放顶煤开采技术

k ： 砂岩0.7 ，页岩 ：0.45
3 煤层节理裂隙 节理裂隙发育好：冒落块度小,可放性好 节理裂隙发育差 ： 冒落块度大,可放性差 4 煤层赋存深度：利用矿压破煤时，临界深度H： k : 应力集中系数 f : 内摩擦系数,取0.7 H 1 : 侧压系数 2 Rc 1 1 f f
Y 5.129R
0.7864 c
;Y 1.408e
285.24 H
Y 0.323e1.7017 j ; ;
Y 0.1536 0.3674ln B;
1 Y ; 2 3.9623h 2.1039
Y o.4562 0.035k
Y 0.1174 0.001388H 0.01162 Rc 0.53956 j 0.05602k 0.06983h 0.0433B
采煤技术“长壁采煤法综采工艺”等发明专利，获 得2项南非专利和1项澳大利亚专利，使得兖州煤业 在煤炭开采技术上累计获得国外发明专利6项。
2005年，兖州煤业把自己的专利技术“两柱掩护式
低位放顶煤液压支架”以“非独家、不可转让”的 方式转让给世界500强企业DBT公司，获利近2000 万人民币，实现了我国采煤技术对外输出的零突破。 兖州煤业煤矿单产水平曾经连续13年保持行业第一， 煤炭回采率超国家标准6个百分点，并拥有创造世 界立井开采水平吉尼斯记录的煤矿。
2007年中国神华原煤生产百万吨死亡率为
0.006，大幅低于中国全国煤矿1.485和国有重 点煤矿0.383的平均水平。所属１４个分子公 司有１１个连续３年杜绝了责任死亡事故； 17处生产煤矿有16处全年实现了零死亡，其 中有10处煤矿连续安全生产1000天以上。 2007年，中国神华所属17处煤矿中有10个被 评为全国安全高效矿井，其中６处被评为特 级安全高效矿井。
进一步提高工作面回采率：采出率小于75%，达不到 国家规定标准。 配套设备系列化：端头支架改进 瓦斯灾害的防治问题 ：高瓦斯煤层进行抽放 自然发火灾害的防治问题：初采、末采期间和两巷火 灾预防。 工作面粉尘的防治问题：特别是放煤期间煤尘飞扬。 沿底布置全煤回采巷道的支护技术：锚网和锚索支护 综合技术理论的研究
中国神华在煤炭储量方面的“天赋”异常优越，
不仅煤层埋藏浅、倾角小，而且煤层厚、地表 状况稳定、地质构造简单，同时大多数煤层瓦 斯含量低。这些都是大规模、机械化开采的先 决条件。正基于此，中国神华得以在短时间内 建成无数高产、高效的煤矿，并在一开始就购 买了全世界最先进的机械，在宽240~300米、 长3000~6000米的巨大平面上进行大规模机械 化采煤作业。
82年开始滑移支架放顶煤，并研制综 放支架 84年首个综放开采工作面在沈阳浦河 矿进行试验 86年综放开采技术在我国取得基本成 功
§1.绪论
国内发展过程分三个阶段 探索阶段（1984～1990） 逐渐成熟阶段（1990～1995） 技术成熟和推广阶段（1996～ ）
当前放顶煤开采技术的发展方向及主要问题
2.
有限元数值模拟分类 (1) 综放开采顶煤冒放性的主要影响因素 的排序为:煤层硬度,赋存深度,节理裂隙发育 程度,放采比,夹石厚度和直接顶充填程度.各 自的权重系数分为:0.294, 0.277, 0.211, 0.103, 0.066, 0.039.
(2) 根据有限元计算结果,各因素对顶煤冒放性的影 响规律有下列诸式:
ZY4800-26/50型掩护式液压支架 支架型号 ZY4800/26/50，支架工作阻力 4800 KN，支架高 度 2600-5000mm，支护强度 0.78-0.8 Mpa，底板比压 1.72.2 Mpa，推溜力 360 KN，拉架力 633 KN 简短说明：大采高掩护式支架，铰接前梁带二级护帮机构，能 及时支护防止片帮；整体底座设置有调架机构，带防倒防滑装 置。
3
中等
50~65
4
5
差
极差
0.6~0. 7
<0.6
30~50
<30
采取专门的顶煤预处理措施
不适宜放顶煤开采
s aebl
§3
长壁放顶煤工作面矿压显现及顶煤顶板 运移规律
一
工作面矿压特征 1 . 支架的初撑力、工作阻力普遍不高,为给定载荷 工 作特性：低于顶分层综采开采时相应阻力， 而且工作阻力与顶煤性质关系密切。 2. 支架前柱工作阻力普遍比后柱高： 3. 工作面其他影响因素
工作面推进速度： 顶煤的湿度 N = 959 x - 11.95 N为堵口发生次数, x为顶煤湿度,%
二
顶煤冒放性的分类
1 模糊聚类
顶煤冒放性各影响因素权重排序及权值范围
项目
煤层硬度f 节理裂隙发育程度j 赋存深度H 比煤硬夹石层厚度h 采放高度比k
权重程序
权值范围 0.25~0.38 0.15~0.36 0.15~0.30 0.07~0.15 0.07~0.14
根据计算所得的Y值就可以对照表找出相应的顶煤冒放性 类型及估算的放出率.此处顶煤冒放性分为五类,分别为:很好, 好,中等,差,极差.
类 别
1 2
冒放程 度
很好 好
Y值
放出率 /%
>80 65~80
放煤工艺特点
>0.9 0.8~0. 9 0.7~0. 8
选择有利于控制前冒顶的支架 选择合理低位放煤支架和放煤口 尺寸 除合理架型外,加大放煤口,选择合 理放煤参数
§2 顶煤的冒放性
一 顶煤冒放性的影响因素 1 煤的强度（与Rc 、 C、φ）： f 表示 2c cos Rc Rc f Mpa 1 sin 10 2 夹矸
用
夹矸临界厚度：
h
3r矸＋ 1200r煤h 煤R t ＋9r矸2 200Rt
夹矸层抗压强度：Rt

1 kRc 10
整套综采机械化放顶煤开采设备出口到俄罗斯
神东煤炭分公司是中国神华能源股份有限公
司的骨干煤炭生产企业，负责中国神华能源 股份有限公司在内蒙古南部、陕西省北部交 界地带神府东胜矿区，以及山西省保德煤矿 的开发建设。公司已取得矿权开发总面积661 平方公里，总地质储量89.9亿吨。 截止2007年，共完成投资288亿元，建成特 大型现代化高产高效煤矿10个（11个矿井）， 以及洗选加工、外运装车、设备维修等配套 设施，形成千万吨矿井群的生产格局，建成 国内第一个亿吨级现代化大型煤炭生产基地。
大柳塔煤矿是神东矿区建成的第一个特大型现
代化高产高效煤矿，由大柳塔井及活鸡兔井组 成，原为两个独立的矿井： 大柳塔井始建于1987年10月，原设计年生产能 力600万吨；活鸡兔井于1994年10月开工建设， 设计年生产能力500万吨。 2002年为了便于集中管理，两矿合并为一矿， 设立一套矿井生产管理机构。
§1.绪论
放顶煤开采具有高产高效的技术优势
高产高效：采放平行作业，增加1个出煤系统，增产 80~100% 巷道掘进率低： 工作面搬家次数少： 减少材料消耗与吨煤工资支出：电力、截齿、油脂消 耗少 对地质条件、煤层赋存条件适应性强：沿煤层底板布 置工作面 急倾斜特厚煤层可实现综合机械化开采，实行分段放 顶煤
拱-----拱组合结构
B b M cot H , B b M cot , H 2 tan 2 tan P M 2 1 H ;
拱-----拱砌体梁组合结构
q P M 2 1 h pq l
1 2 3 4 5
直接顶充填程度Kc
基本顶级别F
6
7
0.04~0.06
0.02~0.04
可放性好(1类): 顶煤强度低(f<1.0) ,能够自行垮落, 垮落块度较小(<300mm), 无硬夹石,节理裂隙很 发育,煤层深度大于300 m, 直接顶能够随采随冒, 并对采空区充填较好. 可放性较好(2类):顶煤强度中等(f=1~2.5) 结构简单, 含夹石,但夹石强度较小,层数较少, 夹石层厚度较 小,节理裂隙很发育,煤层厚度5m~12 m, 顶板能够 随采随冒,采深>200m,有时会出现大于500mm的 大块.
4 . 顶煤的坚固性系数对顶煤运移规律的影响 顶煤坚固性系数大,顶煤位移始动点距工作面近 顶煤坚固性系数大,顶煤位移量减少
三
顶煤放出规律
1. 形状:主轴偏转的椭球体和放煤漏斗
2. 影响放出体的主要因素
顶煤垮落角α
2. 影响放出体的主要因素
放煤口位置
3. 放煤高度
四
放顶煤支架工作阻力的确定 1. 利用煤岩组合特征估算法
二
顶煤移动特征及主要影响因素 1. 顶煤运移规律曲线：负指数关系：
s aebl
2 . 顶煤的层位对顶煤运移规律的影响 上位顶煤开始移动的位置距工作面较远 上位顶煤的位移量大于下位顶煤的位移量(总位移)
3. 煤层的厚度对顶煤运移规律的影响 厚度大的煤层位移超前厚度小的煤层 相同位置的顶煤位移量厚度大的较大
r K 2 1 f f
:泊松比
H (28.22 ~ 95.79) Rc
有限元计算曲线表明 H <100m 冒放性极差, H >400m冒放性好 5 煤层顶板条件 随采随冒直接顶最低厚度 M : 采放高度, m hmin M kp Kp : 岩石碎涨系数 6 放采高度比 mf M mf mg k mg M h ks m f 则: 顶煤冒落充分必要条件: mg h h : 放煤口距底板高度 k mg (ks 1) Ks: 煤的松散系数
支撑掩护式液压支架 支架型号 ZZ5200/22/42，支架工作阻力 5200KN，支架高 度 2200-4200mm，支护强度 0.82Mpa，底板比压 1.58Mpa， 推溜力 223KN拉架力 410KN 简短说明：双伸缩立柱，双活动侧护板；铰接顶梁带护帮板， 能及时支护；整体底座正装推移，前端有抬底装置。