厚煤层放顶煤采煤法探析

能源与节社2014年第9期(总第108期)ENERGY AND ENERGY CONSERVATION2014年9月.能源研究厚煤层放顶煤采煤法探析蔡燕伟(山西西山晋兴能源有限公司斜沟煤矿，山西兴县033602)摘要:简单介绍了厚煤层放顶开采的特点和类型、开采支护、矿压显现特点、顶谋破碎机理和采煤工艺。了解放顶煤开采的优势及需要解决的问题，提出了放顶煤开采的研究方向。关键词:放顶煤开采; 支护;破碎机理;工艺中图分类号: TD823.2文献标识码: A文章编号: 2095-0802-(2014)09 -0040-02On the Coal Mining Method for Top Coal Caving of Thick Coal SeamsCAI Yan- wei(Xiegou Coal Mine of Xishan Jinxing Energy Co.,. Ltd. of Shanxi Province, Xingxian 033602, Shanxi, China)Abstract: Briefly introduces the characteristics, types, mining support, mine pressure behavior, crushing mechanism and miningprocess of top coal in thick coal seam caving mining. The superiority and problems needing to be solved of top coal caving miningare studied, and the research direction of top coal caving mining is proposed.Key words: top coal caving mining; support; crushing mechanism; process集中，但是煤质软时，两巷维护相对困难。预采顶分0引言层网下放顶煤开采适用于12 m以上煤层开采，直接顶中国煤炭资源丰富,煤炭开采以厚煤层为主，传坚硬瓦斯大的煤层，放煤的含矸量少，但是矿山压力统方法是将厚煤层分层多次开采，放顶煤开采实现了减弱，不利顶煤的破碎。倾斜分层放顶煤开采适用于厚煤层- -次性采出。因此，放顶煤开采新技术在经济15 m以上缓斜煤层，当煤层厚度超过15 m~20 m以效益上有很大的优势。特别是随着综合机械化放顶煤上时，可将煤层自顶板至底板分成8 m~12 m的分开采技术的发展，这种采煤方法在国内得到了广泛的段，然后自上而下依次进行放顶煤开采"。应用。.2放顶煤开 采的支护设备1放顶煤采煤法的基本特 点和类型2.1单输送机高 位放顶煤支架1.1 基本特点其特点: a)支架结构简单，割煤与放煤由一部输放顶煤采煤法就是在厚煤层中,沿煤层或分段底送机运出，端头维护空间小，工作面整体布置与普通部布置一个采高2 m~3 m的长壁工作面，用综合机长壁相同，便于维护; b) 支架较短，结构紧凑，稳定械化采煤工艺进行回采，利用矿山压力的作用或辅助性和封闭性好; c) 掩护梁放煤口尺寸较大，顶煤放出以人工松动方法使支架上方的顶煤破碎成散体后由支效果好，但放煤口位置高，采出率低、丢煤多、煤尘架后方或上方放出，并予以回收的一种采煤方法。大及支架通风断面较小; d) 顶梁短和放煤口位置距煤1.2放顶煤采煤法的类型壁较近，对煤层冒放性的要求较高; e) 放煤槽在放煤放顶煤采煤法的类型主要有: - -次采全厚放顶煤状态时与底座成35°夹角，难以达到40°; )采放用同.开采、预采项分层网下放项煤开采和倾斜分层放顶煤-部输送机，不能平行作业，影响产量。开采。其中-一次采全厚放顶煤开采适用于厚度在6 m ~2.2 双输送机中位放顶煤支架12 m煤层开采。掘进量小、设备小、系统简单和生产其特点: a) 稳定性和封闭性好,抗偏载和抗扭能力大，不易损坏: b)放煤口离煤壁远，利于工作面前方顶煤的维中国煤化工部输送机,采放收稿日期: 2014-07-01作者简介:蔡燕伟，1986年生， 男，山西阳泉人，2010年毕 业可平行作业;YHCN M H G出率低、丢煤多于太原理工大学采矿工程专业，采煤助理工程师。和煤尘大; e) 后输送机放在支架底座上，后部空间有， 40.2014年第9期蔡燕伟:厚煤层放顶煤采煤法探析2014年9月限，造成大块煤通过困难,，移架阻力大; )掩护梁不.顶煤。能摆动，二次破煤能力差2.1。4.2初采和末采放煤工艺参 数的确定2.3双输送机低 位放顶煤支架放顶煤初采，目前在大多数综放工作面，推出开其特点: a)连续的放煤口使放煤效果好，采出率切眼后及时放煤，根据采煤工作面顶板的结构和顶煤高; b)顶梁长和放煤口距煤壁远，经顶梁反复支撑，的性质，为减小初次放顶煤步距，提高初采回采率，顶煤破碎效果好，利于放煤; c) 后输送机沿底板布置,常采用深孔爆破技术和切顶巷技术。移架轻快，浮煤容易排出，尾梁插板可破碎大块煤，放在应用放顶煤开采技术初期，通常在工作面结束煤口不易堵塞; d) 煤尘小; e) 支架的稳定性差。前20 m左右铺双层金属网停止放煤，或使沿底板布置2.4轻型放顶煤液压支架的工作面向上爬至顶板时结束，这样造成了大量煤炭其特点: a)支架结构简单、紧凑、轻便易拆装运损失。为此，近年来在综放开采的实践中普遍缩小了输; b)支架空间较大,利于清理浮煤和拆装检修后部不放煤的范围，-般可提前10 m左右停止放顶煤并铺输送机; c)支架稳定性好造价低; d) 单饺接轻型放顶顶网。煤液压支架，有很好的封闭能力，能较好地解决“三4.3放煤步距确定软”煤层和较薄厚煤层综放开采端面易冒落的问题。放煤步距是指沿工作面推进方向前后两次放煤的3放顶煤工作面矿 压显现特点及顶煤破碎机理间距。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- -定范围内。一般来说: a)在3.1岩层活动及矿 压显现特点低位放煤条件下，煤厚在8 m以下，一般采用一刀一放顶煤开采时，由于煤层-次采出厚度的增大，放的方式，放煤步距为0.5 m~0.8 m,软煤取值小,直接顶的垮落高度成倍增加，可达煤层采出厚度的2硬煤取值大;煤厚大于8 m的，可采用小截深的两刀倍~ 2.5倍,其中1倍~ 1.2倍范围内的直接顶为不规则一放,放煤步距为1 m~1.2 m; b) 高位和中位放煤垮落带，而在上位直接顶中则形成某个临时性“小结条件下，放煤步距与放煤品纵向水平投影的长度相构”，其活动对采场造成明显影响。等，一般采用两刀-放的方式， 放煤步距为1.2 m~综放采场上方仍可形成稳定的砌体梁式基本顶结1.6 m,个别放煤口纵向水平投影长度过大，而循环构，但是其形成的位置远离采场。上位直接顶中可形作业又允许的条件下，可采用三刀一放的方式，但放成“半拱”式小结构,并与其上的“砌体梁”结构相煤步距也不要大于1.8 m。结合,共同构成综放开采覆岩结构的基本形式4。4.4放煤方式的确定由于松软顶煤的参与，综放支架阻力通常不大于放煤方式不仅对工作面煤炭采出率、含矸率影响分开采的支架阻力。综放基本顶初次来压与分层开采较大，同时还会影响到总的放煤速度，正规循环的完相比步距增大，一般可达50 m以上;周期来压步距相成以及工作面能否高产。放煤方式按放煤轮次的不同对减少，约为其初次来压步距的三分之-。可分为单轮放煤和多轮放煤;按放煤顺序不同可分为3.2顶煤破碎机理顺序放煤和间隔放煤。顶煤破碎机理: a) 综放开采时，实现顶煤的有效4.4.1 单轮顺序放煤破碎和顺利放出是核心问题，顶煤的有效破碎是顶煤单轮顺序放煤是- -种常 见的放煤方式，从端头处顺利放出的前提，也是支架选型和确定放顶煤工艺的1号支架开始放煤，一直到放煤口见矸，顶煤放完后依据; b)煤的普氏系数越小，越利于顶煤放出;煤的关闭放煤口，直到最后支架放完煤为-轮。此法操作普氏系数f< 3的煤层更适合放顶煤开采; c) 顶煤的破简单，放煤速度较快，但容易混矸且放出率低，一般碎是支承压力、顶板运动及支架反复支撑共同作用的适用于10 m以下的中硬煤层。结果; d)支架对顶煤反复支撑的次数N与顶梁的长度4.4.2多 轮顺序放煤L及采煤机截深B有关，可表示为: N=L/B; e) 根据顶多轮顺序放煤是将放顶煤工作面分成2段~3段,煤的变形和破坏发展规律，沿工作面推进方向前将煤每个分段内同时开启相邻两个放煤口，每次放出1/3 ~划分为四个破坏区，分别为:完整区、破坏发展区、1/2的顶煤，按顺序循环放煤，将该段的顶煤全部放裂隙发育区和垮落破碎区。完，然后再进行下一段的放煤，或者各段同时进行。.此法可减少煤中混矸,提高顶煤回采率，但放煤速度4放顶煤采煤工艺较慢，每次放出顶煤量不好控制。4.1 放顶煤综采工艺流程4.4.3单轮中国煤化工其主要工艺流程为:采煤机割煤、移架及时支单轮间|YHCNMHG干架打开--个放护、推移前部输送机、拉后部输送机、打开放煤口放(下转79页)●41