采矿学第11章fgm.ppt
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1厚煤层长壁放顶煤采煤法类型和采煤系统1长壁放顶煤采煤法longwallminingwithsublevelcaving概念:
开采缓斜厚煤层时,先采出煤层底部长壁工作面的煤,随即放采上部顶煤的采煤方法。
或:
在缓斜厚煤层的底部布置长壁工作面用常规方法进行采煤,随该工作面推进,利用矿山压力或人工破碎方法,将顶煤破碎,而后将顶煤放出,由采面运出。
放顶煤采煤工艺基本特点采面采煤:
同综采、普采、炮采。
增加了放顶煤工艺。
采煤循环:
完成采、放全部工序过程。
放顶煤采煤的基本类型按采煤工艺分炮采放顶煤开采普采放顶煤开采综采放顶煤开采按放顶煤面输送机数目,分:
单输送机双输送机按综采放顶煤液压支架放煤囗及位置,分:
高位放顶煤液压支架;中位放顶煤液压支架;低位放顶煤液压支架,滑移顶梁液压支架铺顶网单体液压支柱配型钢梁铺顶网,放顶煤液压支架类型高位放顶煤单输送机液压支架(平顶山、辽源、潞安)煤尘大、采放不能平行作业、回收率低,放顶煤液压支架类型中位放顶煤双输送机液压支架(阳泉、乌鲁木齐、抚顺),放顶煤液压支架类型低位放顶煤双输送机液压支架(兖州、鹤壁、晋城)后输送机铺在底板上,煤尘小,有发展前景,放顶煤液压支架类型,放顶煤采煤的基本类型按回采巷道的布置方式分缓倾斜特厚煤层一次采全高放顶煤采煤法特点:
(a)采面采高:
M=h1=2.03.0m,(b)放顶煤高度:
h2=(1-3)h1适用:
M4.5m,M1214m,放顶煤采煤的基本类型按回采巷道的布置方式分缓倾斜特厚煤层一次采全高放顶煤采煤法实例:
平一矿M=78m,煤f=1.51.8,发火期46个月,低沼矿。
直接顶:
35m泥岩,基本顶:
18.5m中粒砂岩。
底板:
1.86m泥岩。
采面设备:
MXA300/3.5采煤机一台;SGZ730/320双中心链刮板机,一台;VHP732型支架(波兰),放顶煤采煤的基本类型按回采巷道的布置方式分缓倾斜特厚煤层一次采全高放顶煤采煤法实例:
平一矿机巷设备:
DSG150型胶带机,1台;DZZ730/160桥式转载机,1台;LPS1000型破碎机,1台。
风巷设备:
MRB型卧式液压泵;X11RX型浮化液箱;KSGZY500/6移动变电站;DQZBH3000/1140型真空启动器;DKZB400/1140型真空馈电开关。
放顶煤采煤的基本类型按回采巷道的布置方式分缓倾斜特厚煤层预采顶分层(网下)放顶煤采煤法特点:
(a)顶层,23m,只采不放;铺网。
(b)下层采面:
采、放。
适用:
1214m煤层。
放顶煤采煤的基本类型按回采巷道的布置方式分缓倾斜特厚煤层多次(倾斜分层)放顶煤采煤法,放顶煤采煤的基本类型按回采巷道的布置方式分缓倾斜特厚煤层多次(倾斜分层)放顶煤采煤法特点:
(a)将厚煤层分为若干分层,H1=H2大于68m,一般10m;自上而下依次回采各分层,采放;以下各分层均采、放。
(b)工艺多用综放。
适用:
M12m例如:
南斯拉夫维林基矿开采了厚80150m的褐煤我国石炭井矿区开采厚20m以上的煤层。
放顶煤采煤的基本类型按回采巷道的布置方式分缓倾斜特厚煤层预采中分层放顶煤采煤法,放顶煤采煤的基本类型按回采巷道的布置方式分缓倾斜特厚煤层预采中分层放顶煤采煤法特点:
(a)中分层布置采面:
采中分层,该面上部顶煤冒落,不放,堆积于采空区。
(b)下分层采面:
采底层煤,放顶煤。
问题:
煤层松碎易发火。
适用:
812m煤层。
1厚煤层长壁放顶煤采煤法类型和采煤系统2一次采全厚放顶煤采煤系统,1厚煤层长壁放顶煤采煤法类型和采煤系统2一次采全厚放顶煤采煤系统
(1)回采巷道布置回采巷道置于底分层,一般运巷、风巷与切眼沿煤层底板。
CH4时,沿煤层顶板再布置一条瓦斯排放巷或辅巷。
辅巷:
注水;放震动炮;冲淡CH4。
适用:
高沼矿、煤硬,f3。
(2)生产系统,1厚煤层长壁放顶煤采煤法类型和采煤系统2一次采全厚放顶煤采煤系统(3)主要参数工作面长度主要影响因素顶煤破碎、顶煤放出、煤炭损失采场上覆岩层充分运动有利于破煤。
当采面80m时,顶煤不能充分破碎,放煤难。
一般应在150m以上。
1厚煤层长壁放顶煤采煤法类型和采煤系统2一次采全厚放顶煤采煤系统(3)主要参数工作面长度原则:
一个班内要将顶煤放完一个班内将顶煤放完为原则确定的工作面长度:
式中:
l采面长度,m;n同时放煤的支架数,n3;T每班工作时间,min;t每架支架放煤所需时间,min;B支架宽,m;班工作时间利用率。
T、B、n视为常数。
1厚煤层长壁放顶煤采煤法类型和采煤系统工作面长度计算实例阳泉一矿:
M=6.5m,顶煤4m,平均每架放煤t=57min,取n=2,B=1.6mT.=5h得:
l=135190m平一矿:
M=79m,顶煤56m,t=8min,T.=5h则:
l=96m。
实际采面长87m。
1厚煤层长壁放顶煤采煤法类型和采煤系统工作面长度一般工作面长度150m,高产高效工作面长度达200m及以上。
1厚煤层长壁放顶煤采煤法类型和采煤系统2一次采全厚放顶煤采煤系统(3)主要参数工作面连续推进长度为了减少工作面重型设备的搬家次数及煤损,一般大于8001000m,加中切眼后,已加大到2000m以上。
简易放顶煤工作面的连续推进长度也不应小于600800m。
2综采放顶煤矿压显现及顶煤破碎放出规律1综采放顶煤矿压显现规律综放面矿压显现也有周期性;支架载荷没有随采厚加大而大副度增加;综放工作面开采引起的支承压力对两巷的影响距离增加,影响程度降低。
2综采放顶煤矿压显现及顶煤破碎放出规律2顶煤破碎和放出规律
(1)顶煤破碎和影响因素实体煤破碎煤块放煤口支承压力+顶板回转+支架作用,2综采放顶煤矿压显现及顶煤破碎放出规律顶煤破坏过程(分为4个区):
初始:
在支承压力作用下,煤壁前方较远处顶煤由弹性变形进入塑性变形,原生裂隙扩展,顶煤初始破坏。
发展:
受顶板回转作用,煤壁前方附近顶煤发生破坏,裂隙扩展,位移增大。
2综采放顶煤矿压显现及顶煤破碎放出规律顶煤破坏过程(分为4个区):
裂隙发育区:
支架反复支撑,支架上方顶煤形成发育的裂隙,成交变应力,提高破碎效果;梁长顶煤破碎加剧,顶上易冒空。
支架反复支撑次数n与顶梁长度L及截深B有关。
垮落破碎区:
顶煤完全破坏,在支架后方垮落放出。
2顶煤破碎和放出规律
(2)顶煤放出规律椭球体放矿理论:
椭球体放矿理论认为:
矿石在采场破碎后,是按近似椭球体形状向下自然流动下来的,即原来所占的空间形状为一个旋转椭球体,放煤椭球体表面上的颗粒将大体同时到达放煤口。
1-放出椭球体,2-放出漏斗3-松动椭球体,4-移动漏斗,2顶煤破碎和放出规律
(2)顶煤放出规律放出椭球体参数:
设长轴2a=h,短轴为2b1;h放顶煤高度。
生产实践及实验表明:
2b1=(0.250.3)hb1=(0.250.3)h/2。
2顶煤破碎和放出规律
(2)顶煤放出规律松动椭球体放煤的同时,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=(2.22.6)h,2顶煤破碎和放出规律
(2)顶煤放出规律放煤口间距放煤口间距l大小影响放煤效果当l2b1时,Fig、118、a、b示,脊背煤损失大;l越大,损失越大;,2顶煤破碎和放出规律
(2)顶煤放出规律放煤口间距当l2b1时,Fig、118、c示,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。
3综采放顶煤工艺特点1放顶煤工艺特点
(1)初末采放煤工艺初期:
初采推进1020m不放煤(煤损多)现在:
多数工作面从开切眼处放煤措施:
让顶煤和顶板垮落初期;距停采线20m铺网、停止放煤;或工作面沿底板爬至顶板(煤损多)现在:
距停采线10m铺网、停止放煤;措施:
选择合理的停采线位置,以利于撤面防止后方矸石窜入,3综采放顶煤工艺特点1放顶煤工艺特点
(2)放煤步距(循环放煤步距)放煤步距(循环放煤步距)在工作面推进方向上,前后两次放顶煤之间工作面推进的距离。
确定放煤步距原则:
顶煤充分破碎,提高采出率,减少煤矸混杂。
放煤步距太大:
顶板方向的矸石先于采空区后方的煤达到放煤口,关口,顶煤放不出,放煤步距太小:
采空区方向的矸石先于上部顶煤到达放煤口,顶煤损失部分,放煤步距大,顶煤放不出,煤损大;放煤步距小,煤矸混杂,煤质差。
放煤步距影响因素:
顶煤厚度;顶煤可放性;顶煤冒落时的垮落角;直接顶厚度。
当前,生产实践中:
截一刀放顶煤一次,(顶煤厚度较小)截两刀放顶煤一次,(顶煤厚度较大)截三刀放顶煤一次,(顶煤厚度较大),阳泉一矿实则:
放煤步距与采出率和含矸率的关系,3综采放顶煤工艺特点1放顶煤工艺特点(3)放煤方式放煤方式:
即为放煤顺序、次数和放煤量的配合方式。
多轮、分段、顺序、等量放煤采面分23段;段内同时开启两个相邻放煤口;每次放1/21/3的顶煤;按顺序循环放煤,直至该段全部放完;再进行下一段放顶煤。
优点:
可使冒落煤岩分界面均匀下降,采出率高,含矸率低;充分利用放煤口面积,放煤快。
缺点:
要求操作水平高。
适用:
顶煤3m以上。
3综采放顶煤工艺特点1放顶煤工艺特点(3)放煤方式放煤方式:
即为放煤顺序、次数和放煤量的配合方式。
多轮、间隔、顺序、等量放煤放煤口放煤顺序:
先放1#、3#、5#、7#、;每次放1/21/3的顶煤;后放2#、4#、6#、8#、;每次放1/21/3的顶煤;反复两三轮优点:
可使冒落煤岩分界面均匀下降,采出率高,含矸率低;丢煤少。
3综采放顶煤工艺特点单轮、间隔、多口放煤先放1#、3#、5#、放顶煤,见矸关口,留较大脊背煤;滞后一定距离放2#、4#、6#、放出留下脊背煤中的一个椭球体。
优点:
操作简单,容易掌握;放顶效果好,丢煤少,少出矸。
适用:
广泛采用。
3综采放顶煤工艺特点1放顶煤工艺特点(4)煤炭损失国家规定:
厚煤层采区采出率75%。
采区煤炭损失:
1)护巷煤柱损失2)采面的回采损失(初采、终采,放煤工艺)初采损失率,为防止顶板冲击支架,开切眼放煤量往往控制在80%;采空区充填高度约为支架高度。
3综采放顶煤工艺特点(4)煤炭损失末采损失率放顶煤采面收尾方法:
(1)为安全拆除设备,距停采线1015m内,铺网、不放顶煤,以保持顶煤及顶板稳定性。
适用:
顶煤较硬较稳定条件。
(2)以810的坡度,采面爬顶,停采线处顶板为岩层。
三角煤损失适用:
煤软。
3综采放顶煤工艺特点(4)煤炭损失端头损失:
端部23架不放顶煤,保护出口。
此损失与采面长度成反比。
放顶工艺(脊背煤损)损失采面泼洒损失如何提高煤炭采出率?
(从上述几个因素考虑!
),4综采放顶煤长壁采煤法的应用1综采放顶煤与厚煤层分层开采相比
(1)利于集中生产,单产高,效率高(兖矿综放产量已超500万t/a,工效已超200t/工),巷道少,系统简单;
(2)对煤层厚度变化适应性强;(3)减少了:
巷道掘进与维护费,分层开采设备占用与材料消耗费,工作面安装与拆迁费等经济效益好。
(4)煤损大:
比分层开采多10%以上;(5)易发火,易自燃;(6)瓦斯隐患大,管理要求严;顶煤空洞易聚积瓦斯。
当顶板垮落时,岩块摩擦冲击易产生火星引起爆炸。
(7)煤尘大:
比分层采高12倍以上。
10001200毫克/m3;鲍店降尘后:
10毫克/m3,4综采放顶煤长壁采煤法的应用2放顶煤适用条件
(1)煤厚:
512m为佳,过小易前冒顶,过大破坏不充分
(2)煤层可放性:
煤质松软,层节理发育。
煤f2最好。
个别f=3.13.9,层节发育亦可(3)煤层倾角:
不宜太大,一般15o,太大影响支架稳定性,25o30o煤层要采取措施。
(4)煤中厚硬夹矸影响顶煤放落,大于0.5m夹矸或f大于3要采取措施;顶煤夹矸总厚不宜大于顶煤厚的1015%(5)顶板条件:
理想下是基本顶I、II级(P41页),直接顶有一定厚度,老塘不悬顶,冒落后基本充满采空区。
(6)地质构造:
煤厚变化大,构造复杂等;无法用分层长壁采煤时,可放顶煤;采面短,亦可放顶。
如:
回采鸡窝煤。
5简易放顶煤简易放顶煤支护手段滑移顶梁液压支架单体液压支柱配型钢梁铺顶网单体液压支柱配十字绞接顶梁铺顶网,思考题1放顶煤采煤法的主要工艺过程2放顶煤采煤法的主要优缺点?
3放顶煤采煤法的技术难点?
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- 采矿 11 fgm