(3125～4025) 3125 ～3550 290～330 (1605)1175 ～2075(2105)
1450
1600～2600
Ф1250
10
600