放顶煤技术讲稿课件.ppt

1、三、放顶煤技术三、放顶煤技术 引引 言言 放顶煤开采方法是一种高产、高效、新型放顶煤开采方法是一种高产、高效、新型的开采厚煤层的采煤方法，即在煤层的下部布的开采厚煤层的采煤方法，即在煤层的下部布置一个中厚采高的工作面，随着工作面的推进，置一个中厚采高的工作面，随着工作面的推进，在前方支承压力作用下，使工作面上部的煤体在前方支承压力作用下，使工作面上部的煤体压裂破碎，并在支架尾部切顶线附近冒落运出压裂破碎，并在支架尾部切顶线附近冒落运出的采煤方法。它与其他采煤方法的不同在于，的采煤方法。它与其他采煤方法的不同在于，除有一个包括破、装、运、支、控全部工序的除有一个包括破、装、运、支、控全部工序的普

2、通长壁采煤工作面外，普通长壁采煤工作面外，同时在支架的后部还同时在支架的后部还有一个破、放、运的回收顶煤采场，即前后两有一个破、放、运的回收顶煤采场，即前后两个采出煤炭的工作场所组成了一个完整的放顶个采出煤炭的工作场所组成了一个完整的放顶煤工作面。煤工作面。放顶煤开采的历史演变放顶煤开采的历史演变 放顶煤开的思放顶煤开的思路源于厚煤层开采的初期，即高落式采路源于厚煤层开采的初期，即高落式采煤。早在煤。早在1919世纪，手工挖煤是先在煤层世纪，手工挖煤是先在煤层下部用手镐破煤，然后用锤楔崩落上部下部用手镐破煤，然后用锤楔崩落上部的煤炭。的煤炭。2020世纪初欧洲就使用了房式和世纪初欧洲就使用了房

3、式和仓式放顶煤开采，并作为复杂地区条件仓式放顶煤开采，并作为复杂地区条件下的一种特殊采煤方法。我国对厚煤层下的一种特殊采煤方法。我国对厚煤层开采也一直沿用所谓开采也一直沿用所谓“高落式高落式”采煤。采煤。由于这些方法安全性差，以后改为分期由于这些方法安全性差，以后改为分期开采法，即先采出一部分，随即充填，开采法，即先采出一部分，随即充填，待过若干时间，密合压实，再行开采。待过若干时间，密合压实，再行开采。随着长壁采煤法的发展，随着长壁采煤法的发展，2020世纪世纪30 30 年代出年代出现了分层采煤法，如在欧洲盛行的上行充填采现了分层采煤法，如在欧洲盛行的上行充填采煤法，我国煤法，我国5050

4、年代推广的倾斜分层、水平分层年代推广的倾斜分层、水平分层采煤法等，这些采煤法虽然有较高的煤炭采出采煤法等，这些采煤法虽然有较高的煤炭采出率，但是工序复杂、成本高。为此法国、前南率，但是工序复杂、成本高。为此法国、前南斯拉夫等国开始应用单体支柱加顶梁长壁和短斯拉夫等国开始应用单体支柱加顶梁长壁和短壁放顶煤采煤法，壁放顶煤采煤法，5050年代后期我国开滦、潞安年代后期我国开滦、潞安等矿区曾试验用木支柱、金属支柱上下分层开等矿区曾试验用木支柱、金属支柱上下分层开采，回收中层的长壁放顶煤法，初期用一台输采，回收中层的长壁放顶煤法，初期用一台输送机运煤，以后发展为两台，一台用于前方采送机运煤，以后发展为

5、两台，一台用于前方采煤，一台在后方回收顶煤，这种方法到煤，一台在后方回收顶煤，这种方法到9090年代年代我国河南等地方煤矿仍在使用，且改进为单体我国河南等地方煤矿仍在使用，且改进为单体液压支柱护顶。但单体支柱的稳定性差、劳动液压支柱护顶。但单体支柱的稳定性差、劳动强度大、安全性受限制，产量和效率都不高。强度大、安全性受限制，产量和效率都不高。2020世纪世纪6060年代欧洲液压支架迅速发展，综合机械化采煤逐渐年代欧洲液压支架迅速发展，综合机械化采煤逐渐占据主导地位。占据主导地位。19571957年前苏联首次使用年前苏联首次使用KTYKTY掩护液压支架开采倾掩护液压支架开采倾角角5 51818、

6、厚、厚9 912m12m的特厚煤层，工作面先采顶分层铺底网，的特厚煤层，工作面先采顶分层铺底网，然后采底分层向中层煤打眼放炮，通过然后采底分层向中层煤打眼放炮，通过KTYKTY支架上的天窗将煤炭支架上的天窗将煤炭放入工作面输送机。放入工作面输送机。19641964年，在法国将节式自移液压支架改装成年，在法国将节式自移液压支架改装成放顶煤支架（图放顶煤支架（图0 01 1）后，布朗齐矿的达尔西）后，布朗齐矿的达尔西D D矿实验成功一次矿实验成功一次采全厚的综合机械化放顶煤开采，简称采全厚的综合机械化放顶煤开采，简称“综放综放”开采，由于装备开采，由于装备了前后两部输送机，采煤工作面的条件得到显著

7、改善，安全有了了前后两部输送机，采煤工作面的条件得到显著改善，安全有了保证，实现了采放平行作业。到了保证，实现了采放平行作业。到了7070年代初，综放开采沿着两条年代初，综放开采沿着两条思路继续发展：一条是前苏联、前南斯拉夫、波兰、匈牙利等东思路继续发展：一条是前苏联、前南斯拉夫、波兰、匈牙利等东欧国家在欧国家在KTYKTY支架基础上逐渐改进，把放煤口位置由顶梁前部改支架基础上逐渐改进，把放煤口位置由顶梁前部改在顶梁后部，并使用液压支柱控制开闭，其特点是工作面用一部在顶梁后部，并使用液压支柱控制开闭，其特点是工作面用一部输送机，尾梁封闭，如匈牙利输送机，尾梁封闭，如匈牙利 的的VHPVHP系列

8、综放支架，如图系列综放支架，如图0 02 2所所示；另一条思路是法国、德国、英国、西班牙等国家，在节式香示；另一条思路是法国、德国、英国、西班牙等国家，在节式香蕉型支架基础上不断发展，工作面前后两部输送机，放煤口用千蕉型支架基础上不断发展，工作面前后两部输送机，放煤口用千斤顶带动开闭，如英国道梯公司的斤顶带动开闭，如英国道梯公司的400t400t掩护式综放支架等，如图掩护式综放支架等，如图0 03 3所示。所示。我国我国19841984年在沈阳矿务局蒲河矿首次年在沈阳矿务局蒲河矿首次进行了综放试验，由于这种采煤方法具进行了综放试验，由于这种采煤方法具备掘进率低、成本低、高产高效、机械备掘进率低

9、、成本低、高产高效、机械化程度高等独特优点，很快在急倾斜煤化程度高等独特优点，很快在急倾斜煤层得到了推广应用，层得到了推广应用，9090年代又在缓倾斜年代又在缓倾斜煤层中广泛应用，煤层中广泛应用，9090年代又在缓倾斜煤年代又在缓倾斜煤层中广泛应用，目前已成为厚煤层开采层中广泛应用，目前已成为厚煤层开采的主要方法，且居于世界领先地位。的主要方法，且居于世界领先地位。表表0 01 1为国外综放发展的几种主要架为国外综放发展的几种主要架型，到型，到8080年代初国外的综放开采已经发年代初国外的综放开采已经发展到一定规模，取得了较好的技术经济展到一定规模，取得了较好的技术经济指标，见表指标，见表0

10、02 2。我国综放开采的发展 我国1982年开始研究引进综放技术，1984年运用国产FY40014/28型综放支架在蒲河矿首次进行了综放开采工业试验，虽然试验并不理想，但取得的经验教训很快在急倾斜煤层中获得成功并推广应用，表03为我国80年代中期的急倾斜综放工作面技术经济指标。1987年，平顶山一矿引进匈牙利的VHP综放支架及全套综放设备在缓倾斜软煤中试验成功，但最高月产仅4万t。1988年12月，阳泉一矿运用掩护式中位开天窗综放支架在中硬煤中试验效果良好。1989年9月潞安矿务局王庄矿运用国产高位开天窗综放支架实施顶煤动压复注水措施，在中硬煤中取得了平均日产3067t、最高月产82800t、

11、工作面采出率87.82%、回采工效40.12t/工的好成绩，首次显示了综放开采的高产高效，从而揭开了中硬煤综放开采推广应用的序幕。19901990年年4 4月，阳泉矿务局月，阳泉矿务局4 4个矿均采用个矿均采用ZFS4400ZFS440016/2616/26型中位开天窗综放支架，于型中位开天窗综放支架，于19901990年年7 7月取得了月产月取得了月产1414万万t t的最好成绩，大面积地获的最好成绩，大面积地获得了综放开采的良好技术经济效益，见表得了综放开采的良好技术经济效益，见表0 04 4，把缓倾斜综放开采推向一个新高潮。紧接着把缓倾斜综放开采推向一个新高潮。紧接着19921992年，

12、潞安矿局漳村矿使综放开采的单产突破了年，潞安矿局漳村矿使综放开采的单产突破了200200万万t t，19931993年王庄矿又将高产纪录提高到月产年王庄矿又将高产纪录提高到月产3131万万t t，年产，年产253253万万t t，工效，工效110/110/工的世界水平。工的世界水平。到到19941994年我国已有年我国已有2828个矿务局个矿务局6262个综放工作面，个综放工作面，其中有其中有8 8个单产超个单产超100100万万t t，6 6个单产超个单产超200200万万t t的综的综放队。放队。19951995年兖州矿务局兴隆庄矿又将综放单产年兖州矿务局兴隆庄矿又将综放单产水平提高到水平

13、提高到315.67315.67万万t t，19971997年兖州矿务局东滩年兖州矿务局东滩矿的综放单产达到矿的综放单产达到410.18410.18万万t t、工效、工效203.9t/203.9t/工的工的世界水平，世界水平，19981998年该矿综放队再创年产年该矿综放队再创年产501.06501.06万万t t，工效，工效235.4t/235.4t/工的最高纪录，使我国综放开采工的最高纪录，使我国综放开采技术指标达到世界先进水平，见表技术指标达到世界先进水平，见表0-50-5。随着综放单产水平的提高，我国的随着综放单产水平的提高，我国的综放支架也在不断趋于完善，由最初的综放支架也在不断趋于完

14、善，由最初的低位、中位、高位放煤，单、双输送机低位、中位、高位放煤，单、双输送机运煤的多种型式综放支架，逐渐统一适运煤的多种型式综放支架，逐渐统一适合我国的以低位放煤为主的综放架型系合我国的以低位放煤为主的综放架型系列，而且工作阻力为列，而且工作阻力为200020003000kN/3000kN/架的架的轻型综放支架，近年来也有长足发展。轻型综放支架，近年来也有长足发展。在放煤工艺上也由原来的二刀、三刀单在放煤工艺上也由原来的二刀、三刀单轮多轮顺序间隔等多种方式逐渐向于加轮多轮顺序间隔等多种方式逐渐向于加大截深、一刀一放、多轮顺序的单一方大截深、一刀一放、多轮顺序的单一方式，使顶煤放出率达到了式

15、，使顶煤放出率达到了80%80%以上。以上。但是硬煤的放顶煤开采仍处于举步艰难的状态，但是硬煤的放顶煤开采仍处于举步艰难的状态，19911991年晋城年晋城矿务局和大同矿务局都开始在坚硬煤层中试验放顶煤开采，但由矿务局和大同矿务局都开始在坚硬煤层中试验放顶煤开采，但由于煤质坚硬难冒、块大，顶煤放出率仅于煤质坚硬难冒、块大，顶煤放出率仅40%40%左右。在经过几年探左右。在经过几年探索研究的基础上，索研究的基础上，19961996年，晋城矿务局古书院矿根据煤体裂隙方年，晋城矿务局古书院矿根据煤体裂隙方位和工作面方向匹配的破煤原理，通过对工作面方向的合理调整，位和工作面方向匹配的破煤原理，通过对工

16、作面方向的合理调整，取得了有双组裂隙的硬煤综放开采工业试验成功，年产达取得了有双组裂隙的硬煤综放开采工业试验成功，年产达152152万万t t，平均月产平均月产13.1613.16万万t t，工效，工效49.5t/49.5t/工，工作面采出率工，工作面采出率90.5%90.5%，冲破，冲破了硬煤综放的禁区。与此同时大同矿务局在运用顶煤预爆破技术了硬煤综放的禁区。与此同时大同矿务局在运用顶煤预爆破技术的基础上，也将坚硬煤层坚硬顶板（简称的基础上，也将坚硬煤层坚硬顶板（简称“两硬两硬”）条件下的综）条件下的综放开采顶煤放出率提高到放开采顶煤放出率提高到65%65%左右，为了从根本上攻克硬煤放顶左右

17、，为了从根本上攻克硬煤放顶煤的难题，在煤炭工业部煤的难题，在煤炭工业部“九五九五”科技攻关的组织下，科技攻关的组织下，19981998年在年在大同矿务局忻州窑矿取得了大同矿务局忻州窑矿取得了“两硬两硬”条件下综放开采的工业试验条件下综放开采的工业试验成功，月产超成功，月产超1212万万t t，日产超，日产超5000t5000t，工效，工效29t/29t/工，工作面采出率工，工作面采出率80.3%80.3%。至此我国的综放开采在软、中、硬煤，缓倾斜、倾斜、。至此我国的综放开采在软、中、硬煤，缓倾斜、倾斜、急倾斜煤层中全面推广，全国有急倾斜煤层中全面推广，全国有2929个局矿、个局矿、7575个综

18、放工作面生产，个综放工作面生产，其中有其中有1313个年产超百万吨，个年产超百万吨，5 5个超个超300300万万t t的综放采煤队。更值得的综放采煤队。更值得注目的是一些难采煤层，如注目的是一些难采煤层，如“三软三软”、“两硬两硬”、“大倾角大倾角”、“高瓦斯高瓦斯”、“易燃易燃”、“边角煤边角煤”、“残采煤残采煤”等的综放开采等的综放开采也有了较大的发展（表也有了较大的发展（表0 06 6）。）。在综放开采发展的同时，理论研究也不断深入，围绕着提在综放开采发展的同时，理论研究也不断深入，围绕着提高顶煤放出的核心问题开展了一系列卓有成效的研究。高顶煤放出的核心问题开展了一系列卓有成效的研究。

19、8080年代年代中期针对软煤和急倾斜综放开采条件，中国矿业大学参考金属中期针对软煤和急倾斜综放开采条件，中国矿业大学参考金属矿山的放矿学研究，以散体介质为基础提出了放煤椭球体的论矿山的放矿学研究，以散体介质为基础提出了放煤椭球体的论点，并推导放采比、放煤步距等参数计算公式，以及放出率与点，并推导放采比、放煤步距等参数计算公式，以及放出率与含矸率的关系，对提高顶煤放出率起到了重要的指导作用。随含矸率的关系，对提高顶煤放出率起到了重要的指导作用。随着中硬煤、硬煤放顶煤实践的发展，我国学者进行了大量的顶着中硬煤、硬煤放顶煤实践的发展，我国学者进行了大量的顶煤变形运移规律以及综放面矿压显现特征的现场观

20、测和相似模煤变形运移规律以及综放面矿压显现特征的现场观测和相似模拟研究，太原理工大学等单位开展了顶煤冒放性影响因素及分拟研究，太原理工大学等单位开展了顶煤冒放性影响因素及分类的研究，提出了分类指导控制顶煤、提高顶煤放出率的观点，类的研究，提出了分类指导控制顶煤、提高顶煤放出率的观点，以及拱式放煤和悬臂漏斗式放煤的论点及计算公式，同时运用以及拱式放煤和悬臂漏斗式放煤的论点及计算公式，同时运用数值分析法优化顶煤控制参数，指导实践，为提高顶煤放出率数值分析法优化顶煤控制参数，指导实践，为提高顶煤放出率作出了贡献。为了提高工作面和采区的采出率，北京煤炭科学作出了贡献。为了提高工作面和采区的采出率，北京

21、煤炭科学研究总院等单位还进行了全煤巷锚杆支护、窄小煤柱护巷、端研究总院等单位还进行了全煤巷锚杆支护、窄小煤柱护巷、端头放煤等方面的理论和装备研究，为我国放顶煤开采跻身世界头放煤等方面的理论和装备研究，为我国放顶煤开采跻身世界先进水平做出了重要贡献。先进水平做出了重要贡献。综放开采的优越性及存在的主要问题综放开采的优越性及存在的主要问题 综放综放开采之所以能在我国如此迅速地发展，并形成中国开采之所以能在我国如此迅速地发展，并形成中国特色的采煤方法，从国情来看，特色的采煤方法，从国情来看，8080年代正是我国实年代正是我国实行改革开放的发展时期，煤炭企业走向市场急需降行改革开放的发展时期，煤炭企业

22、走向市场急需降低成本提高效率。综放采煤法正是具有如下独特的低成本提高效率。综放采煤法正是具有如下独特的优越性才能应运而生。优越性才能应运而生。（1 1）高产高效。综放开采在一个工作面具有前后两个）高产高效。综放开采在一个工作面具有前后两个采煤场所，采放平行作业，两部输送机同时出煤，采煤场所，采放平行作业，两部输送机同时出煤，厚煤层一次全厚采出，因此可大幅度地实施高产稳厚煤层一次全厚采出，因此可大幅度地实施高产稳产，且增加人员少，特别是放煤工序仅设产，且增加人员少，特别是放煤工序仅设2 23 3个放个放煤工就可采出比一个正常综采面产量还高的煤炭，煤工就可采出比一个正常综采面产量还高的煤炭，如王庄

23、矿实际测定放煤工如王庄矿实际测定放煤工2 2人，放煤能力可达人，放煤能力可达534t/h534t/h。大大地提高了工效。潞安矿务局大大地提高了工效。潞安矿务局19911991年综放与分层年综放与分层开采相比月产提高了开采相比月产提高了58.51%58.51%，工作面效率提高了，工作面效率提高了35.94%35.94%。（2）能源和材料消耗少。综放开采）能源和材料消耗少。综放开采50%以上的煤炭是靠支承压力自然压裂冒落以上的煤炭是靠支承压力自然压裂冒落而采出的，大大减少了采煤机的动力、而采出的，大大减少了采煤机的动力、截齿、油脂、机械消耗，而且顶煤的采截齿、油脂、机械消耗，而且顶煤的采出无需金属

24、网等材料消耗。出无需金属网等材料消耗。（3）巷道掘进率低。放顶煤开采中的巷）巷道掘进率低。放顶煤开采中的巷道掘进主要是底层运输巷和回风平巷，道掘进主要是底层运输巷和回风平巷，顶层中仅有少量的工艺巷或瓦斯巷，尤顶层中仅有少量的工艺巷或瓦斯巷，尤其值得指出的是综放取消了集中巷，更其值得指出的是综放取消了集中巷，更无需岩石巷，因此掘进率一般要比分层无需岩石巷，因此掘进率一般要比分层开采至少降低开采至少降低40%60%。（4 4）生产成本低。综放开采不仅减少了动力）生产成本低。综放开采不仅减少了动力材料消耗，提高了工效，而且生产集中，占材料消耗，提高了工效，而且生产集中，占用设备很少，搬家拆装次数少，

25、工作面推进用设备很少，搬家拆装次数少，工作面推进速度快，采准巷道维护费用低，因此直接成速度快，采准巷道维护费用低，因此直接成本大大降低。根据潞安矿务局的核定，一般本大大降低。根据潞安矿务局的核定，一般比分层开采可降低回采成本吨煤比分层开采可降低回采成本吨煤7.247.24元，晋元，晋城古书院矿由于综放提高了出块率，吨煤成城古书院矿由于综放提高了出块率，吨煤成本比分层开采降低了本比分层开采降低了21.7%21.7%。（5 5）对地质条件适应性强。综放开采工作面）对地质条件适应性强。综放开采工作面沿煤层底版推进，对厚度变化大的煤层和断沿煤层底版推进，对厚度变化大的煤层和断层切割的复杂煤层等一次性的

26、回采适应性强，层切割的复杂煤层等一次性的回采适应性强，更具有显著的适用优势。更具有显著的适用优势。近近2020年的综放开采实践证明，上述的优年的综放开采实践证明，上述的优越性是显著的，但也存在一些问题，需要通越性是显著的，但也存在一些问题，需要通过进一步的实践和研究不断改进与提高才能过进一步的实践和研究不断改进与提高才能取得更加满意的效果。其中存在的核心问题取得更加满意的效果。其中存在的核心问题是采出率偏低，除了重点研究顶煤运移规律是采出率偏低，除了重点研究顶煤运移规律和冒放结构，建立顶煤冒放控制理论，提高和冒放结构，建立顶煤冒放控制理论，提高顶煤放出率外，还应在初末采损失、端头损顶煤放出率外

27、，还应在初末采损失、端头损失、巷道煤柱损失等方面开展理论和装备研失、巷道煤柱损失等方面开展理论和装备研究，以便最大限度地提高工作面和采区采出究，以便最大限度地提高工作面和采区采出率；其次是放煤引起的粉尘问题，高产引起率；其次是放煤引起的粉尘问题，高产引起的瓦斯问题，丢煤引起的自燃问题等，这些的瓦斯问题，丢煤引起的自燃问题等，这些问题的存在和普通综采有类似之处，随着生问题的存在和普通综采有类似之处，随着生产的发展和科学技术的进步，也应不断地加产的发展和科学技术的进步，也应不断地加以解决、完善和提高。以解决、完善和提高。一个完整的采煤方法包括采煤系统和采煤工艺两大一个完整的采煤方法包括采煤系统和采

28、煤工艺两大部分，放顶煤采煤法也不例外，其采煤系统和采煤工艺部分，放顶煤采煤法也不例外，其采煤系统和采煤工艺均有其独特之处，本讲将系统地阐述放顶煤开采的工作均有其独特之处，本讲将系统地阐述放顶煤开采的工作面布置、回采系统、采煤工艺、支架型式以及参数选择面布置、回采系统、采煤工艺、支架型式以及参数选择等内容。等内容。第一节第一节 放顶煤工作面的布置方式放顶煤工作面的布置方式 根据煤层的赋存条件和厚度的不同，放顶煤工作面根据煤层的赋存条件和厚度的不同，放顶煤工作面的布置方式有以下几种。的布置方式有以下几种。一、一次采全厚的放顶煤一、一次采全厚的放顶煤 一次采全厚的放顶煤是沿煤层底板布置一个一次采全厚

29、的放顶煤是沿煤层底板布置一个2 23m3m采高的工作面，其余的顶煤一次在支架尾部放出（图采高的工作面，其余的顶煤一次在支架尾部放出（图7 7）。其优点是可以充分发挥支承压力对顶煤的预压裂）。其优点是可以充分发挥支承压力对顶煤的预压裂破碎作用，提高顶煤的冒放性；回采巷道的掘进量和维破碎作用，提高顶煤的冒放性；回采巷道的掘进量和维护量少；回采系统简单，占用设备少。缺点是顶煤厚度护量少；回采系统简单，占用设备少。缺点是顶煤厚度过大时，放出率不高，因此主要适用于厚度小于过大时，放出率不高，因此主要适用于厚度小于121215 15 m m的煤层。的煤层。二、二、预采顶分层放顶煤预采顶分层放顶煤 预采顶分

30、层放顶煤是首先沿煤层顶板布置一个预采顶分层放顶煤是首先沿煤层顶板布置一个2 23m3m采高的顶分层长壁工作面回采，并铺设金属网作为下采高的顶分层长壁工作面回采，并铺设金属网作为下部放顶煤工作面掩护层，而后沿煤层顶板再布置一个部放顶煤工作面掩护层，而后沿煤层顶板再布置一个2 23m3m采高的工作面，其余的中层顶煤在底板工作面支采高的工作面，其余的中层顶煤在底板工作面支架尾部放出（图架尾部放出（图8 8）。这种方法的主要优点是工作面采）。这种方法的主要优点是工作面采出率高，由于顶分层回采时铺有掩护金属网，故中层顶出率高，由于顶分层回采时铺有掩护金属网，故中层顶煤几乎能全部放出，如荫营煤矿使用滑移支

31、架预采顶分煤几乎能全部放出，如荫营煤矿使用滑移支架预采顶分层放顶煤时，其顶煤放出率高达层放顶煤时，其顶煤放出率高达90%90%以上，工作面采出以上，工作面采出率近率近95%95%。但其主要缺点是由于预采顶分层，前方支承。但其主要缺点是由于预采顶分层，前方支承压力对中层顶煤的压裂作用减弱，在煤质坚硬时，其冒压力对中层顶煤的压裂作用减弱，在煤质坚硬时，其冒放性受到影响，因此这种布置方式主要适用于顶板硬、放性受到影响，因此这种布置方式主要适用于顶板硬、煤质软的煤层，通过顶分层预采，可将硬顶板预先处理，煤质软的煤层，通过顶分层预采，可将硬顶板预先处理，使下层放煤时顶板能及时冒落，有利于提高放出率；其使

32、下层放煤时顶板能及时冒落，有利于提高放出率；其次采用分层开采时已将顶分层采过的一些采区，也可以次采用分层开采时已将顶分层采过的一些采区，也可以用这种布置将剩余的下部各分层放顶煤采出，以达到降用这种布置将剩余的下部各分层放顶煤采出，以达到降低成本提高效率之目的。低成本提高效率之目的。三、三、多分层放顶煤多分层放顶煤 多分层放顶煤是将特厚煤层在分成几个多分层放顶煤是将特厚煤层在分成几个101012m12m厚的分层，每个分层是一个采底放顶厚的分层，每个分层是一个采底放顶的放顶煤工作面，如此由上而下下行式将每的放顶煤工作面，如此由上而下下行式将每个分层用放顶煤采完（图个分层用放顶煤采完（图9 9）。例

33、如我国甘肃）。例如我国甘肃华亭矿区的白草峪井田，平均煤层厚度华亭矿区的白草峪井田，平均煤层厚度40m40m左左右，倾角右，倾角3 37 7，f=1.5f=1.5，该井田的采煤方法，该井田的采煤方法设计时就采用了分层放顶煤法。一般可分为设计时就采用了分层放顶煤法。一般可分为3 3个分层，每个分层个分层，每个分层121215m15m。在某些情况下，。在某些情况下，为了提高顶煤放出率，也可在第一次分层回为了提高顶煤放出率，也可在第一次分层回采时铺加钢带的金属网，使下分层放煤时降采时铺加钢带的金属网，使下分层放煤时降低含矸率。显然这种布置适用于煤厚低含矸率。显然这种布置适用于煤厚15m15m以上、以上

34、、煤质较软的缓倾斜煤层。若煤质坚硬时，需煤质较软的缓倾斜煤层。若煤质坚硬时，需采取专门的顶煤预处理措施。采取专门的顶煤预处理措施。四、四、急倾斜分段放顶煤急倾斜分段放顶煤 传统的急倾斜厚煤层是采用水平分层或斜切分层下行垮落传统的急倾斜厚煤层是采用水平分层或斜切分层下行垮落采煤法，其最大缺点是分层数目太多，巷道掘进量太大，产量采煤法，其最大缺点是分层数目太多，巷道掘进量太大，产量和效率很低，而分段放顶煤从根本上解决了这一难题。这种方和效率很低，而分段放顶煤从根本上解决了这一难题。这种方法是将急倾斜厚煤层在垂直方向上分成若干分段，分段高度法是将急倾斜厚煤层在垂直方向上分成若干分段，分段高度8 81

35、0m10m，每个分段布置一个放顶煤工作面，即在分段的底部沿，每个分段布置一个放顶煤工作面，即在分段的底部沿顶底板各布置一条分段平巷（图顶底板各布置一条分段平巷（图1010），分别作进回风和运输用，），分别作进回风和运输用，连接两条平巷即为底层工作面，其上部的顶煤通过支架尾部放连接两条平巷即为底层工作面，其上部的顶煤通过支架尾部放出。这种由分层变为分段的布置，大大简化了采煤系统，也可出。这种由分层变为分段的布置，大大简化了采煤系统，也可实现多个分段在保持足够错距的情况下同时生产，大大改善了实现多个分段在保持足够错距的情况下同时生产，大大改善了急倾斜煤层实现高产高效的生产局面。表急倾斜煤层实现高产

36、高效的生产局面。表7 7为甘肃靖远矿务局为甘肃靖远矿务局王家山矿在倾角王家山矿在倾角45457272，煤的坚固性系数为，煤的坚固性系数为f=0.5f=0.51.51.5，平，平均煤厚为均煤厚为12m12m的条件下，采用轻型综放、滑移顶梁放顶煤和斜的条件下，采用轻型综放、滑移顶梁放顶煤和斜切分层开采的技术经济指标比较，可见放顶煤比分层的产量要切分层开采的技术经济指标比较，可见放顶煤比分层的产量要高高70%70%220%220%，即，即1 12 2倍；工作面效率要高倍；工作面效率要高160%160%750%750%，即，即2 27 7倍；工作面采出率要高倍；工作面采出率要高130%130%，而且安

37、全状况也大大改善。，而且安全状况也大大改善。这种分段放顶煤也可适用于厚度较小（这种分段放顶煤也可适用于厚度较小（2 26m6m）、埋藏不稳定的煤层条件下，此时可将分段）、埋藏不稳定的煤层条件下，此时可将分段高度划小，一般高度划小，一般6 68m8m，每个分段的底部仅掘进，每个分段的底部仅掘进一条分段平巷，同时可有一条分段平巷，同时可有3 35 5个分段回采，错距个分段回采，错距一般一般101015m 15m，图，图1111为俄罗斯所采用的一种小分为俄罗斯所采用的一种小分段放顶煤布置。工作面采用拱形掩护式放顶煤支段放顶煤布置。工作面采用拱形掩护式放顶煤支架，支架上有架，支架上有3 3个放煤口，支

38、架中间铺设转载机，个放煤口，支架中间铺设转载机，与平巷的输送机相接。回采时用钻机向上打眼，与平巷的输送机相接。回采时用钻机向上打眼，而后移架装药，顶煤放完后用液压关闭放煤口，而后移架装药，顶煤放完后用液压关闭放煤口，并开始第二个循环。这种方法的循环进度并开始第二个循环。这种方法的循环进度2 23m3m，每班工人出煤每班工人出煤8080100t100t，工效可达，工效可达202030t/30t/工。工。第二节第二节 放顶煤回采系统放顶煤回采系统 放顶煤开采的回采系统与长壁采煤法的回采系统基本相同，放顶煤开采的回采系统与长壁采煤法的回采系统基本相同，但由于其放顶煤的特殊性，有时需要排出顶部的瓦斯，

39、有时但由于其放顶煤的特殊性，有时需要排出顶部的瓦斯，有时需要专门处理顶煤和顶板，有时需要改善回采巷道的维护状需要专门处理顶煤和顶板，有时需要改善回采巷道的维护状况，以及为了提高采区的采出率，减小护巷煤柱损失等，可况，以及为了提高采区的采出率，减小护巷煤柱损失等，可有多中辅助的附属巷道与基本回采巷道相配合，因此就可组有多中辅助的附属巷道与基本回采巷道相配合，因此就可组成多种不同的放顶煤回采系统。成多种不同的放顶煤回采系统。一、双巷式放顶煤回采系统一、双巷式放顶煤回采系统 图图1212为双巷式放顶煤回采系统，它有一条区（分）段为双巷式放顶煤回采系统，它有一条区（分）段运输平巷和一条区（分）段回风平

40、巷组成，区（分）段运输运输平巷和一条区（分）段回风平巷组成，区（分）段运输平巷与采（盘）区上（下）山或石门、大巷通过煤仓、斜巷平巷与采（盘）区上（下）山或石门、大巷通过煤仓、斜巷相接，主要为运输煤炭和进风用。区（分）段回风平巷用来相接，主要为运输煤炭和进风用。区（分）段回风平巷用来为工作面回风和运料、进出设备等辅助运输之用，两条沿煤为工作面回风和运料、进出设备等辅助运输之用，两条沿煤层底板或分段底部掘进的巷道构成一个完整的回采系统。这层底板或分段底部掘进的巷道构成一个完整的回采系统。这种系统主要适用于低瓦斯、顶煤顶板无特殊处理的采区和低种系统主要适用于低瓦斯、顶煤顶板无特殊处理的采区和低瓦斯的

41、急倾斜煤层。瓦斯的急倾斜煤层。图图1313为三巷式放顶煤回采系统的为三巷式放顶煤回采系统的3 3种布置形式。图种布置形式。图13a13a为尾巷为尾巷式布置，即除沿煤层底板掘进两条区段平巷外，在回风平巷的外式布置，即除沿煤层底板掘进两条区段平巷外，在回风平巷的外侧留煤柱宽侧留煤柱宽10m10m左右，沿煤层顶板掘进一条与区段平巷平行的瓦左右，沿煤层顶板掘进一条与区段平巷平行的瓦斯尾巷，该巷道通过联络巷可有效地冲淡和排放工作面上隅角的斯尾巷，该巷道通过联络巷可有效地冲淡和排放工作面上隅角的瓦斯，所以主要用于瓦斯大煤厚不超过瓦斯，所以主要用于瓦斯大煤厚不超过6m6m的采区。其主要缺点是的采区。其主要缺

42、点是由于瓦斯尾巷的存在，区段煤柱损失较大，因此在某些情况下可由于瓦斯尾巷的存在，区段煤柱损失较大，因此在某些情况下可采用图采用图13b13b的布置，即顶层瓦斯巷的布置。即除两条沿煤层底板的布置，即顶层瓦斯巷的布置。即除两条沿煤层底板掘进的区段平巷外，在区段回风平巷的内侧，水平距离掘进的区段平巷外，在区段回风平巷的内侧，水平距离101015m15m左右，沿煤层顶板掘一条与回风巷平行的瓦斯排放巷，随着工作左右，沿煤层顶板掘一条与回风巷平行的瓦斯排放巷，随着工作面推进，顶煤冒落后，该巷道与工作面连通，可将工作面上部的面推进，顶煤冒落后，该巷道与工作面连通，可将工作面上部的瓦斯排出。其优点是既可适量排

43、放因放煤积聚在工作面上隅角上瓦斯排出。其优点是既可适量排放因放煤积聚在工作面上隅角上部的部分瓦斯，又不影响区段平巷的正常布置，缺点是对上隅角部的部分瓦斯，又不影响区段平巷的正常布置，缺点是对上隅角瓦斯大的工作面排放效果不大，因此这种布置主要适用于瓦斯涌瓦斯大的工作面排放效果不大，因此这种布置主要适用于瓦斯涌出量不太大、煤层厚度在出量不太大、煤层厚度在6m6m以上的采区。第三种布置为品字形三以上的采区。第三种布置为品字形三巷式，即除两条底层区段平巷外，在工作面的中部沿煤层顶板掘巷式，即除两条底层区段平巷外，在工作面的中部沿煤层顶板掘一条与区段平巷平行的工艺巷，这条巷道主要用来弱化处理顶煤一条与区

44、段平巷平行的工艺巷，这条巷道主要用来弱化处理顶煤或顶板，在这条巷道内可向顶煤顶板钻孔实施预注水或预爆破等或顶板，在这条巷道内可向顶煤顶板钻孔实施预注水或预爆破等弱化措施，改善其冒落性能。因此，这种布置主要用于急倾斜煤弱化措施，改善其冒落性能。因此，这种布置主要用于急倾斜煤层（图层（图13c13c）或顶煤顶板坚硬的工作面较短的缓斜煤层（图）或顶煤顶板坚硬的工作面较短的缓斜煤层（图13d13d）。）。三、三、四巷式放顶煤回采系统四巷式放顶煤回采系统 四巷式放顶煤回采系统是除两条沿煤层底板掘进的四巷式放顶煤回采系统是除两条沿煤层底板掘进的区段平巷外，还增加两条沿顶板掘进的中间巷。这种四区段平巷外，还

45、增加两条沿顶板掘进的中间巷。这种四巷式系统有两种布置方式（图巷式系统有两种布置方式（图1414），一种是将两条中间），一种是将两条中间巷布置在工作面中部，分别距两端约工作面长度的巷布置在工作面中部，分别距两端约工作面长度的1/41/4处（图处（图14a14a），这两条中间巷主要用来作为预处理顶煤），这两条中间巷主要用来作为预处理顶煤顶板的工艺巷，即在这些中间巷中实施钻孔、装药爆破顶板的工艺巷，即在这些中间巷中实施钻孔、装药爆破或压力注水等工艺。其中靠区段运输平巷一侧的中间或压力注水等工艺。其中靠区段运输平巷一侧的中间巷可作辅助进风，靠区段回风平巷一侧的中间巷可作辅助进风，靠区段回风平巷一侧的中

46、间巷可用巷可用作辅助回风。另一种布置是将两中间巷分别布置在两条作辅助回风。另一种布置是将两中间巷分别布置在两条底层区段平巷的附近，一般水平距离底层区段平巷的附近，一般水平距离101015m15m（图（图14b14b），），它们主要用来作为辅助进回风巷，目的是冲淡工作面顶它们主要用来作为辅助进回风巷，目的是冲淡工作面顶煤冒落区上部的瓦斯，确保安全生产。显然第一种布置煤冒落区上部的瓦斯，确保安全生产。显然第一种布置主要用于坚硬煤层顶板条件下的放顶煤开采，第二种布主要用于坚硬煤层顶板条件下的放顶煤开采，第二种布置主要用于高瓦斯煤层的放顶煤开采。置主要用于高瓦斯煤层的放顶煤开采。四、重叠式回采系统四、

47、重叠式回采系统 在缓倾斜煤层中，为了提高采区的煤炭采出率，也可以采用在缓倾斜煤层中，为了提高采区的煤炭采出率，也可以采用相邻两区段平巷重叠式布置的回采系统（图相邻两区段平巷重叠式布置的回采系统（图1515）。一般是区段运）。一般是区段运输平巷沿顶板掘进，区段回风平巷沿底板掘进（图输平巷沿顶板掘进，区段回风平巷沿底板掘进（图15a15a），开切），开切眼从区段运输平巷向下以缓坡钻煤层底板，再沿底板与区段回风眼从区段运输平巷向下以缓坡钻煤层底板，再沿底板与区段回风平巷相连，缓坡度的大小以工作面刮板输送机的竖向允许弯曲度平巷相连，缓坡度的大小以工作面刮板输送机的竖向允许弯曲度为基准，当下一个工作面准

48、备时，可将其回风平巷布置在上区段为基准，当下一个工作面准备时，可将其回风平巷布置在上区段运输平巷之下，呈重叠式。为便于维护，上区段工作面回采过程运输平巷之下，呈重叠式。为便于维护，上区段工作面回采过程中在运输平巷铺底网或在掘进过程中铺顶网，或者下区段回风平中在运输平巷铺底网或在掘进过程中铺顶网，或者下区段回风平巷掘进时铺顶网。当区段上行式回采时，也可用图巷掘进时铺顶网。当区段上行式回采时，也可用图15b15b的布置形的布置形式。这种条件下缓坡度较长，底煤损失过大，降低了工作面的采式。这种条件下缓坡度较长，底煤损失过大，降低了工作面的采出率。所以这种布置主要适用于缓倾斜较薄厚煤层的放顶煤开采。出

49、率。所以这种布置主要适用于缓倾斜较薄厚煤层的放顶煤开采。实践中，当顶煤松软底层极易冒顶，难以维护甚至引起自然发火实践中，当顶煤松软底层极易冒顶，难以维护甚至引起自然发火时，也可将区段平巷沿顶板掘进，然后在开切眼用缓坡钻到底板时，也可将区段平巷沿顶板掘进，然后在开切眼用缓坡钻到底板回采。如徐州矿务局韩桥矿潘家庵井的回采。如徐州矿务局韩桥矿潘家庵井的1 13 3合并层（煤厚合并层（煤厚4.3m4.3m，倾角平均倾角平均1010）就采用了这种方法，取得了月产）就采用了这种方法，取得了月产4.084.08万万t t、工效、工效19.54t/19.54t/工、工作面采出率达工、工作面采出率达86.4%8

50、6.4%的良好技术经济效果。图的良好技术经济效果。图1616为为该矿放顶煤工作面的实际布置图。该矿放顶煤工作面的实际布置图。第三节第三节 放顶煤支架放顶煤支架 由于放顶煤工作面顶煤随工作面的推进逐渐松动由于放顶煤工作面顶煤随工作面的推进逐渐松动破碎，直到冒落放出，加之放煤前后和放煤过程中支破碎，直到冒落放出，加之放煤前后和放煤过程中支架后部受力不平衡等影响，所以对支架的稳定性要求架后部受力不平衡等影响，所以对支架的稳定性要求较高。较高。5050年代，我国开滦、大同、峰峰、潞安等局、年代，我国开滦、大同、峰峰、潞安等局、矿采用单体金属支柱试验放顶煤，均遇到了难以控顶、矿采用单体金属支柱试验放顶煤