煤矿放顶煤开采技术课件.ppt

《煤矿放顶煤开采技术课件.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《煤矿放顶煤开采技术课件.ppt（48页珍藏版）》请在三一文库上搜索。

1、煤矿放顶煤开采技术,1,顶 煤 开 采 技术 河南理工大学 李化敏 教授,煤矿放顶煤开采技术,2,放顶煤开采的概念及分类 我国放顶煤开采的发展历程 矿压显现特征及顶煤破碎机理 放煤规律与放煤方式 放顶煤工作面劳动组织 放顶煤开采的瓦斯问题 防火问题 防尘,报告内容：,煤矿放顶煤开采技术,3,厚煤层开采方法主要有两种： 分层开采法将厚煤层分成 2-3m一个分层，逐层布置 采煤工作面进行开采的方法。 放顶煤开采法在厚煤层中沿煤层（或分段）底部布置一个采高2-3m的长壁工作面，用常规方法进行回采，利用矿山压力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放出，并经由运输机运出工作面（如图

2、7-1）。,1 概念及分类,煤矿放顶煤开采技术,4,煤矿放顶煤开采技术,5,煤矿放顶煤开采技术,6,煤矿放顶煤开采技术,7,1.2 放顶煤开采法分类,按倾角分：1) 450，水平分段放顶煤；2) 8m； 按设备分： 1)综放开采：单运输机高位放顶煤支架； 双运输机中位放顶煤支架； 双运输机低位放顶煤支架。 2)简易支架放顶煤：滑移支架，悬移支架； 单体支柱绞接顶梁、型梁放顶煤 。,煤矿放顶煤开采技术,8,煤矿放顶煤开采技术,9,煤矿放顶煤开采技术,10,煤矿放顶煤开采技术,11,煤矿放顶煤开采技术,12,煤矿放顶煤开采技术,13,2 我国放顶煤开采的发展过程,发展大体可分为三个阶段 第一阶段

3、摸索阶段 1990年以前 (19841990) 第二阶段 逐步成熟阶段 19901995年 第三阶段 推广阶段 1996年现在,煤矿放顶煤开采技术,14,第一阶段 摸索阶段,放顶煤开采技术是在原苏联、波兰、匈牙利、南斯拉夫等在放顶煤方面研究的基础上， 1964年在法国（布朗齐矿区）试验成功， 我国82年通过可行性研究和技术经济论证，84年第一套综放支架在沈阳的浦河下井，85年通过煤炭工业部组织的评议，并获得肯定。 主要特点： 放顶煤开采的潜在技术经济优势被认识； 暴露出了瓦斯、火、煤尘、回采率等问题； 提出了顶煤破碎及放出规律、矿压等科学问题。 阶段结束的标志： 90年阳泉一矿月产超过14万t

4、，证明了综放开采能 实现高产高效。,煤矿放顶煤开采技术,15,煤矿放顶煤开采技术,16,第一阶段产量不高的主要原因,技术不过关 支架不过关： 主要是抄袭国外架型，略加修改。高、中、低百花齐放， 由于没有实现高产，几年搞了20多种都不理想，但介绍法国的中位放煤效果较好，其次是高位放煤支架。 工艺及安全技术不过关： 工艺（建立在对放煤机理及矿压规律认识基础上的工艺技术）、配套技术装备、瓦斯、火、煤尘、回采率以及矿压问题等,煤矿放顶煤开采技术,17,第二阶段 逐步成熟阶段,结束标志是： 1) 综放开采设备有了突破，潞安的支架； 2) 实现了高产，兴隆庄矿年产300万t/a； 3) 难采煤层有了突破。

5、 标志说明当时放顶煤开采技术形成了两条战线： （1）条件好的产量更高； （2）难采煤层技术有突破。 “难采”煤层：三软煤层：如郑州、轩岗。 倾角较大煤层：如乌兰； 一些高瓦斯矿井：如轩岗刘家梁、唐山。,煤矿放顶煤开采技术,18,第三阶段 推广阶段 1996年今,放顶煤开采产量更高，兖州东滩矿工作面年产超过500万ta，工效235t工。 难采煤层产量有了大幅度提高，超化年产超过150万ta。 工艺、技术装备、瓦斯、火、煤尘、回采率以及矿压问题等放顶煤开采技术的研究有了重大进展发展。,煤矿放顶煤开采技术,19,3 矿压显现特点及顶煤破碎机理,3.1 工作面矿压显现特点 按传统矿压理论，放顶煤开采的

6、一次采出厚度明显增大，采场矿压将明显增大，支架载荷将成数倍增长，动载(周期来压)显现也将严重。但放顶煤开采实践表明情况并非如此。放顶煤整层开采的矿压显现往往并不比分层开采(采厚相差若干倍)更强烈。,煤矿放顶煤开采技术,20,(1)尽管放顶煤开采的一次采出厚度比分层开采大，支架载荷减小了568，载荷强度减小1520。由此，可以认为，综放开采的支架载荷和一次采出厚度没有确定的关系； 工作面支架动载不强烈，动载系数一般都低于采用分层开采的顶分层，表明上位顶板岩梁的运动(周期来压)对支架的影响有明显地缓和或者没有影响。反映周期来压显现的影响减小。,煤矿放顶煤开采技术,21,（2）凡是支架设计(额定)工

7、作阻力高的综放工作面，支架实际载荷就比较较大，顶煤强度高的工作面，支架实际载荷高，松软工作面的实际支架载荷低。表明工作面支架载荷并不取决于一次采出厚度； 多数情况下，四柱式综放支架前柱平均工作阻力大于后柱平均工作阻力， 表明支架的载荷重心更靠近煤壁。 （3）端面冒顶增加了。,煤矿放顶煤开采技术,22,煤矿放顶煤开采技术,23,煤矿放顶煤开采技术,24,3.2 顶煤破碎机理,放顶煤开采技术的核心是顶煤的有效放出，而顶煤的破碎是前提。 矿山压力、支架往复支撑作用是破煤的动力，其中，矿山压力作用是主导作用。 支架往复支撑过程其实质是对顶煤的多次的加卸载过程。 往复支撑次数n为： L=n B n=L/

8、B,式中 L支架长度，m； B循环进度，m.,煤矿放顶煤开采技术,25,四、放煤规律和放煤方式,散体运动原理 放煤的过程是散体运动过程，最大的特点： 椭球体 漏斗的发展 椭球体发展原则 1)同时到达的原则 2)按比例运动的原则 漏斗最主要反映下降速度和方向 1)中间快，两边慢；2)向中间运动。,煤矿放顶煤开采技术,26,四、放煤规律和放煤方式,煤矿放顶煤开采技术,27,四、放煤规律和放煤方式,放煤方式 为减少混矸，提高回收率，必须保持和控制煤岩分界面，必须有规律的顺序放煤。 放煤方式 ： 单轮、多轮、顺序、间隔、协调。 放煤步距 ： 一刀一放、二刀一放、三刀一放。,平煤集团学术报告,煤矿放顶煤

9、开采技术,28,煤矿放顶煤开采技术,29,煤矿放顶煤开采技术,30,煤矿放顶煤开采技术,31,四、放煤规律和放煤方式（回收率）,当前放顶煤回收率情况 工作面回收率 ：8085 采 区回收率：无煤柱75左右，留煤柱则低于75。 工作面煤炭损失构成： 总损失： 1520 放煤损失(工艺损失)： 711 两端过渡支架及端头支架损失： 1.54.5 初采、未采不放煤或少放煤损失： 1.52.5 其他损失： 34,煤矿放顶煤开采技术,32,提高回收率方法,减少放煤(工艺)损失 选择适当的放煤方式和参数，加强放煤管理(经济和监督上)。 减少两端损失 改善过渡支架和端头支架的放煤功能。 减少初采、末采损失

10、要经过试验，根据不同顶煤板情况，在保证安全的条 件下，逐步减少不放煤和少放煤的距离。 减少其它损失 扩大采区尺寸可以相对减少煤炭损失； 无煤柱开采是使采区回收率达到国家规定75的主要措施。,煤矿放顶煤开采技术,33,五、综放工作面循环劳动组织,实现全厚同时出煤即实现采煤和放煤平行作业。(放顶煤的初衷)； 实行工作面内多点出煤(采煤机出煤为单点出煤)。 放煤实现多口出煤，但受后部输送机能力所限，同时放煤口一般不应超过23个。放煤和采煤应错开一定距离 （典型的两刀一放的循环作业图表见图 ）,煤矿放顶煤开采技术,34,两刀一放平行作业循环作业图表,煤矿放顶煤开采技术,35,大倾角综放开采工作面正常生

11、产的原则,（四个由下向上 ） 1)采煤机由下向上割煤，返回时空刀； 2)移架由下向上，保持下部固定好的支架作为移动架的导向轨： 3)推移运输机由下向上，每次移动消除一部分下滑； 4)放煤由下往上，减少对煤矸分界面的扰动，采放错开一定距离，实现一刀一放、平行作业。,煤矿放顶煤开采技术,36,瓦斯涌出规律和特点,绝对瓦斯涌出量成倍增加。 上临近煤层的瓦斯涌出量成倍增加。 采空区瓦斯涌出量成倍增加。 局部瓦斯聚集加剧； 瓦斯涌出和分布不均衡。,六、放顶煤开采的瓦斯问题,煤矿放顶煤开采技术,37,工作面瓦斯积聚情况,煤矿放顶煤开采技术,38,隅角附近瓦斯集聚,煤矿放顶煤开采技术,39,瓦斯治理方法,抽

12、放瓦斯应作为是一道正常的工序，全程抽瓦斯，贯彻始终。 预抽：分采前抽，穿层抽，层内掘巷抽(排)，巷排十钻孔抽，透气性好的煤层效果好。 边采边抽： 利用裂隙和卸压区抽煤壁前方瓦斯，采空区抽后方瓦斯。 采后抽：埋管，长钻孔，高抽巷等 。,煤矿放顶煤开采技术,40,瓦斯处理方法（排）,上隅角是风排瓦斯重点可采用风排方法处理。 特厚煤层(8m)可用E型瓦斯排放巷，风量计算按排放巷排出13风和23瓦斯考虑。 较薄厚煤层，只能用高抽巷(随采随废，高浓度)或用高抽钻，经过试验，确定参数(数量、高度、排列、负压、流量) 不用尾巷，用尾巷害处：漏风，造成自燃，有时无征兆；丢煤多。 若瓦斯浓度再高，只能限产，以风

13、定产。,煤矿放顶煤开采技术,41,煤矿放顶煤开采技术,42,淮南谢桥高瓦斯矿井瓦斯治理方法 钻孔预抽。在回采前以工作面上下风巷沿煤层倾向打长距离钻孔(如图)，钻孔间距10m，钻孔深75m，孔径73mm，共施工钻孔258个，其中上风巷钻孔128个， 下风巷钻孔130个。 边采边抽。在工作面回采期间因工作面前方的应力集中带造成煤体破坏而卸压，钻孔瓦斯涌出量会增加，所以回采过程中，利用预抽钻孔进行边采边抽，利用风巷抽排瓦斯效果很好。,煤矿放顶煤开采技术,43,采空区瓦斯抽排。采用顶板纵向长钻孔抽放采空区瓦斯。在工作面上风巷下帮每隔180m设一个钻窝施工4个不同倾角的钻孔(见上图)，终孔高度距底板控制

14、在45m左右(见下图)，钻孔采用黄泥木塞封孔，孔口用砂浆封孔，封孔深度5m。采用上述措施后，抽放效果显著，平均每孔流量达1.251.3m3min，抽放瓦斯浓度为3070，总抽放量占瓦斯涌出量的10。,煤矿放顶煤开采技术,44,七、防火,综放易发火位置如图 当推进速度超过30m月时，采空区不发火，一般实际进度60m月，发火问题不大。 工作面易发火的位置主要是： 1) 巷道(包括切眼)； 2) 停采线； 3) 沿空巷一侧。,煤矿放顶煤开采技术,45,防火措施,巷道防火： 壁后充填或喷浆、锚杆加喷浆； 停采线防火： 顶板注阻化剂，采空区洒阻化剂及灌浆； 沿空巷侧防火： 最有效是注浆(黄泥)充填空隙； 注氮有效，但成本高,煤矿放顶煤开采技术,46,煤矿放顶煤开采技术,47,八、防尘,防尘措施 注水： 效果好，需充分利用裂隙； 喷雾： 是基本技术，目前自动邻架操作均过 关，重点在放煤和移架； 研究方向：吸尘技术、添加剂、喷咀防堵。,煤矿放顶煤开采技术,48,谢 谢 ！,