放顶煤采煤法
采矿学长壁放顶煤采煤法
采矿学长壁放顶煤采煤法引言采矿工程是矿业开发中的重要环节之一。
在采矿过程中，选择合适的采煤方法对于有效提高矿石开采效率和保证矿石质量具有至关重要的作用。
本文将介绍一种常用的采煤方法——长壁放顶煤采煤法。
采煤方法概述长壁放顶煤采煤法是一种高效率、高产出的采煤方法，广泛应用于煤矿开采中。
该方法适用于煤层倾角较大、煤层连续性较好的情况下进行采矿。
其基本原理是通过在矿井底部挖掘出一条连续的长壁矿巷，然后顺次开采矿巷两侧的煤层，最后在顶板保持一定的距离后再进行采煤。
这种方法能够提高生产效率和提高矿石的回采率。
采煤步骤长壁放顶煤采煤法主要包括以下几个步骤：1.矿井布置：在煤矿开采前，根据地质条件和矿井规模等要素，设计合理的布置方案。
矿井布置要充分考虑到矿石的运输和通风等因素。
2.长壁矿巷的挖掘：在煤矿底部挖掘出一条连续的长壁矿巷，矿巷的宽度通常为几米到几十米之间。
矿巷的挖掘需要使用采煤机等设备，在进行挖掘时要保持矿巷的水平和垂直度。
3.采煤：顺次开采矿巷两侧的煤层。
采煤过程中，通常使用采煤机进行煤炭的切割，然后将煤炭通过输送带运送到井口。
随着采煤的进行，矿巷逐渐向进风巷方向推进。
4.顶板支护：为了保证采煤安全，需要对顶板进行支护。
常用的支护方式有钢骨支护、锚杆支护等。
支护设施要能够确保顶板的稳定性和防止顶板的塌落。
5.回采顶煤：采完两侧煤层后，再进行顶煤的采矿。
顶煤的采矿遵循和两侧煤层一样的采煤原理，将顶煤通过输送带运送到井口。
6.周转空间的保证：在矿巷的回采过程中，要保证回采区域的转运空间充足，以便采矿机和运输设备的顺利运行。
优势与不足优势1.高效率：长壁放顶煤采煤法能够提高生产效率，因为其连续作业的特点，使得采煤效率显著提高。
2.高产出：采煤量大，能够满足煤炭市场的需求。
3.煤矿回采率高：长壁放顶煤采煤法能够充分回采煤矿，减少矿石浪费。
不足1.设备需求高：长壁放顶煤采煤法需要使用大型设备进行采煤作业，设备投资较大。
《放顶煤采煤法》课件
可持续发展路径
资源循环利用
通过实现资源循环利用，减少浪费和污染，提高 可持续发展水平。
生态保护
加强生态保护和修复，减少对环境的破坏和污染 ，实现绿色发展。
社会和谐发展
加强社会责任感和公信力建设，促进社会和谐发 展。
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特点
放顶煤采煤法具有高产、高效、安全、低耗等优点，尤其适 用于埋藏稳定、顶板坚硬、底板平整的厚及特厚煤层。
历史与发展
01
起源
放顶煤采煤法的起源可以追溯到20世纪50年代，当时在一些欧洲国家
开始尝试使用这种方法进行采煤。
02
发展历程
随着科技的不断进步和采煤工艺的改进，放顶煤采煤法逐渐得到完善和
推广，成为现代采煤工艺中一种重要的方法。
03
放顶煤采煤法实践应用
应用案例分析
案例一
某矿区采用放顶煤采煤法，通过 合理布置工作面、优化开采参数 ，实现了高效、安全的生产目标 。
案例二
在另一矿区，针对复杂的地质条 件，采用放顶煤采煤法结合其他 辅助技术，成功解决了采煤过程 中的难题。
实践效果评估
评估指标
采煤效率、安全性能、经济效益等。
评估结果
03
现状与趋势
目前，放顶煤采煤法已经在世界范围内得到广泛应用，未来随着环境保
护意识的提高和资源开采技术的进步，放顶煤采煤法将继续向着高效、
环保、智能化的方向发展。
适用条件
适用煤层厚度
放顶煤采煤法适用于厚度在6m以 上的煤层，特别是那些层理发育 、易于破碎的煤层。
适用地质条件
该方法适用于埋藏稳定、顶板坚硬 、底板平整的煤层，同时要求煤层 的地质构造简单、瓦斯含量低。
煤矿开采学-第七章放顶煤采煤法
适用条件与限制
适用条件
放顶煤采煤法适用于厚度在6m以 上的稳定或较稳定的厚煤层，顶 板较平整，底板较坚硬，瓦斯含 量较小。
限制
对于地质构造复杂、瓦斯含量高 、易自燃发火的煤层，以及厚度 不稳定、底板起伏较大的煤层， 放顶煤采煤法可能不太适用。
02
放顶煤采煤法的基本原理
放顶煤采煤法的原理
放顶煤采煤法是一种开采厚煤层的采煤方法，其原理是在煤 层底部布置一个采煤工作面，通过从底部水平方向向顶部推 进的方式，利用顶板压力将上部煤层压裂，并在采空区后方 利用支架放出顶部的煤块。
05
放顶煤采煤法的未来发展
技术创新与研究方向
智能化技术
利用人工智能、大数据和物联网技术，实现放顶 煤采煤过程的自动化和智能化，提高采煤效率。
高效开采技术
研究开发高效开采工艺和设备，降低开采成本， 提高资源利用率。
生态环保技术
加强生态环保技术的研究和应用，降低开采过程 中的环境污染，实现绿色开采。
井的安全性。
实践经验总结
经验一
放顶煤采煤法适用于煤层厚度较大、赋存稳定、倾角较小的矿区， 能够实现高效、安全、低成本的采煤。
经验二
在应用放顶煤采煤法时，需要综合考虑矿区的地质条件、设备条件、 技术水平等因素，制定合理的采煤方案。
经验三
放顶煤采煤法的成功应用需要有一支技术熟练、经验丰富的采煤队 伍，同时需要加强设备的维护和更新。
采空区处理方式
根据实际情况，选择合适 的采空区处理方式，如自 然垮落、注浆等。
采空区监测
对采空区进行监测，及时 发现和处理采空区内的安 全隐患。
瓦斯治理与通风
瓦斯来源
了解工作面瓦斯的来源，为瓦斯 治理提供依据。
放顶煤采煤法
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）
(3125～4025) 3125～3550 290～330 (1605)1175～2075(2105)
1450
1600～2600 40
Ф1250 60 35
900
10
140 600 286
630 47
1460 2590(2450)
一般大于1000m， 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不应小于 600 800m。 加大工作面长度，可减少搬家次数，减少初 采和末采损失
3其它
煤层厚度： 一次采出厚度以5～12m为佳 顶煤厚度过小架前易超前冒顶，增大含矸率。 煤层太厚将使顶煤破碎不充分。
其它 机采高度：支架的稳定性、通风断面 一般重型支架放顶煤面采高在2.5m，煤质中硬 以上，采高可达2 . 8～3 . 0m。
•割煤：双向割煤，端头自开缺口斜切进刀， 斜切进刀长度不小于30m，截深0.8m。 移架：及时支护方式，移架滞后煤机后滚筒
3 ～ 9m，追机作业。
放顶煤工艺过程
推前溜：在移架后顺序推移前部运输机，滞后 移 架 10 ～ 15m 左 右 ， 其 弯 曲 段 长 度 不 得 小 于 30m，推移步距为0.8m，严禁相向操作。推溜 后溜子必须保持平、直。
工作面长度的主要影响因素
2）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
l n T B
t
式中：l — 采面长度，m；n — 同时放煤的支架数，n 3； 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。
第七章放顶煤采煤法
y
2、顶煤放出规律及主要影响因素
顶煤放出的形态、纯煤放出量、煤岩 分界线主要受顶煤的垮落角、放煤口到顶 煤垮落的水平距离、顶煤的厚度和放出体 轴偏听偏角四个因素的制约。在这四个因 素的制约下，放出体固定帮的方向发生偏 转，形成偏转椭球缺。如图7-10
该椭球体符合三项主要特征： ①放出体形状为一近似椭球体。 ②放出体被放出的过程中，其表面仍保近 似椭球状，最后其表面上颗粒点同时被 放出。 ③移动椭球体表面上各颗粒点的高度相关 系数在移动过程中保持不变。
(c)
4、预采中分层放顶煤
二、按放顶煤采煤工艺及相应设备分类
1、按采煤工艺分： 滑移顶梁液压支架铺顶网 炮采放顶煤开采 单体液压支柱配Π 型钢梁 铺顶网 普采放顶煤开采 综采放顶煤开采 综采放顶煤 综采轻型支架放顶煤 简易放顶煤
1、综采放顶煤液压支架 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；不充分碎裂体， 中位放顶煤液压支架；较充分， 低位放顶煤液压支架；冒落放出 按放顶煤面输送机数目，分： 单输送机 双输送机
1450
Ф1250
10
600
140 286
60 35
630
47 2590(2450)
1460
图7-3
YFY3000—16/26型放顶煤液压支架
900
2）双输送机中位放顶煤液压支架
1 2 2567 3 4
单位： mm
5
29 00
6
7 8
1900-2800
13
12
11
10
9
图7-4 架
FYS3000-19/28型放顶煤支
2、 预采顶分层顶网下放顶煤
特点：（1）顶层，23m，只采不放；铺网。 （2）下层采面：采、放。 适用： 12 14m煤层，需人工放顶的，抽放瓦 斯的缓斜煤层。
07放顶煤采煤法
第七章厚煤层放顶煤采煤法一、放顶煤采煤法基本特点放顶煤采煤法就是在开采厚煤层时，沿煤层（或分段）底部布置一个采高2～3m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，并经由输送机运出工作面。
放顶煤综采主要工艺过程：采煤机割煤→移架及时支护→推移前部输送机→拉后部输送机→打开放煤口放顶煤→处理碎煤成拱、堵口大块煤、过硬顶煤等。
二、放顶煤采煤法基本类型1一次采全厚放顶煤开采2、预采顶分层网下放顶煤开采3、倾斜分段放顶煤开采第二节放顶煤开采的支护设备一、放顶煤液压支架分类二、单输送机高位放顶煤支架三、双输送机中位放顶煤支架四、双输送机低位放顶煤支架第四节放顶煤工艺特点二、放顶煤工艺（一）初采和末采放煤工艺（二）放煤步距放顶步距是指沿工作面推进方向前后两次放煤的间距。
（四）端头放煤目前解决端头放煤的途径主要有以下三种：1.加大巷道断面尺寸，取消过渡支架；2. 在工作面使用短机头和短机尾输送机或侧卸式输送机；3.采用带有高位放煤口端头支架，实现端头及两巷放顶煤。
三、煤炭损失率国家规定：厚煤层采区采出率> 75%。
（一）放顶煤采面煤炭损失分析1、初采损失率2、末采损失率3、端头损失：4、采煤工艺损失：主要损失。
（二）采煤工艺损失分析1、提高采出率和降低含矸率相互矛盾；2、顶煤不可能100%采出，煤损具有必然性。
一、放顶煤开采的主要优点：1、单产高；2、效率高；3、成本低；4、巷道掘进量小；5、减少搬家次数，节省了安装和搬迁费用；6、对煤层厚度及地质构造的适应性强。
二、放顶煤开采的主要缺点：1、煤损多；2、易发火；3、煤尘大；4、瓦斯易积聚；三、适用条件：1、煤层厚度：6-10米以上；2、煤层硬度：煤层的坚固性系数小于3；3、煤层倾角：倾角不宜太大；4、煤层结构：夹矸厚度不能大于0.5m，占煤层厚度的比例不能超过10%-15%，其坚固性系数也应小于3；5、顶板条件：直接顶应随采随落，冒落高度不宜小于煤层厚度的1-1.2倍，老顶悬露面积不宜过大，以免受冲击。
采矿学-第七章 放顶煤 采煤法
l 1 (a) 2 1
l 2 (b)
放煤口间距
当l 2b1时，Fig、11 — 8、c示，脊煤损失小， 煤矸石混杂；
2b 1
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
1
l 2 (c)
(a)
(b)
(c)
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。
2）合理工作面长度 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：
T l n B t
式中：l — 采面长度，m；n — 同时放煤的支架数，n 3； 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。
综采工作面顶板结构
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。
轻型放顶煤液压支架的适用条件：
（1）煤层普氏系数f＜2.5，来压强度不大， 煤层厚度3~8m，煤层倾角＜25°
（2）工作面尺寸较小，断层较多，地质条 件较为复杂的工作面 （3）边角煤或煤柱的开采，厚度不稳定的 煤层，较薄厚煤层
2、放顶煤滑移顶梁支架、悬移顶梁支架和 组合顶梁支架
1）滑移顶梁液压支架 存在的问题： ①顶梁前后排列，稳定性 差，支架长度较大，易 出现超载现象； ②弹簧钢板易断裂； ③侧向稳定性随煤层倾角 加大而变差。
第七章
放顶煤采煤法
（3）煤层倾角
缓斜煤层采用放顶煤开采时，煤层倾角不宜过大，否则支架的倒滑问题会给开采造成困难。
（4）煤层结构
煤层中含有坚硬夹矸会影响顶煤的放落。或者因放落大块夹矸堵住放煤口。因此每一层夹矸层不宜超过0.5m，其坚固性系数也应该小于3.顶煤中夹矸层厚度咱煤层厚度的比例不宜超过10~15%。
（5）顶板条件
直接顶应具有随顶煤下落的特性，其冒落高度不宜小于煤层厚度的1.0~1.2倍，老顶悬露面积不宜过大，以免受冲击。
（6）地质构造
地质破坏较严重、构造较复杂、断层较多和使用分层长壁综采较困难的地段、上下山煤柱等，使用放顶煤开采比使用其他方法取得较好的效率
（7）自然发火、瓦斯及水文地质条件
对于自然发火期短、瓦斯含量大，以及水文地质条件复杂的煤层，先要调查清楚，并有相应措施后才能采用放顶煤开采。
放顶煤采煤法的几种分类方法：
1、按采面工艺：
炮采放顶煤开采
普采放顶煤开采
综采放顶煤开采
2、按液压支架结构类型及输送机数目：
单输送机液压支架（放顶煤开采）
双输送机液压支架（放顶煤开采）
3、按放煤口及其位置：
高位放顶煤液压支架（放顶煤开采）
中位放顶煤液压支架（放顶煤开采）
低位放顶煤液压支架（放顶煤开采）
下分层采面：采底层煤，放顶煤
问题：煤松易发火
适用条件：厚度为8~12m的煤层
缓倾斜特厚煤层倾斜分段放顶煤开采
特点：
当煤层厚度超过15m~20m以上时，可自煤层顶板至底板将煤层分为8~10m的分段，依次进行放顶煤开采