《综采放顶煤技术》

FPB cL/
F—— 额定工作阻力；
P——首采区工作面额定支护强度；
L——支架中心距；
B c——控顶距，包括支架顶梁长度和梁端距离；
——支撑效率。
编辑ppt
3综采放顶煤工作面的设备配套
3.2.2 液压支架选型－支架架型确定
‒ 液压支架架型的确定必须与矿山地质条件相适应，与工 作面其他设备相配套，与回采工艺相配合，并且满足安 全高效生产的要求。
‒ 液压支架选型不仅包括支架的架型及额定支护强度、工 作阻力，而且设计到顶梁、护帮、底座、侧推、防倒防 滑等主要部件的选型及参数确定。
编辑ppt
3综采放顶煤工作面的设备配套
3.2.2 液压支架选型－支架架型确定的流程
– 根据采煤方法论证结果确定采煤方法； – 根据顶板岩（煤层）石力学性质、厚度及岩层结构和弱面发育程
➢ 1994年制定了《综合机械化放顶煤开采技术暂行规定》，使我国综 放开采技术走向正轨。
➢ 技术成熟和推广阶段（1996年至编辑今pp）t
1 概况
➢ 发展现状：
表1 1995年～2000年全国超100万t/a综放开采生产指标
生产指标
1995年 1996年 1997年 1998年 1999年 2000年
编辑ppt
3综采放顶煤工作面的设备配套
3.2.2 液压支架选型－液压支架额定工作阻力确
定
• 工作面支护强度确定以后，支架工作阻力值主要取决于支护顶 板的控顶面积。支架控顶面积主要与工作面“三机”配套设备 的断面纵向尺寸有关；工作面“三机”配套设备的断面纵向尺 寸在采煤机、刮板输送机定型配套后才能准确确定。
编辑ppt
3综采放顶煤工作面的设备配套
➢ 3.2 工作面设备选型 3.2.2 液压支架选型 ‒ 液压支架支护强度的确定 • 类型A顶板所需支护强度计算
由直接顶重量和基本顶来压时引起地控顶区下沉导致地载荷增量组成。
P Zh 1 1 k z/k k rz k z/k f M h 1 ( L K P C 1 )ls
Pma x193 29.2H47f11 Md 55
• 类型E顶板所需支护强度计算
F4l12(lH 1kLg)12L'gHZ
编辑ppt
3综采放顶煤工作面的设备配套
‒ 液压支架支护强度的确定 （1）按采场直接顶（含顶煤）为具有一定刚度的可变形介质 时计算
当采场直接顶为中间型刚度时，基 本顶的给定变形主要是由直接顶的变 形和支架的变形来承担，支架的载荷 包括两部分，即支架上方直接顶的重 量和基本顶给定变形作用于直接顶而 产生的给定变形压力。
• 类型B顶板所需支护强度计算
R Zh 11kd 1 1 ftdtaa n /tn a ()n () R Zh 11kd 1 1 ftdtaa n /tn a ()n ()
编辑ppt
3综采放顶煤工作面的设备配套
• 类型C顶板所需支护强度计算
Ry
h2
Cy Dy
h1
• 类型D顶板所需支护强度计算
3综采放顶煤工作面的设备配套
➢ 3.2 工作面设备选型 3.2.1 原则
‒ 采用技术先进、性能优良，经过实践检验的高可靠性 装备。
‒ 通过合理选型和正确配套，保证整个系统的性能协调 和可靠。
‒ 提高综采设备的配套能力与生产协调性。
编辑ppt
3综采放顶煤工作面的设备配套
➢ 3.2 工作面设备选型 3.2.2 液压支架选型 ‒ 液压支架支护强度的确定 保证对工作面顶板实现有效控制，又要满足回采工艺的各种要求。 1）常见的顶板运动类型 考虑回采工艺、顶板运动和来压特征可以将顶板运动分为5类： 类型A：中厚煤层开采，直接顶为不稳定顶板，支架载荷主要由基本 顶的级别和运动特征决定，直接顶主要作为传力介质，并将自 重作用于支架。 类型B：中厚煤层开采，直接顶中等稳定和稳定，在与支架相互作用 中具有不同的回转趋向，同时传递Ⅱ级和Ⅲ级基本顶形成的周 期载荷。 类型C：中厚煤层开采，非常稳定的直接顶和Ⅳ级基本顶形成的剧烈 载荷。 类型D：厚煤层采用放顶煤开采。采用放顶煤开采由于支架直接面对 顶煤，顶煤在回采过程中要求最大限度地放出。 类型E：浅埋深煤层开采。
编辑ppt
3综采放顶煤工作面的设备配套
➢ 3.1 主要设备选型及总体配套原则 3.1.1 设备配套的主要类型
– 采用国内研制的全套国产新型综采设备装备的综采工 作面，年产300万~600万t以上。
– 引进部分关键综采设备，如电牵引采煤机、重型刮板 输送机等，配以国产液压支架和大运量带式输送机装 备的大功率综采工作面，年产400万~800万t以上。
主要内容
1 概况 2 放顶煤的概念及其适应条件 3 综采放顶煤工作面的设备配套 4 高效长壁综放开采的工艺模式 5 综放工作面的矿压显现规律 6 综放开采提高顶煤回收率技术 7 综放开采的安全控制技术 8 综放开采的发展趋势
编辑ppt
1 概况
➢ 1.1 国外发展现状
➢ 20世纪50年代末60年代初，随着液压支架制造技术的发展，前苏联、 法国等国才正式采用放顶煤开采厚煤层，并获成功；
29 5552.5 191.4 512.6 114.74
最高效率/(t·工-1) 113.1 181.1
203.9
230.24
247
数量比重/%
34.0
36.0
35.5
产量比重/%
41.2
42.4
41.6
34.4
32.4
37.2
43.7
41.3
42.4
注：产量比重指当年1Mt/a以上综放队产量之编和辑占pp当t 年所有1Mt/a以上综采队产量总和的比例。
综放队数目/个 总产量/Mt
平均年产/Mt 最高年产/Mt 平均效率/(t·工-1)
22 35.63 1.620 3.157 56.8
26 4245 163.3 350.2 68.4
27 4430 164.1 410.2 71.2
22 4155 188.8 501.2
23 4630 201.3 505.8 92.4
式中： h ——顶煤和直接顶厚度，m； ——老顶的回转角；
——顶煤和直接顶容重，kN/m3； 1 ——直接顶的回转角；
E ——直接顶弱化弹性模量，kN/m2； lk ——控顶距，m；
——直接顶垮落角的余角；
Lk——老顶周期来压步距，m；
——老顶的回转角； 1
编辑ppt
n——直接顶压实系数。
3综采放顶煤工作面的设备配套
编辑ppt
2 放顶煤的概念及其适应条件 ➢ 2.3 适应综放开采的采区（工作面）地质条件
煤层的赋存条件 顶底板性质 地质构造 水文地质条件 瓦斯 自然发火影响 工作面储量
编辑ppt
2 放顶煤的概念及其适应条件
煤层的赋存条件 煤层赋存较稳定，煤层厚度以5～10m为宜，煤层倾 角0~15°，煤层普氏系数f ≤3
顶煤中无坚硬较厚夹矸夹矸单层稳定厚度一般不大于300mm放顶煤的概响范围内无水体或重要建筑瓦斯自然发火影响综放工作面除应加快工作面推进速度外还应采取相应的措施以防止火灾的发生工作面储量综放工作面长度一般为150200m连续推进长度10002700m工作面地质储量100300万t放顶煤的概备选型配套实例3综采放顶煤工1设备配套的主要类型采用国内研制的全套国产新型综采设备装备的综采工作面年产300万600万t以上
➢ 20世纪90年代以后，由于适合放顶煤开采的资源枯竭、环保问题等， 放顶煤开采在国外遇到了种种障碍，仅法国、俄罗斯等极少数国家使 用放顶煤开采技术；
编辑ppt
1 概况
➢ 1.2 国内发展阶段现状
➢ 探索阶段（1982－1990年）1982.9，北京开采研究所和沈阳煤研所 首次进行综放工作面总体设计和放顶煤液压支架设计，1983年进行 设备的加工制造；
度确定直接顶（煤层）类型； – 根据基本顶岩石力学特性及矿压显现特性确定其级别； – 根据底板岩性及底板抗压入强度和刚度确定底板类型； – 根据矿压实测数据计算额定工作阻力或根据采高、控顶距离及来
压步距估算支架支护强度； – 根据顶底板类型、级别初选支架额定工作阻力和支架架型； – 考虑工作面风量，行人断面，煤层倾角修正支架架型和参数； – 考虑煤壁片帮条件确定顶梁及护帮机构 。
编辑ppt
2 放顶煤的概念及其适应条件
➢ 2.1 概念：
放顶煤采煤法的实质，就是在厚煤层沿底部布置一个采高2~3 m 的长壁工作面，用常规方法进行回采，并利用矿山压力的作用或辅以 松动爆破等方法，使支架上方的顶煤破碎成散体后，由支架后方或上 方的“放煤窗口”放出，经由刮板输送机运出工作面。
图1 综采放顶煤工作面设备布置 1——采煤机；2——前输送机； 3——放顶煤液压支架；4——后输送机； 5——平巷胶带输送机；6——配电设备； 7——安全绞车；8——泵站； 9——放煤窗口；10——转载破碎机； A——不充分破碎煤体；B——较充分破 碎煤体；C——待放出松散煤体
1 概况
➢ 发展现状：
➢ 2001年东滩煤矿综采队应用综放开采技术，年产量达5．5Mt。2003 年，该队又创造了工作面年单产6.42Mt、最高月产0.6563Mt的两项 世界新纪录。2004年该面年产达到658.15万t。
➢ 2007年，潞安王庄煤矿6203综放工作面，工业性试验期间，最高日 产达到33186t，最高月产达到63万t，平均回采工效达到394t/工，回 收率达到了92.1％。
（2）根据采场顶板分类确定支架支护强度 工作面顶板为Ⅲ级2类顶板。根据采场围岩分类，Ⅰ、Ⅱ、
Ⅲ、Ⅳ级基本顶的额定支护强度下限按下式计算： P s 7 .3 h m 2 4 .5 L p 7 .9 B 8 c 1 .2 N 0 4 6 .1 2
式中：Ps为额定支护强度下限，kPa；Bc为控顶宽（其值为梁端距加上 顶梁长度），m；hm为煤层采高，m；Lp为老顶周期来压步距，m；N为 直接顶充填系数。
顶底板性质 煤层顶板能随采随冒，顶板冒落充填高度至少等于采 放高度；煤层底板岩性较硬
地质构造 地质构造简单，无较大煤层起伏及褶曲，无陷落柱、 火成岩侵入，断层落差不大；顶煤中无坚硬较厚夹 矸，夹矸单层稳定厚度一般不大于300mm
编辑ppt
2 放顶煤的概念及其适应条件
水文地质条件 地表或上覆岩层在采动影响范围内无水体或重要建筑 物
➢ 20世纪70年代初，综放开采在世界范围内出现了两种发展趋势：一、 前苏联、匈牙利等东欧国家，改进和完善放顶煤支架，但工作面仍使 用一台刮板输送机；二、法国、德国等国，工作面布置两台输送机。
➢ 20世纪80年度初期，世界上有近10个产煤国家采用放顶煤技术，取 得了良好的技术经济效益，工作面日产达到2000－2600t，工作面采 出率80％－91.9%;
➢ 1984.4，我国第1个60m长的综放工作面在沈阳矿务局蒲河矿进行缓 倾斜长壁综放开采工业性试验；
➢ 1986.3，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 顶煤采煤法的工业性试验，试验取得圆满成功；
➢ 逐渐成熟阶段（1990－1995年） 20世纪90年代以来，对综放开采中 存在的瓦斯治理、火灾防治、粉尘治理、提高回收率、全煤巷锚杆 支护等技术难题进行攻关研究，取得了可喜成果，我国的综放开采 得到了迅速发展；
瓦斯 自然发火影响
综放工作面除应加快工作面推进速度外，还应采取相 应的措施，以防止火灾的发生 工作面储量 综放工作面长度一般为150～200m，连续推进长度 1000～2700m，工作面地质储量100～300万t
编辑ppt
3综采放顶煤工作面的设备配套 ➢ 主要设备选型及总体配套原则 ➢ 工作面设备选型 ➢ 配套实例
编辑ppt
图1 直接顶为松散介质时 给定变形压力分布
3综采放顶煤工作面的设备配套
（ 时计1）算按的采支场架直最接大顶支（护含强顶度煤）为具式有中一：定刚h度—的—顶可煤变和形直介接质顶厚度
——顶煤和直接顶容重，kN/m3
p qm h E lkn h 1 ta E—h n —n n —1 —s直L 直k i接n接n 顶顶 垮弱落1化角弹的性余模角量；，kN
– 全套引进国外大功率综采设备装备的综采工作面。
编辑ppt
3综采放顶煤工作面的设备配套
➢ 3.1 主要设备选型及总体配套原则
3.1.2 设备选型的主要原则
‒ 综采设备的选型。高可靠性，技术先进性 ‒ 提高综采装备的配置。保证各零部件生产质量，注重
外购件的质量，选用国际上著名品牌且质量过关的产 品 ‒ 综采成套装备满足高产、高效、高回收率的要求，各 设备的生产能力要留有足够的富裕系数。 – 各主要设备的技术性能要满足工作面设计年产量的要 求，且相互Байду номын сангаас间协调与配合科学合理，发挥最佳的生 产效能。 – 采煤机、运输机、转载机、可伸缩胶带输送机生产能 力必须逐渐递增，形成“喇叭口”状，支架的推进速 度必须满足采煤机割煤速度的要求。 – 设计科学合理的端口编支辑护ppt，保证工作面快速推进。