采矿学-第七章放顶煤采煤法

3）工作面连续推进长度
一般大于800 1000m，考虑工作面搬 迁，工作面初采、未采时煤炭损失所占比例， 综采设备的大修期，工作面推进度可在 2000~2700m之间。 简易放顶煤工作面的连续推进长度不应 小于600 800m。
2、循环放煤步距（如图7-11）
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。
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
2、综采放顶煤矿压显现规律
①支架载荷不高； ②支架前柱阻力一般大于后柱； ③工作面来压不明显。
第三节长壁放顶煤工作面工艺参数及过程
一、长壁综放工作面参数分析 1、工作面长度及推进长度 1）主要影响因素 ①顶煤破碎 ②顶煤放出 ③煤炭损失 ④月推进度、产量和效率 采场上覆岩层充分运动—有利于破煤。 当采面 80m时，顶煤不能充分破碎，放煤难。
第一节 放顶煤采煤法分类
一、按厚煤层赋存条件和采放次数分类
1、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
(a)
适用：M 4.5m ，M =6 12m 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。
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。 1 2 3 4 5 6 7
2b1 2b 1
l 1 (a) 2 1
l 2 (b)
放煤口间距
当l 2b1时，Fig、11 — 8、c示，脊煤损失小， 煤矸石混杂；
2b 1
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
1
l 2 (c)
(a)
(b)
(c)
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。
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
2、放顶煤滑移顶梁支架、悬移顶梁支架和 组合顶梁支架
1）滑移顶梁液压支架 存在的问题： ①顶梁前后排列，稳定性 差，支架长度较大，易 出现超载现象； ②弹簧钢板易断裂； ③侧向稳定性随煤层倾角 加大而变差。
(c)
4、预采中分层放顶煤
二、按放顶煤采煤工艺及相应设备分类
1、按采煤工艺分： 滑移顶梁液压支架铺顶网 炮采放顶煤开采 单体液压支柱配Π 型钢梁 铺顶网 普采放顶煤开采 综采放顶煤开采 综采放顶煤 综采轻型支架放顶煤 简易放顶煤
1、综采放顶煤液压支架 按综采放顶煤液压支架放煤囗及位置，分： 高位放顶煤液压支架；不充分碎裂体， 中位放顶煤液压支架；较充分， 低位放顶煤液压支架；冒落放出 按放顶煤面输送机数目，分： 单输送机 双输送机
1450
Ф1250
10
600
140 286
60 35
630
47 2590(2450)
1460
图7-3
YFY3000—16/26型放顶煤液压支架
900
2）双输送机中位放顶煤液压支架
1 2 2567 3 4
单位： mm
5
29 00
6
7 8
1900-2800
13
12
11
10
9
图7-4 架
FYS3000-19/28型放顶煤支
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。
放顶煤液压支架类型
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。
1、顶煤冒放性的评价指标体系
煤层的硬度系数；煤层赋存深度；顶煤节理裂隙 发育程度；夹石层指标；随采随冒直接顶对采 空区充填程度；基本顶级别；采放高度比。
2、顶煤冒放性的分类结果（表7-2）
三、放矿理论与顶煤放出规律
1、放矿椭球体理论： 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。
2、 预采顶分层顶网下放顶煤
特点：（1）顶层，23m，只采不放；铺网。 （2）下层采面：采、放。 适用： 12 14m煤层，需人工放顶的，抽放瓦 斯的缓斜煤层。
(b)
3、倾斜分层放顶煤
特点：将厚煤层分为若干分层，分层厚一般8~10 m ； 自上而下依次放顶煤回采各分层。 适用：M 15~20m，缓斜煤层。 例如：南斯拉夫维林基矿开采了厚80150 m的褐煤 我国石炭井矿区开采厚20m以上的煤层
工作面长度计算实例：
阳泉一矿：M=6. 5m，顶煤4m，平均每架 放煤 t =5 7min，取n=2， B=1.5m, T. = 5h 得：l =135 190m 若：M=10m， 顶煤7.2m， t = 8~10min , 则: l= 96~120m。 一般工作面长度≮80m，以120~180m较为合 理。少数达200m。
1）单输送机高位放顶煤液压支架
特点：短托梁加内伸缩 梁及侧护板。 优点：控顶距小，稳定 性好，运输系统及工作 面端头维护简单，便于 管理。 缺点：断面小、煤尘大、 采放不能平行作业、回 收率低。
1600～2600 40
(3125 ～4025) 3125 ～3550 290～330 (1605)1175 ～2075(2105)
四、放顶煤工作面矿压显现规律
1、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。
阳泉一矿实则：放煤步距与采出率和含矸率的关系
放煤步距(m) 采出率(%)
0.5 0.6
含矸率(%)
备注
打开放煤口即 有矸石混杂
1.0 1.2
1.5 1.8 2.0 2.4
86.5
72.93 70.48
11.45
12.27 16.99
3、放煤方式
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、单轮顺序放煤 操作简单，容易掌握；放煤速度也较快；
2）合理工作面长度 原则：一个班内要将顶煤放完 一个班内将顶煤放完为原则确定的工作面 长度：
T l n B t
式中：l — 采面长度，m；n — 同时放煤的支架数，n 3； T— 每班工作时间，min； t —每架支架放煤所需时间，min； B—支架宽，m； — 班工作时间利用率。 T、B、n —视为常数。
3、放顶煤开采顶煤位移的特点
①煤体的坚固性系数不同，顶煤始动点位置不同； ②一般认为顶煤总位移量大于100㎜时，顶煤具备可放 条件； ③软煤的顶煤移动角大于90°，放煤是一种滑落运动； 中硬的顶煤移动角在80°左右，放煤是一种顶煤垮落 后的坠落运动；硬煤的顶煤移动角更小，放煤更类似 于悬臂梁自由端断裂破坏后的坠落；当硬煤的顶煤移 动角小于50°时，顶煤很难放出。 ④不同高度顶煤始动点位置不同； ⑤顶煤移动初期，主要以水平位移为主，随工作面接 近，垂直位移逐渐增大。
x z
H
4 3
2 1
h
z
y
y
1-放出椭球体，2-放出漏斗 3-松动椭球体，4-移动漏斗
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： b1= （0.25 0.3） h / 2
z
H
4 3
2 1
h
y
松动椭球体：
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）低位放顶煤双输送机液压支架
1 2 3 4 5 6 7
后输送机铺在底 板上，煤尘小， 有发展前景
12
11
10
9
8
双输送机低位放顶煤支架 特点：
（1）由于具有连续的放煤口，放煤效果好， 采出率高 （2）顶梁长，放煤口距煤壁远，经顶梁反 复支撑，使顶煤充分破碎，对放煤极为有利 （3）后输送机沿底板布置，浮煤容易排出， 移架轻快，同时尾梁插板可以破碎大块煤， 放煤口不易堵塞 （4）低位放煤，煤尘小，有利于降尘 （5）支架的稳定性差