轻型放顶煤开采

2024-06-09

轻型放顶煤开采（精选九篇）

轻型放顶煤开采篇1

关键词：大倾角,轻型液压支架,放顶煤

鹤煤公司二矿由于资源枯竭, 已进入合理退采阶段, 所余储量均为各类保护煤柱, 目前有整体顶梁组合悬移支架炮采和轻型液压支架综放2种采煤工艺。由于二矿井下地质条件复杂, 煤层倾角普遍在20°～50°, 平均35°, 如果对尺寸规则地区采用炮放工艺, 既满足不了安全高效矿井需要, 又不适应井下客观生产条件的需要, 故对几何尺寸较为规则的地区采用综放工艺进行回采。

1 大倾角轻型液压支架开采试验概况

鹤煤公司二矿于1999年10月在 3604工作面进行大坡度轻放首采试验。该工作面属单斜构造, 煤层倾角24°～35°, 平均30°, 走向长500 m, 倾斜平均长度92 m, 煤厚6.03 m, 可采储量34.8万t, 该工作面于1999年9月贯通, 原是为采用炮放准备的。工作面于2000年4月18日安装结束, 4月19日试采。4—7月, 产量很低, 还不及一个普通炮采队的产量。随着作业人员对支架、割煤机操作熟练程度的不断提高, 特别是对倒架问题采取控制工作面采高、擦顶移架等措施后, 倒架现象已明显减少。从8月起, 轻型液压支架放顶煤产量有了较大提高, 10月产量更是突破3万t, 达到30 618 t, 11月产量达到35 198 t, 达到了该面的最高产量。

2 大倾角轻放开采关键技术问题

2.1 防倒、防滑 (支架、前后部输送机、采煤机)

3604工作面开采初期, 在防倒、防滑经验不足的情况下, 曾经将液压支架架间连上防倒、滑链和千斤顶。从理论上这种防倒、滑设施有一定效果, 但在实际操作过程中效果甚微, 而且制约着正常推进, 各种附件易发生损坏。通过对大倾角工作面防倒、滑的探讨和实践, 总结出较完善的防倒、防滑经验。

(1) 切眼安装高度不能超过液压支架的最大支承高度, 最好比液压支架最大高度低100 mm。

(2) 每组支架到位后, 必须升紧前后立柱, 使顶、底板与支架垂直支撑, 且达到液压支架规定的初撑力要求。

(3) 若顶板高度超高时, 必须在顶梁上背绞木料, 使液压支架接顶平实。

(4) 开采时, 应视煤墙和顶板的稳定性, 决定是否采取扩棚初采。扩棚采取架设走向棚, 使液压支架尽快进入规定高度的位置。

(5) 开采时的移架是控制下滑的基本措施。顺序采用自下而上, 且先移3#架以上的支架, 最后移1#—2#架, 使1#架下的对棚梁与1#架顶梁紧贴。

(6) 伪斜开采 (磨斜) , 使下端头超前上端3.6 m左右, 是在正常推进中采取的主要防倒、滑措施。

(7) 前部输送机与支架为硬连接, 只要控制好支架不下滑, 前部槽就不可能下滑。后部输送机与支架采用链子软连接, 在拉移后部输送机时, 下滑趋势较大, 后部防滑每隔10组安装1个防滑千斤顶, 连接于支架座箱与后部输送机之间, 拉移后部槽时同时收缩千斤顶, 便可使后部输送机整体上移, 达到防滑目的。

(8) 采煤机防滑靠其输出轴上的液压制动闸防滑, 停电未进行牵引时, 制动闸处于抱闸状态, 进行牵引时制动阀解闸。

2.2 进刀方式

根据大倾角工作面特点, 采用中部进刀方式比较适宜, 割煤时有自下而上和自上而下2种方式。当需防滑时采用自下而上方式, 此方式是正规作业生产中的主要循环作业方式。当工作面有上窜趋势或过构造带, 有一定下滑趋势时, 采用自上而下作业方式。无论何种方式, 其进刀长度必须大于采煤机长度的2倍。

2.3 推移方式 (拉移方式)

推移方式随割煤方式而定, 移架时, 必须带压擦顶移架, 下降高度不得超过150 mm, 移架后必须立即升紧立柱。活动侧护推出, 使支架支撑宽度达到规定宽度 (1.25 m±0.10 m) , 移架必须按拉线移架, 移后保证支架呈一条直线。推前部输送机必须与割煤循环一致, 推机头、机尾时, 必须是在停止运转状态下进行。前部输送机推后必须呈一条直线。

拉移后部输送机始终采取自下而上的方式。先拉机头, 然后逐节拉移中部槽, 最后拉移机尾。机头、机尾在拉移时, 必须停止运转, 其要求与前部输送机一样。

2.4 放煤与采出率控制

放煤是整个回采工艺中的最后一道工序。根据大倾角工作面顶煤易流的特点, 为确保支架的稳定性和煤炭采出率以及保证后部输送机正常运转, 放煤时首先将后部输送机向支架座箱位置拉移一定距离, 保证尾梁落下后推出插板能护住后部输送机, 以防大块煤或矸流出卡住放煤口或拌住运输中的刮板。放煤顺序为由上向下, 先粗放、后细放逐架放煤的方法, 严禁2组支架同时放煤, 以防因放煤量大影响设备运转。放煤后必须落下尾梁, 推出插板。

采出率的高低是衡量放顶煤工艺是否成功的一个硬指标。根据多年来放顶煤经验, 要提高采出率, 一是要不断完善放顶工艺, 大坡度综采放顶煤是摆动后尾梁, 并利用安装后尾梁的插板来控制放煤量, 放煤采取由上向下, 2轮循环放煤, 第1轮初放, 第2轮细放, 最后逐架检查补放, 既坚持把煤放净, 又要见矸停放, 以保证煤质;二是要加强放顶煤控制, 矿、队制订了严格的采出率控制办法, 并在实际工作中认真执行, 通过经济杠杆, 调动了职工搞好采出率的积极性, 如3605工作面, 全年采出率达96.29%, 从经济上提高了采出率, 从安全上, 避免了因丢煤发生自燃事故。

2.5 上下端头支护

近年来, 大倾角综放面上下端头支护方式均采用∏型梁与单体柱配合, 对棚“二梁六柱”支护, 棚距0.6 m均匀布置。其特点是, 可以随端头长短变化增加或减少对棚数量。根据经验和所装液压支架数量可知, 上、下端头倾向长均在4 m时, 便于操作和维护。若达不到规定长度而变短时, 为确保前、后输送机与跟面槽搭接合理及顺利出煤, 必须保证下端头不少于4 m。此时, 上端头势必减短, 甚至前、后部机尾将窜出工作面进入回风巷, 顶住回风巷上帮。

端头棚窜梁:前部上、下端头采用迈步交替式, 后部上、下端头采用齐头并进式。上、下安全开采长度, 走向控制在2 m以内, 架设“一梁三柱”顺山棚。

2.6 瓦斯管理

瓦斯主要涌出点是滚筒割煤和移架放煤时2个位置, 此2处只要工作面配足风量, 瓦斯即可易被稀释且不易积聚;上隅角是瓦斯积聚的主要地点, 在上端头吊挂挡风障, 使风流从上隅角通过, 是解决瓦斯积聚的最有效措施。该方法使用以来, 上隅角瓦斯超限次数明显下降, 确保了工作面正常生产。

2.7 防灭火

鹤煤公司二矿煤层自然发火期111 d。要做好防灭火工作, 需做到以下几点:①必须提高煤炭采出率, 减少采空区内的煤炭积存;②加快工作面推进度;③为防止往采空区漏风, 在下端头吊挂风障尽可能减少风流流入采空区;④每推进30 m在下端头自1#架向下到运输巷下帮, 由采空区侧垒煤袋墙形成隔离带, 隔绝漏风流入采空区。

2.8 防尘管理

产生煤尘的主要源头是割煤、移架和放煤3个环节。加强煤壁注水是减少割煤、移架、放煤时煤尘飞扬的最好手段。根据该矿几个综放面煤壁注水效果看, 每天在煤壁上注水1次 (每个注水孔深5 m, 仰角40°～50°, 每5 m一个注水孔) , 即可达到比较好的效果。再加上合理使用采煤机内外喷雾、液压支架上的顶梁和尾梁上的喷雾, 能够将煤尘降低到最小限度。

2.9 过拐点和煤仓及老巷

由于地质条件所限, 鹤煤公司二矿大倾角综放工作面均有拐点, 多数拐点是处在仰俯角交汇处, 而且下端拐点均不是对称位置, 这些都给过拐点工作带来很大困难。过拐点的重要工作就是实现工作面调向, 其主要方法是进行伪斜开采, 利用调整上、下端推进度的方法控制工作面设备上窜下滑;完成调向工作后, 必须达到理想的工作状态, 下端超前上端3.6 m左右, 在正常推进中不发生上窜下滑。

过煤仓在缓倾斜 (坡度较小的工作面20°以下) 工作面没有先例, 36煤仓位于3605 (南) 工作面下端位置, 该煤仓Ø4 m, 深20 m。工作面将有4组液压支架从煤仓正上方通过, 在揭露煤时, 首先对煤仓内 (已填满煤) 进行注水, 增加煤仓壁与煤的结合力;在煤仓上口加铺木料和工字钢, 使煤层底板与所铺木料、工字钢形成一体, 确保了液压支架、前、后部输送机和采煤机安全顺利通过煤仓, 该施工方案填补了大倾角综放面过煤仓的一项空白。

3 结论

轻型放顶煤支架撤除技术应用篇2

关键词：可行性；缺陷；改进；推广

一、古城煤矿概况

古城煤矿位于兖州市北郊，是临矿集团在兖州煤田所建设的第一座矿井，设计生产能力90万吨／年，经技术改造后与2005年综合核定生产能力为220万吨／年。主采3#煤层，煤层倾角10°～30°，浅部倾角大，深部倾角小，煤层起伏大，构造以断层为主。煤层具有自然发火倾向，自然发火期3－6个月，最短发火期48天。水文地质条件简单。现在开采的－760以上水平全部为建(构)筑物下采煤，采用条带放顶煤方法开采，采50m留80m，使用轻型放顶煤支架进行回采的工作面均为走向工作面，工作面倾角为10°－21°。

二、支架撤除工艺

由于地质条件较复杂(断层多，煤层倾角大，煤层具有自然发火倾向)，采用传统的支架撤除方法安全程度低、回撤速度慢、效率低。为解决这一问题，提出了利用锚杆、网、钢丝绳支护顶板，使用掩护架的支架撤除方法。

1撤除前的准备

当工作面采完，停止推进后，围岩移近量会有所增加，顶板变的破碎，片帮加剧。而回收支架要求有较大的安全空间，这就削弱对围岩的控制能力，为此要在工作面将推进至停采线附近而进行回采时，要采取措施管理好顶板。根据轻型支架的特点，经研究决定采用金属网、钢丝绳、加打锚杆管理顶板，具体做法：

(1)金属网的铺设。当工作面推进距停采线10m时，开始沿工作面倾斜方向铺设双层金属网。金属网的铺设顺序是：先沿工作面倾斜方向在支架上挂第一排单层网，连续挂第二排、第三排单层网。从第四排单层网开始与第三排网压茬0.4m，铺第五排网又与第四排网压茬0.4m，依次铺下去，各网边用铁丝隔孔连接好，随工作面推进支架前移，金属网依次铺在支架顶梁上部，网要铺平，扣要拧紧。双网联到煤壁止，煤帮联单网，顶板破碎区联双网，边网下垂到底板。

(2)钢丝绳的铺设。距离停采线8m时，开始以0.6m的步距沿工作面方向在金属网和支架顶粱之间铺设钢丝绳(直径≥15.5mm)，每隔200mm用铁丝与金属网紧固一扣，两端用锚杆固定在运顺、轨顺顶板上，全面共铺设10-12条(以铺至煤壁为准)。钢丝绳面中绳头搭接压茬1m以上，用三个绳卡卡实、卡牢，两排钢丝绳接头不能处于同一支架，钢丝绳必须拉直与网连为一体。

(3)打锚杆支护顶板和煤帮。当第一条钢丝绳吃到支架尾梁中部时，最后一条钢丝绳到前探梁头，插板尾压双网达1m以上时，停止移支架，只推移工作面刮板输送机，继续向前回采至停采线。该段顶板空顶面积较大，采用树脂锚杆进行支护，工艺过程为：割煤、铺网、支设临时支柱、打锚杆。顶板锚杆打完后，继续沿煤帮挂单层金属网，将金属网拖到底板。然后在煤壁上打锚杆，将网固定在煤壁上起到防止片帮煤滚落的作用。

2工作面支架的撤除：

工作面支架撤除前首先要调整掩护架，根据支架的尺寸和撤除支架的空间，决定采用三个支架作为掩护架，三个掩护架的相对位置必须保持如下尺寸：煤帮侧的掩护架离煤帮的距离为300±100mm，掩护架之间的间距为300±100mm，采空侧掩护架与放顶线之间也要留有足够的间距，各掩护架与被撤支架的相对位置以不咬架不空顶为宜，一般控制在100-200mm之间的范围。

(1)支架撤除的工序流程

a、撤架：在掩护支架的掩护下，利用调度绞车配合滑轮将支架直接拉出调向，外运装车。

b、打支柱：支架撤走后，应立即在其原位置上支设两走向抬棚，一梁三柱，用单体液压支柱升紧棚梁两端，以利掩护架

c、拉移采空侧的掩护架：收回前探梁，降下支架，利用回柱绞车配合滑轮拉移采空侧掩护架距待撤支架200mm处，停下升起支架。

d、拉移煤帮的掩护架：

e、回柱：掩护架拉移完毕后，回柱绞车回出掩护架采空侧的支柱。

(2)最后四架的撤除：

工作面剩余四个支架(即一个正常架，三个掩护架)便进入封闭时期，回撤前必须加强其周围及面口的顶板维护，确保无问题时方可施工。为安全回撇采取如下回撤顺序：先撤中间掩护架，再撤采空区侧掩护架，最后撤煤帮侧掩护架。在配合木垛与点柱的支护下将最后一架正常架分步拉出为止。

三、实践报告

1回撤实践

古城煤矿应用此支架回撤工艺先后回撤了11041、1201、1202、1205、1206等工作面的轻型支架，经过几个面的撤除实践证明，使用该技术进行支架回撤所产生的经济效果和社会效果非常明显。

2管理措施

无论多么先进的撤除技术，如果没有严格的质量、安全管理措施作保障，任何问题都将得不到解决。因此采取以下措施：

(1)矿成立以生产矿长为组长、以生产、安全科室人员为成员的工作面支架回撤质量、安全管理小组，小组成员必须严格按矿有关质量、安全管理办法和作业规程进行监督和管理。

(2)加大对施工工序的管理，对支架回撤工艺流程的各个工序进行严格控制，使施工人员严格按排定的工序进行施工；

(3)对支架所撤除的零部件进行严格的管理，矿成立材料管理小组，对矿所属周转材料进行严格的管理，明确责任。

四、经济技术效果及推广应用前景

1经济技术效果

(1)回撤工作面采用锚杆、网、钢丝绳联合支护，使回撤工作面支护强度高，顶板下沉量小，煤壁片帮量减少，给支架回撤创造了一个安全工作空间。

(2)利用锚杆网支护顶板，与传统的采用长钢梁进行支护顶板相比，大大简化了顶板维护工序，且控顶范围大，便于支架的拉出和调向，从而加快了回撤速度。据统计，在同样条件下，回撤速度能提高50％，现在我矿撤除一个面(面长为50m)平均只用6天的时间。

(3)回撤工作面材料消耗少。支护顶板所用的锚杆、网、钢丝绳等费用为2万元，坑木10m3，工字钢12根(能全部回收)。回撤工作面使用的单体支柱数量少，减少了支柱损坏量，同时提高了单体支柱的循环使用率。

(4)回撤速度的加快，使得工作面从停采到密闭的时间缩短，从而有利于防火。

(5)工作面回撤速度快和回撤支架工序的简化，使得工作面用工少25％，降低了职工的劳动强度，从而节约了人工，提高了安全系数。

2推广应用前景

放顶煤开采技术篇3

1 放顶煤采煤概述

1.1 放顶煤采煤法基本类型

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2m~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。放顶煤采煤法基本类型包括:1) 一次采全厚放顶煤开采:一般适用于厚度6m~12m的煤层。其优点为掘进量小, 设备少, 系统简单, 生产集中;缺点为煤质软时, 两巷维护困难;2) 预采顶分层网下放顶煤开采:其优点为由于顶层铺设金属网, 可以减少放煤的含矸量;缺点为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;3) 倾斜分层放顶煤开采:当煤层超过15m~20m以上时, 可将煤层自顶板至底板分成8m~12m的分段, 然后自上而下依次进行放顶煤开采。一般适用于15m以上的缓斜煤层[1]。

1.2 顶煤放出规律

1) 椭球体放矿理论

椭球体放矿理论认为:矿石在采场破碎后, 原来所占的空间形状为一个旋转椭球体, 是按近似椭球体形状向下自然流动下来的, 放煤椭球体表面上的颗粒将大体同时到达放煤口。

2) 松动椭球体

松动椭球体理论认为:放煤时, 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) 放出椭球体参数

h-放顶煤高度, 短轴为2b1, 设长轴2a=h。生产实践及实验表明:

2b1= (0.25~0.3) h

b1= (0.25~0.3) h/2

(4) 放煤口间距放煤口间距l大小影响放煤效果;当l>2b1 (a) 时, 脊背煤损失大;l越大, 损失越大;当l<2b1时, 脊煤损失小, 煤矸石混杂;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。

2 放顶煤工作面矿压显现特点及顶煤破碎机理

2.1 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, 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。

2.2 顶煤破碎机理

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。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。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:N=。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。

3 放顶煤适用条件

煤层厚度以5m~12m为最好, 过大破坏不充分, 过小易超前冒顶;煤质中硬, f<2最好, 煤质松软, 层理节理发育, f=3.1~3.9, 层理节理发育亦可;煤层倾角不宜太大, 太大影响支架的稳定性, 缓倾斜煤层中一般煤层倾角小于15°, 25°~30°煤层中也试验成功;顶煤中的夹矸总厚度不宜大于顶煤厚度的10%~15%, 过厚过硬的夹矸影响顶煤放落, 单层夹矸厚大于0.5m或f>3要采取措施;顶板岩性最理想的条件是基本顶I、II级, 直接顶有一定厚度, 采空区不悬顶, 冒落后松散体基本充满采空区;断层切割块段, 地质构造复杂, 煤层厚度变化大, 阶段煤柱等无法应用分层长壁采煤法时, 可放顶煤。

4 放顶煤采煤工艺

4.1 放顶煤综采主要工艺过程

放顶煤综采主要工艺过程为: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) 。

目前主要采取从工作面向顶煤打眼放炮的方法。若由工作面无法破碎顶煤或在高瓦斯矿井中, 则应考虑布置工艺巷进行专门的爆破作业。另外, 一些矿井采用高压注水软化顶煤, 也取得良好的效果。

4.2 初采和末采放煤工艺

1) 初采

多数工作面从开切眼处放煤, 推出开切眼后即做到了及时放煤。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。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

一般可提前10m左右停止放顶煤并铺顶网, 但应注意解决好两个问题:一是选择合理的停采线位置, 使撤架空间处于稳定的顶板条件之下;二是有效地防止后方矸石窜入工作面, 即矸石应能够压住金属网。如不铺网, 应在综放设备允许的坡度范围内加大爬坡度, 减少放煤量, 在到停采线时, 使支架基本贴近顶板, 将易燃的碎煤变为底板上的实体煤。

4.3 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。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。

4.4 放煤方式

放煤可分为连续放煤和不连续放煤两种, 其中低位放顶煤支架为连续放煤, 中、高位放顶煤支架为不连续放煤。放煤方式按放煤轮次不同, 可分为单轮放煤和多轮放煤。单轮放煤:打开放煤口, 一次将能放出的顶煤全部放完;多轮放煤:每架支架的放煤口需打开若干次才能将顶煤放完的称。放煤方式按放煤顺序不同, 可分为顺序放煤和间隔放煤。顺序放煤是指按支架排列顺序 (1、2、3、…) 依次打开放煤口的方式;间隔放煤是指按支架排列顺序每隔1架或几架 (如1、3、5、…或1、4、7、…) 依次打开放煤口。无论是顺序放煤还是间隔放煤都可以采用单轮或多轮放煤。

4.5 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3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。

参考文献

[1]鲁建成.综采放顶煤采煤法[J].煤炭技术, 2008 (10) :61-63.

综采放顶煤开采工艺与安全管理探析篇4

【关键词】综采放顶煤开采；安全管理；煤矿开采工艺

1.引言

综采放顶煤开采技术与普通综合机械开采技术相比进行了更大的改造，显著提升了开采效率。综采放顶煤开采技术一般使用两台刮板运输机。其中一台刮板运输机的采煤方式与普综采相同，位于支架的前方；另外一台刮板运输机装置于支架的后方，使用的是支架结构来开展放煤工作，从而形成煤矿作业的综合机械化放顶煤开采，其中包括落煤、装载、运输、放顶煤等一系列工作环节。

煤矿开采实践证明综采放顶煤开采能够高效应用在缓倾斜煤层与急倾斜特厚煤层，其能够实现煤炭开采的集中化管理，显著提高出煤率，降低煤矿开采成本。

2.综采放顶煤开采类型

放顶煤开采技术是在开采厚煤层时，沿煤层的底板或煤层某一厚度范围内的底部布置一个采高为2～3m的采煤工作面，用综合机械化方式进行回采，利用矿山压力的作用或辅以松动爆破等方法，使顶煤破碎成散体后，由支架后方或上方的“放煤窗口”放出，并由刮板运输机运出工作面。

2.1一次采全厚放顶煤开采

一次采全厚放顶煤开采是目前我国煤炭开采工作中十分常见的综采技术之一，与其他综采技术相比开采的煤炭产量更高，开采效率更加具有优势，比较适合厚度在6～10m的煤矿[1]。其主要优势体现在自动化机械设备的需求量不大，并且矿井掘进和后期维护工作十分便利，矿井工作面的煤炭运输效率较高。该综采技术的主要弊端体现在如果煤矿中的煤质相对柔软，则工作面平巷出现安全事故的概率会相应增加。

2.2预采顶分层网下放顶煤开采

预采顶分层网下放顶煤开采技术是沿煤层顶板布置普通长壁工作面，然后沿煤层底板布置放顶煤工作面，将两个工作面之间的顶煤放出。这种开采工艺比较适合煤层厚度高于12m的煤矿中。其主要优势可以提高回收率，预采顶分层在一定程度上解决了放顶煤损多的缺陷。其主要弊端在于支架之间会出现漏煤，并且在放煤过程中会出现较为浓密的粉尘，增加了矿井的危险因素。因此在实行该综采技术时需要对煤层进行预注水，用来减少粉尘。

2.3倾斜分层放顶煤开采

倾斜分层放顶煤开采主要适用在煤层厚度为15～20m的情况下。可以将煤层厚度划分8m-12m，进而可以采用倾斜分层放顶煤开采工艺。在开采的时候从上半部分开始开采，这种分层综采方式可以实现交错同时开采[2]。

3.综采放顶煤开采工艺

3.1综采工作面工艺过程

根据煤层底部的走势来开展切割工作，再使用前方的运输机将煤炭运输出矿井外，移动液压支架的移动顶板出现脱落，完成按照所计划的步距后将放煤口打开，掉落的煤炭放置于后部的输送机上，由皮带进行运离矿井。

3.2初采和末采放煤工艺

初采放顶煤技术需要在开采前，在开切眼外的位置上做切顶巷，切顶巷即为与开切眼平行的辅助巷道，可以实现初采。放顶煤一般在工作面即将完成开采前20m处停止，这种技术会大量浪费煤炭，因此需要对该技术不断创新，将停采距离缩短至10m左右。

3.3端头放煤

当前绝大部分的放顶煤综采都是采用改装过后的过渡型支架来实现端头维护。另外运输机过渡槽过高，使得支架放煤与过煤更难实现。所以，可以在煤层工作面两端头分别预设2支架，导致不能继续放煤，出现煤炭资源的严重浪费。要解决端头放煤可以使用带有高位放煤口的端头支架，应用短机头或机尾工作面输送机或者侧卸式输送机[3]。

4.综采放顶开采安全管理

4.1防治水

在综采过程中可以利用瓦斯排放系统来疏泄上区段的综采工作面上覆积水。对于较为复杂的矿井内部可以设置整体的排水设施系统，预防水体泄露而造成的影响。同时还可以在生成水平面上放置大容量的水体存储库与抽水泵。

4.2防灭火

在工作面采空区要及时的进行注氮处理。使用黄泥对采空区进行灌浆等措施，控制矿井压力的基础上在工作面进行通风梳理，不定期、定期的进行注水来控制矿井内温度。对综放工作面采空区与相邻采空区可能出现火灾的区域进行注氮来降低氧气浓度，降低火灾危险。同时可以加快工作面的推进速度，防止煤炭出现自燃。当月推进速度大于40m的时候可以有效的防止煤炭自燃。

4.3防瓦斯

配设专业的矿井瓦斯抽查小组，对矿井内瓦斯含量进行全程控制检测。准确的瓦斯安全检测与自动报警系统，全面预防瓦斯安全事故出现。定期的疏散瓦斯，防止矿井内瓦斯过多堆积，避免瓦斯含量过高导致爆炸或火灾。在矿井风巷上段设置水射流风机，将矿井上隅角的瓦斯稀释或消除。

4.4防煤尘

矿井工作面要进行定时定量的通风工作。对超前煤层施工面实施高压注水处理，防止矿井内煤层堆积。在放煤工作中配设喷雾，在放煤过程中使得放煤与喷雾可以联合自动运转。同时可以在支架顶梁上沿着工作面配设4-5处净化水幕。

5.結束语

综采放顶煤开采是一项综合性的开采技术，尤其适合在缓倾斜、急倾斜特厚的煤层中应用。综采放顶煤开采技术的开采效率与经济效益优势十分明显，所以已经得到了普及应用。然而在应用综采放顶煤开采技术时必须注意到该开采技术仍然存在众多问题，例如回收率与含矸率之间的问题，高产量与高瓦斯、高煤尘之间的问题，煤矿开采管理水平有待提高等。因此必须着重注意突破这些技术难题与管理问题，使得综采放顶煤开采工作更加高效、高产、高安全。

【参考文献】

[1]乔宏斌，郭荣.综采放顶煤开采工艺与安全技术研究[J].科技传播， 2013，（20）：189+187.

[2]张帅，张振配，赵英州.冲击地压特厚煤层综采放顶煤开采工艺探讨[J].煤炭技术， 2011，（01）：225-226.

浅谈放顶煤开采的合理选择篇5

放顶煤开采多种多样, 各地根据各自的地质条件、队伍状况、人员素质及生产能力采用不同的防顶煤工艺。常见的放顶煤开采方法有综采放顶煤 (简称综放) 、π型钢梁放顶煤 (简称π放) 、滑移支架放顶煤 (简称滑放) 等等。

一、放顶煤开采的主要优点及存在的问题

1、放顶煤开采的主要优点

(1) 产量高。厚煤层回采能大幅提高产量。

(2) 成本低。厚煤层一次采全高, 避免了分层开采, 减少了成本的多次投入, 成本占分层开采的30%。

(3) 掘进率低。避免了分层开采, 减少回采巷道的掘进量。

(4) 有利于顶板管理。特别是在顶板较破碎的煤层中开采, 减少了冒顶事故。

除此之外, 放顶煤开采还有效益高、安全性好、工人劳动强度低等优点, 具有推广价值。

2、放顶煤开采存在的问题

(1) 煤尘大。这是放顶煤开采面临的重大安全健康问题。

(2) 易自燃发火。因采空区遗留的破碎煤多, 破碎煤体易自燃。

(3) 采空区易造成瓦斯积聚。

(4) 煤炭资源能否充分回收是放顶煤开采的关键。

二、放顶煤开采的适用条件

1、煤层厚度的选择。

一般认为一次开采的煤层厚度:综放以6--10m为佳;π放、悬放以4--5m为宜。顶煤厚度过小, 易发生超前冒顶, 增大含矸率;煤层太厚, 破坏不充分, 会降低回采率。煤层过厚应先开采顶分层, 降低煤厚。开采顶分层时, 铺好顶网, 将顶板岩石与煤层隔开, 防止放顶煤开采时将矸石和顶煤同时放出, 增加含矸率。放顶煤开采的采放比:综放应在1:1.2-2之间;π放、悬放应在1:1-1.5之间。

2、煤层硬度的选择。

顶煤的破碎主要是靠顶板岩层的压力, 其次是支架的反复支撑作用, 因此放顶煤开采时, 其煤层硬度不宜过大, 一般选择普氏系数在0.8—1.5之间。煤质过软, 硬帮易抽顶, 影响生产;煤质过硬, 软帮侧顶煤不宜冒落, 回采率低, 造成资源浪费。

开采过程中如煤质变硬, 可采取在机轨两巷提前向煤体打钻进行高压注水, 对煤体进行软化, 或在工作面硬帮向顶板超前打深孔眼进行深孔预裂爆破, 再加上矿山压力的作用, 使煤体充分冒落, 提高回采率。

3、煤层倾角的选择。

放顶煤开采应尽量选择在煤层倾角小的煤层进行开采, 近水平煤层最为适宜。在缓倾斜煤层中采用放顶煤时, 煤层倾角不宜过大。倾角在30度以上的煤层中最好不布置π放和悬放工作面。综放工作面的的煤层倾角应在35度以下, 在倾角达到或超过35度时, 应选择适合大倾角开采的支架, 并在开采过程中加强支架管理;否则支架的下滑、倾倒将会给开采造成困难, 影响工作面正常生产。

4、煤层结构。

煤层中如有坚硬的夹矸会影响顶煤的放落, 甚至会出现大块夹矸在放煤时堵住放煤口, 因此, 每一层夹矸厚度不宜超过0.3m, 其普氏硬度系数应小于3.

5、直接顶应具有随顶煤下落的

特性, 其冒落高度不小于煤层厚度的1.0—2.0倍, 老顶的悬露面积不宜过大, 以免遭受冲击。

6、地质构造。

对地质破坏比较严重、构造复杂、断层较多及采用分层长臂开采较困难的地段和上下山煤柱等, 使用放顶煤开采比其它方法能取得更好的效益。

7、自燃发火、瓦斯及水文地质条件。

对于自燃发火期短、瓦斯涌出量大以及水文地质条件特别复杂的煤层, 要慎重选用放顶煤开采。要先调查清楚, 并有相应措施后才能考虑采用放顶煤开采。

三、放顶煤开采中的注意事项

1、煤尘管理

放顶煤开采在放煤过程中煤尘生成量较大, 威胁工人的安全和身体健康。因此, 开采时应加强煤尘管理。在机道各转载点设洒水喷雾装置, 出煤时洒水喷雾降尘;工作面各放煤口都设喷雾装置, 放煤时必须喷雾降尘, 减少煤尘生成;每天对工作面及两巷用水进行冲刷, 防止煤尘堆积。

2、煤层的自燃发火

放顶煤开采不同于常规开采, 它是在常规开采的基础上又增加了一个放煤工序, 较常规开采推进速度慢。因此放顶煤开采应选择不易发火煤层或发火期相对较长的煤层。

如开采发火期较短的易发火煤层, 应做好防灭火准备工作。要加快推进度, 每月进度≥40m, 使采空区能够在窒息带内, 防止空区煤层自燃;开采前及开采过程中, 加强向空去注水和喷洒阻化剂, 进行降温和隔绝向空区供氧;采用由机道下回头向采空区注氮, 隔绝向采空区供氧, 确保采空区内窒息不发火。

3、瓦斯管理

由于放顶煤开采, 煤层中的瓦斯伴随顶煤的冒落而增大, 制约生产;因此, 放顶煤开采要解决瓦斯的影响。

结束语

放顶煤开采顶煤的可放性是关键。合理选择适宜的煤层, 采区行之有效的措施, 加强生产中的管理, 可以提高经济效益, 实现高产高效矿井的建设。

摘要：放顶煤开采中, 顶板煤的可放性是开采的关键问题。本文结合工作实际, 分析了放顶煤开采的主要优点及存在的问题, 简述了放顶煤开采的适用条件及注意事项, 对工作具有一定的指导、借鉴意义。

浅谈综采放顶煤开采技术篇6

国外对综合机械化放顶煤开采技术的应用发展较早, 直到20世纪80年代后期, 该项技术逐渐被其他技术所取代, 至90年代, 只在少数矿井作业中局部使用。相比而言, 我国对该技术的应用较晚, 开始于80年代, 综合技术得到全面发展应用是在90年代, 1994年, 全国范围内综放开采量高达3688104t。随着设备、工艺、安全保证等理论的研究和现场试验的进行, 到1998年, 全国综放总产量达到7000*104t, 综放工作面总数不断增加, 高达82个。随着技术的不断发展, 工程应用中由初期的缓倾斜煤层逐渐到倾斜, 甚至是急倾斜煤层, 同时逐渐在采煤条件差的煤层实验扩展, 尤其是缓倾斜厚煤层作业, 其成效更为显著。多年发展中, 该项技术在应用范围、技术改进等方面逐渐赶上世界先进水平。

2 我国对综放开采技术的贡献

2.1 顶煤冒放性的定量评价方法

顶煤能否顺利冒落, 实现有效放出, 该技术是影响顶煤开采成功与否重要影响因素, 也对煤炭回收率产生直接影响。我国在技术应用中提出多种冒放性评价方法, 应用较为广泛的是“因素加权模糊推理法”, 此项技术是在综合考量了煤层开采条件和地质条件的基础上实施的, 与传统的侧重采取相应附注措施影响作用于冒放性相区别。在一定附注措施的作用下, 能改善煤层的地质条件, 使得开采条件更为适合。

2.2 综放面顶板结构与支架围岩关系

支架围岩对顶板的结构也有一定影响, 对二者关系的分析, 也是综放支架设计和选型的重要问题之一。目前在施工中, 支架设计是要建立在对顶板压力大小确定的基础之上。若支架吨位过大, 会影响矿井效益, 设计过小, 则易出现立柱压爆、油缸变形等严重事故。因此, 在设计中需对顶板承受压力情况做精确计算。

2.3 综放支架受力与顶板结构的关系

综放面顶板压力不仅会对顶板结构产生一定影响, 压力大小还与采空区充填状态存在关联。可适当调整煤层硬度来设计选择支架, 对于坚硬梁式结构采场, 顶板压力大小的预计具体包括:首先, 估计直接定的厚度, 需要满足在预定放出率的条件作用下;其次, 在考量具体采场顶板岩层的情况后, 判断坚硬梁式结构形成的位置、了解施工的可行性;然后, 计算坚硬梁式结构处于运动状态时, 采空区的空虚度;最后, 对特殊情况即失稳状态下, 最大动力值和动力的具体作用方向, 并了解支架架型、具体运行参数参数。

3 提高煤炭回收率的技术措施

随着多年对技术的持续研究试验, 在提高煤炭回收率方面有了一定成效。现已积极开展了包括矿压、回采工艺、设备更新等在内一系列技术的研究, 取得了较好的成绩, 目前煤炭回收率高达80%, 技术创新也得到了很好的发展, 具体表现为:

(1) 小煤柱沿空掘巷技术试验成功并不断推广应用, 实现了大断面全煤项锚网化作业, 使得大量区段煤柱明显减少;

(2) 积极研制了过渡放煤支架和端头放煤支架, 大大提高了工作面回收率;

(3) 在特厚煤层的开采施工中, 采用先进的预采顶分层铺底网技术, 不断提高了煤矿回收率, 还减少了混矸;

(4) 加强技术革新和工艺创新研究力度, 重视回收工艺的创新发展, 促进工艺不断优化。“兖矿集团兴隆庄矿优化工艺后, 工作面回收率提高5%以上”就是很好的例证。

4 新型系列综放支架及其配套设备

支架是综放开采技术的关键设备之一, 当下, 我国在综放支架的研制技术上较先进, 已研制并使用适用于多倾角、不同煤层厚度、顶底板条件存在差异等条件的相关产品和相应的配套设备, 为保证开采技术应用的安全性和适应性, 还设计制造了过渡支架、端头支架这两个特殊品种, 并试验成功。

5 综放工作面安全保障系统

瓦斯、煤炭自燃和煤尘等是目前综放工作面较为突出的安全问题。实践证明, 在低瓦斯煤层中, 综放开采、分层开采技术对瓦斯涌出量的影响差异较小, 决定量的不断增加是综放工作面瓦斯涌出的主要特点。兴安煤矿18号层综放工作面产量是其分层工作面的1.5—1.9倍, 绝对瓦斯涌出量是分层工作面的1.1—1.6倍;另外, 综放开采与分层开采相比, 其分层较高。在具体施工中, 可采取相应措施来保证开采安全。如不断提高操作人员的技术水平和对瓦斯等安全隐患的识别能力, 提高人员的安全防范意识, 加大对局部瓦斯聚集区的处理力度等。同时, 对工作面瓦斯特点加以全面了解掌握、按照安全操作具体流程、采取针对性的防护措施等, 也能有效减少安全事故的发生。

6 结语

综上所述, 综放开采技术具有高产、高效和安全等优势, 是我国煤层开采的主要应用技术, 具有良好的发展前景。但是我国地质地貌复杂多样, 且厚煤层开采较多, 其开采条件恶化埋藏条件更是复杂多变, 这也决定了技术应用方面差异性的存在。在具体技术应用过程中, 要结合地区的特点, 因地制宜, 现有的矿井模式不能完全接纳综放开采技术, 因此要在传统开采技术的基础上, 不断创新煤层开采技术, 保证技术的安全可靠, 同时提高煤炭回收率。

摘要：介绍20世纪80年代中期以来对我国煤炭工业有重大影响的综采放顶煤开采技术概况;并对综采放顶煤技术提高煤炭回收率的技术措施、新型系列综放支架及其配套设备、综放工作面安全保障系统进行具体阐述。

悬移支架放顶煤开采技术实践篇7

1 工作面地质概况

261302工作面位于一构造复杂区内, 距向斜轴较近, 褶曲断层等地质构造异常发育, 对工作面回采及煤质管理均有一定的影响。该工作面沿煤层走向布置, 主要开采煤层为13-1、13-1下煤层, 回风巷走向长为520.8 m, 运输巷走向长为530.8 m, 平均倾向长约104.2 m。该工作面基本顶为灰色或灰白色的细砂岩、中砂岩, 厚度较稳定, 厚度为3.90～12.77 m, 平均为6.04 m;直接顶为深灰、灰色砂泥岩互层, 厚1.71～3.43 m, 平均1.95 m;直接底为泥岩, 厚度2.47～3.52 m, 平均厚度为3.08 m。

该工作面13-1及13-1下煤层结构较复杂, 含1～3层夹矸, 煤层走向85～130°, 煤层倾向175～40°, 倾角2～17°, 平均9°。该区内煤层厚度总体较稳定, 13-1及13-1下煤层厚度4.7～6.3 m, 平均为5.93 m (不含夹矸) , 全层厚度平均为7.18 m。局部受断层构造影响, 煤层厚度和倾角变化较大。

该工作面瓦斯绝对涌出量0.65～5.49 m3/min, 平均3.07 m3/min。煤尘具爆炸危险性。煤层具自然发火危险, 自然发火期一般3～6个月。正常涌水量为10～20 m3/h, 最大涌水量为88 m3/h。

2 工作面支护设备

工作面选用XDY-1T2型悬移顶梁液压支架, 梁长2.66 m, 架宽0.68 m, 顶梁高0.25 m, 单梁宽0.26 m, 前探梁行程1.0 m, 每架6柱, 支架质量1 t, 支架沿走向方向排列布置, 支架净间距0.42 m, 中心距1.1 m。工作面上、下端头使用4～5架梁长3.66 m的端头支架。

3 悬移支架放顶煤工艺

3.1 采煤方法

工作面采用走向长壁后退式悬移支架放顶煤采煤方法, 跟底回采, 一采一放, 采空区采用全部垮落法处理。采用放炮和风镐挖采2种落煤方式, 具体方式根据现场煤层的坚硬程度而定。当工作面煤层松软或过老巷时采用风镐落煤, 严禁炮采。

3.2 技术指标

煤矸总厚平均值7.18 m;工作面采高2.2 m;工作面放顶煤平均厚度4.98 m;采放比1∶2.26;初次放煤步距4 m, 循环放煤步距1 m;采用多轮次循环顺序放煤;采煤循环进度为1 m。

3.3 炮采工艺流程

补液加压→爆破落底煤→风镐开帮落顶煤、装煤→伸前探梁→铺网过顶→风镐卧底煤→装运煤→移架放顶→加强支护→补液加压→剪网→放顶煤→补网封口→清理底煤→分段卸载上提中柱→分段推移链板机→分段加压恢复中柱。

3.4 风镐采煤工艺流程

补液加压→风镐开帮落煤→装煤、运煤→伸前探梁→铺网过顶→风镐卧底煤→装运煤→移架放顶→加强支护→补液加压→剪网→放顶煤→补网封口→清理底煤→分段卸载上提中柱→分段推移链板机→分段加压恢复中柱。

3.5 落煤

(1) 煤壁落煤。

采用风镐落煤为主、以炮助镐的落煤方法。即在煤层松软时, 采用风镐落煤回采;煤层坚硬时, 采用放炮松动方式, 松动煤体后再用风镐落煤;当工作面过断层、变薄区等需破岩时, 采用放小炮、以炮助镐方法落煤。

(2) 采空区放煤。

从采空区棚档内剪网口, 自下而上、分段、间隔、多轮次循环放煤。放煤口规格为300 mm×300 mm或500 mm×500 mm (大块煤难放处) , 放煤口间距在0.8～1.1 m, 距链板机不超过300 mm;同时放煤间距不小于5 m。

3.6 装运煤

工作面开帮采煤时, SGB-630/75×2刮板输送机位于煤帮, 放炮和人工采煤攉到刮板输送机;放煤时, 刮板输送机靠近采空区, 放煤流入刮板输送机后进入运煤系统。

3.7 各工序安全错距规定

采煤分茬间距≥5 m, 移架间距≥5 m;移架与打眼间距≥5 m。同时放煤间距≥5 m;放煤与采煤间距≥10 m;放煤与移架间距≥10 m;放煤与装药间距≥20 m, 回柱与装药间距≥10 m。

4 工作面顶板控制

4.1 工作面支护形式

工作面使用XDY-1T2型悬移支架支护顶板, 每架二梁六柱。工作面上、下端头各使用4～5架端头支架支护顶板, 每架二梁六柱。

4.2 端头支护形式

工作面上、下端头使用4～5架梁长3.66 m的端头支架, 每架六柱, 超前工作面煤壁1 m开出两巷超前缺口, 保证行人和抵车的安全空间。

4.3 工作面出口支护形式

工作面上、下出口处使用DW31-180/100X型悬浮式单体液压支柱和3.4 m长Π型钢梁, 分别架设1对一梁三柱抬棚, 抬住回风巷下帮和运输巷上帮的棚梁梁头。2根Π型钢梁间隙<100 mm, 交替迈步前移, 迈步步距1 m。紧贴运输巷中路铰接顶梁上方增设1架一梁三柱Π型钢梁加强支护。

4.4 加强支护形式

工作面初次放顶期间, 正常回采期间工作面倾角大于15°处、断层处、悬顶处、高冒处和煤帮严重片帮处, 要增打顺山托棚加强支护。顺山托棚位于工作面中柱煤帮侧。工作面采煤后要及时架设, 在工作面抵车前撤除, 抵车后及时补打到中柱采空区侧。托棚棚梁为长3.0 m的3/4圆木或半圆木, 棚腿为DZ22-30/100型单体液压支柱。托棚须首尾相接, 一梁三柱, 棚腿必须打在对应的支架顶梁下方, 垂直顶板向上迎的度数为工作面倾角的1/6～1/8, 不得退山。托棚梁与悬移顶梁间的空隙必须用木块、木楔等垫实。

4.5 控顶距离

最大控顶距3.66 m, 最小控顶距2.66 m;上、下端头最大控顶距4.66 m, 最小控顶距3.66 m。

4.6 矿压观测

工作面初次来压步距为20 m, 压力为16 MPa;周期来压步距为15～18 m, 压力为11～18 MPa。来压期间矿压显现明显, 支架支柱载荷显著增大, 工作面部分地段煤壁片帮 (片帮深度0.2～1.5 m) , 部分支架支柱漏液。

5 结语

(1) 与Π型钢放顶煤回采相比较, 悬移支架既保持了综采支架安全、整体性好、能够整体自移的特点, 又具有对工作面支护适应性极强、体积小、质量小、易操作、价格便宜、移动运输方便等优点。

(2) 该支架可在同一时间内开帮、放顶煤和移架, 3个班连续出煤, 生产效率大大提高。

(3) 该支架并列支撑顶板的左右顶梁, 通过前后2组挠性四连杆滑块机构作横向连接, 移架时, 一个梁支撑, 另一个梁悬挂在支撑顶梁上, 交替前移, 稳定性好, 不仅使工人劳动强度大大降低, 还提高了安全性。

摘要：悬移支架具有整体性好、能够整体自移、适应性极强、体积小、质量小、易操作、价格便宜、移动运输方便等优点, 与Π型钢放顶煤回采相比较, 采用悬移支架可以提高生产效率, 大大降低劳动强度, 提高安全性。实践表明, 悬移支架放顶煤工艺具有Π型钢放顶煤回采工艺无可比拟的优越性。

浅析厚煤层综采放顶煤开采技术篇8

关键词：厚煤层,综采,放顶煤,开采技术

0 引言

煤炭是我国的主要供能能源, 在21世纪前50年的能源结构中占有50%以上。但在实际采煤过程中, 高效和安全问题一直是困扰我国煤炭企业的重大难题。20世纪80年代中期, 我国厚煤层矿井试行并逐步推广的综采放顶煤技术在一定程度上解决了这一难题, 同时也加速了这项技术的发展与完善。目前, 综采放顶煤开采技术已经成为我国厚煤层开采的主要方法。

1 放顶煤采煤法简介

放顶煤采煤法是具有掘进率低、适应性强、实现高产率高等特点的一种采煤方法。它主要应用于厚煤层中, 其流程是首先将一个采高约3 m的长壁工作面布置在煤层的底部, 然后用综合机械化采煤的工艺进行回采。这样的方式是利用矿山压力的作用以及人工松动的方法, 使得支架上方的顶煤破碎成散体, 由支架上方放出并回收。

这一方法的快速发展主要有以下几点原因:技术自身的先进性, 确保了其能够在众多采煤方法中脱颖而出;设备加工制造行业水平的提高, 增强了配套设备使用的可靠性, 为工艺的实施奠定了基础;高素质人才的加入, 确保了工艺的正确、有效进行, 促进了开采技术的快速发展和完善。

2 放顶煤采煤工艺及综采设备

2.1 采煤工艺

采煤机割煤的工作是分段进行的, 一般情况下以每15 m为一段, 先用刀割, 然后移动支架放出顶煤, 接着再割下一刀, 继续放出顶煤, 循环操作一直到把顶煤放完为止。完成第一阶段后, 再进行第二阶段的割煤和放顶煤工艺, 当采完全部工作面的煤炭后停止。考虑到顶煤的硬度较强, 在割煤时可以采用上下刀的方式进行切割, 然后推移输送机, 移架放出顶煤, 放完为止。在放顶煤过程中, 一般有两个阶段, 通过移架击碎、打垮顶煤是第一阶段, 此阶段要求顶煤的强度不大, 普氏系数不大于1, 这样能够保证移架后顶煤自动垮落、破碎。第二阶段是最大限度地把已经破碎的顶煤回收起来, 即为放煤。

2.1.1 采煤机端部进刀时间

采煤机一般采用端部斜切进刀的方式, 进刀的距离大约为50 m。采煤机斜切进刀从开始到停止平均用时为4.95 min;采煤机返回割三角煤的平均用时为10.07 min;从空刀返回至正常割煤位置空运行的平均用时为2.30 min。

2.1.2 移架时间

单人手工操作单架移架的平均时间为14.33 s/架, 单人手工操作连续移架的平均时间为31.80 s/架, 以此计算出完整进行工作面移架工作时所需要的总时间为74.73 min。

2.1.3 放煤工艺的回采率

采用一采一放的单轮顺序放煤工艺时, 工作面的回采率为84.47%;两采一放单轮顺序的回采率是87.77%;两采一放双轮顺序的放煤工艺, 工作面回采率为92.84%。

2.2 综采设备

2.2.1 液压支架

综合机械化采煤的工作面自移式液压支架, 是靠高压液体作主动力完成顶板支炉、推移输送机、支架前移、采空区处理等工序的, 是设备中至关重要的组成部分。从工作面的输送来看, 有单输送机和双输送机两种。单输送机的放煤速度很快, 且能够节省一台输送机, 但它在放煤时很不安全, 因为会使得煤块四溅、煤尘较大, 阻断工作面。相对而言, 双输送机则较为安全, 且能够保证工作面的正常运作, 但在厚煤层倾斜工作面推进时比较困难。

2.2.2 采煤机和刮板输送机

采煤机是集合了液压、电气、机械等功能的大型复杂的系统。它在煤矿生产现代化和机械化过程中是非常重要的设备。刨煤机和滚筒机是其主要的两种类型。但目前国内多数使用的是可调高的双滚筒采煤机, 其结构和工作原理都与采煤机相似, 但实际功率和生产能力远大于采煤机。

综合采煤的工作面采用一种可弯曲刮板输送机, 它要求结构强度高、运输能力大、铺设长度长。它既是运煤机械, 也是采煤机运行的导轨和移动液压支架的支点。一旦输送机发生断链条事故, 将会严重制约正常生产能力。

3 厚煤层的综采放顶煤开采技术

3.1 布置工作面巷道

要解决工作面由于上下倾角过大而产生的问题, 应该把工作面布置成“水平-圆弧-倾斜-水平”的方式, 确保端头、端尾的支架是水平放置的。这样的放置方式能够防止工作面开采设备发生倾倒、下滑, 提高工作面支架的整体稳定性, 同时还利于转载机和前、后部刮板输送机的有效结合、配合。除此之外, 还能为在卸压区布置下一区段工作面的回风巷道, 为三角煤、瓦斯的释放创造有利条件。

3.2 研制工作面设备

3.2.1 支护设备系统

在大倾角、厚煤层的条件下, 控制支架和围岩的稳定性是确保工作面设备正常工作的基础。通过多次模拟实验证明, 支架固有的底座宽度、使用高度能在很大程度上决定支架的稳定性, 即当支架底座较宽, 使用高度较低时, 支架使用的倾角也相对较大, 稳定性也较好。

在支架放煤过程中, 煤流会对支架产生向下的分力, 迫使支架发生侧向摆动和扭斜。因此, 为了使支架不发生扭斜等情况, 必须确保支架与顶底板间的作用力大于或等于煤岩对支架掩护梁产生的作用力。

为了确保支架在工作面上正常运行, 必须研制大行程、大推动侧护板的, 带有延位防滑装置的支架, 以此满足随时接顶和调架防滑的要求。因为支架在圆弧段处的顶梁极易受到较大的侧向推力, 使得顶梁因接触不良而失去支撑点, 致使支架倾倒。

3.2.2 采煤机、输送机的适应性

在大倾角工作面上能够实现高效开采, 关键在于支架的研制及其合理性, 但保证整个流程安全、有效进行的却是能够适应特殊条件下的采煤机和输送机。具有良好的爬坡性能和可靠的防下滑制动性能, 以及有效的润滑系统是这种条件下使用的采煤机所应该拥有的。而要保证输送机, 特别是后部输送机不下滑, 则其必须有机尾的锚固装置和防滑装置。这些设备的运用, 可以在很大程度上满足大倾角厚煤层的开采技术要求。

3.3 回采工艺

当测量出煤岩工作面的平均强度、周期来压步距以及平均强度等参数后, 可以根据工作面沿倾斜方向的上、中、下应力分布区域确定顶煤的运移规律。采用一采一放、两采一放、三采一放等回采工艺, 单轮顺序、多轮顺序、多轮间隔顺序等放顶煤方式, 进行多组的组合模拟实验确定实际煤岩适合的最佳回采工艺。这种情况下能够保证“支架-围岩”系统达到最佳控制状况, 且能实现煤炭高回收率的放煤方式。

4 安全保障

4.1 自燃情况的防治

首先应安装监测系统, 收集一氧化碳含量、温度等参数, 以便预报井下的自燃发火情况, 同时还应派人定期巡查, 遇见发火情况应立即处理。其次, 在一些黄土等回填塌陷的区域, 断绝地下采空区和地面空气的联系, 使得采空区不漏风, 达到灭火的目的。还应该预先制定避灾的路线并储备足够的灭火器材, 配备足够的消防设施, 在出现火灾时, 能够及时灭火撤出人员。

4.2 煤尘的治理

对于生产过程中采煤机所产生的煤尘, 可以根据其运动的规律和射流的卷吸机理, 以此发明二次负压降尘装置, 有效的控制煤尘的外逸, 降低煤尘的效果达到66.9%。同时还可以利用工作面超前压力对煤层的破碎作用, 在恰当的时间和部位, 向煤层注入高压水, 提高煤层的平均水分, 降低煤尘的产生量。

参考文献

[1]黄重全, 卢国斌.大倾角厚煤层综采放顶煤开采技术的研究[J].中国科技纵横, 2011 (22) :218-218+227.

[2]党少卿.浅谈我国综采放顶煤开采技术[J].中国新技术新产品, 2013 (16) :112-113.

[3]姜海宝.综采放顶煤开采技术探讨[J].科技视界, 2013 (2) :8.

综采放顶煤开采工艺与安全技术研究篇9

综采放顶煤开采工艺最早被开发应用与上世纪的前苏联时期，后来这项技术随着欧洲工业文明的兴起也被引入到其内各个国家。我国引进此技术的时间比较晚，但是由于我国资源大国的实际需求使得此技术在很短的时间内得到了广泛的推广与普及，经过几代人的不懈努力，使得综采放顶煤技术从最初的引进，到技术的进一步研究应用和技术的革新完善都在不断的进步。我国在对此技术的实践应用上不断的走向成熟，综放工作面的总数不断增加，拥有较高生产力的工作施工队伍也在不断的增多。综采放顶煤开采技术能够适应不同开采条件的煤矿环境，从缓倾斜煤层到极度倾斜的恶劣开采环境都可以结合其技术加以合理的利用，在不同地质条件下的实践经验综合和技术更新推广了我国综放技术的飞速发展，综采放顶煤开采技术也在实现生产安全到推动高校矿井建设中发挥了极大的作用性，在煤层开采中显现出其独特的技术优势。

1 综采放顶煤开采的技术特点

1.1 工艺特点

综采放顶煤开采技术在常规综合机械开采技术上进行了改进和效率提升，其一般性技术采用两台或以上运输机，提供更多的出煤点。其中一台设置与常规的采煤方式一致，采煤机器位于煤体的前方工作面;其他采煤运输设备装置与煤体的侧面利用支架结构进行采、放煤工作，如此形成了煤矿作业的全方位整合化落煤、装载、运输、放顶煤和采空区支护等综合机械化煤矿开采。根据目前的煤矿开采实践检验证明，综放开采技术在缓倾斜厚煤层和急倾斜特厚煤层实际开采应用中最有效的技术手段，在实现生产的集中化管理、提高出煤率、降低成本消耗等方面体现出独特的开采工艺特点。

1.2 综采放顶煤开采的具体技术特点

l)提高煤矿开采的输出量。综采放顶煤工艺采用两套及以上的出煤开采体系，实现不同空间同时作业，使得采煤的效率成倍的增加。综放开采技术能够实现高强度的煤矿开采，对复杂的煤矿作业环境具有较强的适应性，对于落差小于煤层厚度三分之二的断层，有极强的可实施性应对技术。在具体施工技术配置上，对复杂的巷道工艺流程进行了简化设置，大幅度的降低了巷道的倔进率，在控制材料消耗的同时，形成了高效、高产的集约式生成模式，提高了单位煤矿开采的生产能力，提高了煤炭产量;

2)节省劳动力。综放开采技术加强了开采工艺上的机械化生产水平，一个采用综放型开采作业的煤矿开采工程其生产能力比常规采煤法要高出几倍，大幅度的提供了施工队伍的开采效率，据统计采用综采放顶煤工艺的煤矿全员效率已突破10t/工;

3)采用综放开采与其它采煤方法相比，煤矿开采工作面的作业矿压明显的减缓。并且根据实践数据统计表明，工作面的作业推进速度越快，其周期性矿压越不明显。由此可见，综采放顶煤液压支架防护形式可以由传统的四柱支撑适当的缩减为两柱支撑，降低资源的消耗，能够有效的控制成本;

4)安全性问题。伴随着综放开采技术工作强度的加强，其也相对应的面对着更多的安全问题，各类安全隐患威胁工程的顺利实施，其中火隐患和瓦斯隐患是其中最主要的安全问题，在施工中必须做好系统的防治措施，避免对工程造成毁灭性破坏，以保护人身和财产的安全。

2 综放开采主要安全问题及防治措施

2.1 防治水

目前综放开采存在的水源安全性威胁主要有：推覆体水、第四系松散层水、顶板砂岩水、钻孔水、采空区灌浆馈水等。针对上述这些水源，综放面开采过程中一般采取以下的水源安全管理处理措施：

l)在生成过程中可以合理的利用瓦斯排放系统疏泄上区段综放面水;

2)对于距离推覆体片麻岩较近的综放开采面严格的定量控制放出，有必要的时候采用只割不放的措施，加快开采的进度;

3)对于复杂的机巷内部设置以整套系统的排水设施，防止水体的外漏造成的多出小范围影响，其次对于生成水平面设置大容量的水体存储库和抽水泵;

4)检查钻孔均透面并技术的封堵孔体，对于作业采空区严格控制浆体的灌入量。

2.2 防灭火

对于综放开采技术，最大的火灾隐患来自于自然发火，在防火安全控制中深入考察综放面的各种发火特点并有效的加以预防和控制是十分必要的，具体的措施如下有：对作业面采空区及时的进行注痰处理，这是目前采用的最广泛的防灭火处理措施。其他的辅助措施主要有：利用利用黄泥对采空区进行灌浆、在控制压力的前提下对工作面进行通风、定期不定期的注水控制工作面温度等措施。

2.3 防瓦斯

综放开采的大多针对的是煤体较厚或特厚的工作项目，开采的深入度比较多，煤矿的内部结构复杂度比较大。瓦斯的涌出量相对来说在规模上比常规作业要成倍的增多，这是综放开采经常面对的最大安全隐患，所以必须要加强对瓦斯防治管理体制的完善。

l)组建专门的瓦斯检查小组，对瓦斯危害进行全程控制，设置可靠的瓦斯安全检测和自动报警系统，对事故做到以预防为主，避免事故发生时带来的重创性破坏;

2)利用瓦斯排泄管道定期的疏散瓦斯，防止瓦斯的规模性堆积，避免由此带来的易发性起火或者爆炸;

3)设置打排量的瓦斯抽离泵，以增强单位面积的瓦斯抽排量;

4)在风巷上口设置水射流风机，稀释上隅角瓦斯;

5)于工作面设小局扇吹散上隅角瓦斯。

2.4 防煤尘

煤尘亦是困扰综放开采的主要安全问题之一，防尘的主要措施为:

1)对工作面进行定量的通风防治处理，一般不宜超过1200m3/min;

2)对超前煤层施工面进行高压注水处理;

3)在进行放煤作业时，设置2碑架喷雾，并且在装置上实现放煤与喷雾的联合自动控制;