第六讲综采放顶煤工艺方式与应用

循环图表的要点是将一个工作面分成上下两部分，交 接班时采煤机停在工作面中部，工作班开始后，如采 煤机割上半工作面，下半工作面就放煤；割下半工作 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 运煤，平行作业。 按作业图表所示，作业图表能保证最大限度地延长工 作面放煤时间，为保证在一个班内放完全部工作面的 煤，采用了“单轮间隔”的放煤方式，120m长的工作 面可在3.5～4h内将煤放完。 由于实行了多口放煤、采放平行作业的工艺方法，提 高了工作面采煤机的开机率，放煤有充裕的时间，使 为赶循环而丢失顶煤的现象基本消失。"阳泉模式"是 类似煤层条件下，放顶煤综采工作面行之有效的、并 能保证工作面各方面有良好指标的高产模式。



2．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。 3．移前输送机 移架后，即可推移前输送机。 4．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。 5．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。




三．高产高效模式 1．阳泉模式 放顶煤长壁综采工作面实现高产的基本点主要是: ①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； ②在不断提高顶煤回收率的基础上，加快放煤速度， 尽量使放煤速度和底部采煤速度相匹配，阳泉高产模 式就是在这种背景下产生的。 阳泉高产模式循环图表的核心是: （1）实现了工作面双输送机同时出煤，即工作面前 部采煤机割煤作业和工作面后部放煤工作的平行作业； （2）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； （3）循环图表有较大的灵活性，工作面有超额完成 循环、继续提高产量的可能性。


2.米村模式 郑州矿务局米村矿开采煤层软、顶板软、底板软的 “三软”煤层，煤层厚6～8米，倾角3～11º，煤层的 f值为0.5～0.7，顶板为易冒落的砂质泥岩，厚3.6～ 8米，底板有一层0.5米厚的粘土岩，遇水膨胀，支架 陷地严重。 这种情况下，支架对顶板是否有足够的垂直和水平支 撑力，对维护工作面顶板十分重要。我国设计和使用 的绝大部分液压支架都有足够的铭牌支撑力，但在破 碎顶板条件下，由于冒顶漏矸，支架顶空，实际支撑 力很低。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。

阳泉矿区低位放顶煤支架与中位放顶煤支架丢煤比较


二．回采工艺 综放开采与一般的综采相比，其工艺过程主要 增加了放煤和移后运输机等工序。下面是一次 采全厚综放面的工艺过程。 1．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。截深一般为0.6m，采高 2.4～2.8m。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。
第六讲

综采放顶煤工艺方式与应用
与普通长壁工作面相比，综放工作面增加了放煤工序， 工作面一半以上的煤从放煤口放出。因此，从时间和 空间上合理安排采放的关系就成为工作面生产工艺必 须解决的问题。在安排工作面工序时应遵循的原则： ①确定放煤方式时，尽可能简化放煤操作，加快放煤 速度，使放煤速度和采煤机割煤速度大体一致；②确 定最优放煤步距，提高回采率，降低含矸率；③尽量 实行采放平行作业，充分利用放顶煤开采一次采全高 的优势；④循环工作制度应有一定的灵活性，给增产 留有余地。

放煤方式： 我国煤矿常用的放煤方式有： （一） 单轮顺序放煤 （二） 多轮顺序放煤 （三） 单轮间隔放煤



根据煤层及围岩的赋存条件，工作面可有不同的布置 位置。据此，放顶煤开采工艺可分为三种不同的类型。 1 预采顶分层的工艺方式 先沿顶板布置一个普通长壁回采工作面(即采顶分层) 而后再沿底板布置放顶煤工作面回采，将底分层上部 的顶煤放出。这种工艺方式主要解决三个问题：一是 直接顶坚硬或厚度较薄、不能随采随冒，需要采取人 工措施处理顶板。如大同的坚硬顶板，需经注水软化 处理顶板才能冒落或是由于易垮直接顶较薄、不能满 足放顶煤后充填采空区的要求，需预先使上方较坚硬 的顶板产生松动破坏。二是防止在底部放顶煤时发生 混矸现象，在预采顶分层时铺设隔离网，形成网下放 煤。三是当煤层中瓦斯含量较大或有突出危险时，预 采顶分层可起到预先释放瓦斯的作用或进行抽放工作。 这种工艺方式将减弱矿山压力对顶煤的一次破碎作用。





乌兰模式正规循环图表的特点为: （1）采煤机由下向上割煤，由上往下装煤，不采用 双向割煤方式，交班时，采煤机停在机头向上l0m处， 割两刀放煤一次。 （2）由下向上顺序移架。采煤机割煤后，前滚筒一 边，立即前移支架。 移架必须遵守三个原则： 由下向上顺序移架，利用先移过的下邻架顶梁及侧护 板作导向，保持支架移架时不往下滑、不倒架； 擦顶移架，任何时候降架不得超出邻架侧护板，防止 移架时冒顶漏矸和倒架咬架； 移架必须及时，保持对顶板的全封闭，大倾角工作面 的任何架前冒顶漏顶事故，都会带来严重的影响。
2．中位放顶煤综采 主要特点是：支架的放煤口位于支架高度的中部。支架 的结构形式多数以单铰取代四连杆结构，以增加支架 的整体稳定性和后部工作空间。工作面为双输送机， 一前一后分别运输采煤机的落煤和放落的顶煤。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。 3．低位放顶煤综采 特征为支架的放煤口位置低、尺寸大，而且是连续的， 多为插板式，放煤口间无脊背煤炭损失，支架的四连 杆机构置于支架中间，后输送机置于支架拖板上或直 接放在底板上。低位放顶煤综采的主要优点是放煤在 支架后下方，放煤效果好，煤尘少；后输送机外运煤 炭顺利，一般不需清理后方浮煤；支架尾梁还可以摆 动，以利提高顶煤的回收率。 低位放煤支架的稳定性较差，工作面端头维护困难。


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。 米村矿采取以上一系列措施，基本控制住顶煤，使其 不发生架前冒顶和片帮。在支架放煤机构存在较严重 缺陷、三机配套尺寸不尽合理的情况下，月产超过7 万t，表明米村模式的基本原则对"三软”煤层放顶煤 综采工作面的高产高效有普遍意义。
四、复杂条件下的应用

（一）急倾斜厚煤层走向长壁综放技术 靖远煤业有限责任公司王家山煤矿矿井井田东西 走向长8.5km，倾斜宽3.5km，面积约25km2 ，矿井地 质储量3.8亿t，主采二、四两层，平均煤厚分别为 13.98和14.79m，为倾斜（25～45º ）和急倾斜（45～ 72º ）煤层。煤质为“三低一高”的优质环保动力煤 和民用煤。设计生产能力180万t/a，1990年以来，实 际生产能力在100万t/a以上，最高年产量为127.9万t， 由于条件复杂，所以一直未达到设计生产能力。




3．乌兰模式 “乌兰模式”是倾角较大(α =27°～32°)的厚煤层 放顶煤综采高产高效的工艺模式。煤层厚9～14米， 煤层的f值为0.57～1.5，直接顶为泥质粉沙岩，厚 3.05米。乌兰矿采用放顶煤综采最大的困难是倾角大， 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。 一般采用吊斜工作面(工作面向上略呈仰伪斜，工作 面下出口超前上出口，吊斜角度一般为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。实践证明，这些方法效果一般不好。因此，这种 条件下使用放顶煤综采，它的核心就是解决大倾角综 采面的正常生产问题。



一．综放开采类型 综放开采可分为高位放顶煤综采、中位放顶煤综采和 低位放顶煤综采。其中低位放煤优点突出，使用广泛， 是主要的发展方向。 1．高位放顶煤综采 高位放顶煤综采的特点是：放煤口位于液压支架的上 部，即顶梁或掩护梁上。这种放顶煤综采一般使用单 输送机运送采煤机采落的煤和放出的顶煤。其最大优 点是工作面运输系统简单，端头易于维护。主要缺点 是，由于放煤口较高，而且朝工作面输送机内放煤， 煤尘较大;采放不能平行作业，推进度慢，产量低， 支架顶梁较短，容易出现架前顶煤放空而造成支架失 稳或移架困难的现象



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2 预采中间分层的工艺方式 先在煤层中间布置一个回采工作面开采，然后再沿底 板布置放顶煤回采工作面，中间分层工作面的位置应 使底部放顶煤回采工作面上方有0.5m以上的护顶煤。 对厚度大于10m、硬度较大，难以直接放落的煤层， 可采用这种工艺方式，使顶煤预先冒落破碎，而后再 放煤回收。但是，若煤层埋藏不稳定，底板起伏较大 时，则无法保证下部的分层厚度，将给放顶煤工作面 的开采造成很大困难。此外，由于顶煤预先冒落破碎， 还将增加自然发火的危险性和放煤时的煤尘量。 3 一次采全高放顶煤的工艺方式 这种工艺方式是直接沿底板布置放顶煤回采工作面， 当回采工作面推进一定的距离后，就将上部顶煤放出， 一次采出煤层的全部厚度。 这种方式一般适用于厚度5～12m 硬度系数f<3的煤层


王家山煤矿原设计采煤方法，急倾斜煤层采用 正、倒斜切分层采煤法；35º 以下倾斜煤层采 用磨擦支柱倾斜分层炮采采煤法。2002年王家 山煤矿决定进行急倾斜特厚煤层高效综放开采 新技术攻关，采用急－倾斜特厚易燃煤层综放 开采以实现高效，解决国内外长期没有解决的 技术难题。


试验在四号井的44407工作面进行。煤层倾角 38～49º ，平均43.5º 。煤层厚度13.5～23m， 平均15.5m，采高2.6，平均放顶煤高度12.9， 采放比1：5；工作面走向长605m；倾斜长115m。 2002年11月20日至2003年7月20日，工作 面推进253m，采出煤量42184万t。2003年4～6 月3个月为工业性试验期，生产原煤19.29万t， 平均月产64304.3t，最高月产70681t，最高日 产3045t，最高班产1185t，平均日产2142t， 平均回采工作面效率45.6t/工，工作面采出率 82.27%。


另外，还应对设备加强锚固，特别是在设备移动时 (主要是支架和前部输送机移动时)进行锚固，防止下 滑。乌兰矿放顶煤工作面支架推移框架与底座间的间 隙很小，推输送机时，通过推移框架依靠锚固的支架 保持输送机不下滑，移架时，则通过推移框架依靠锚 固的邻架和不动的输送机保持移动支架不下滑。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吊斜工作的角度，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的缓解。 乌兰矿的生产实践表明:采取以上措施，可保证倾角 为25°～30°的放顶煤工作面正常生产且获得高产高 效。


（3）由下向上顺序推前部输送机。由于采煤 机要下行装煤，推输送机的工作不能追机，也 不能紧跟移架进行，但工作面机头向上15m处， 采煤机需斜切进刀，机头向上10m内的输送机 必须先期在采煤机下放装煤到达斜切位置前推 向煤壁，仍由下向上顺序推移。 （4）由下向上单轮顺序放煤。实验室模拟表 明，当倾角大于15°时，由下向上单轮顺序放 煤可得到较高的顶煤回收率及较低的含矸率。 上班后从机头向上10m处开始放煤的安排，是 为了最大限度地增加平行作业的时间。