综采放顶煤开采技术考察报告 发稿时间：2006-3-15 17:34:45 阅读人次： 2488 2005年8月29日至9月12日，集团公司生产技术部组织古山矿、风水沟矿、红庙矿和六家矿有关技术人员在公司副总经理、总工程师王儒军的带领下，到沈阳、铁法及峰峰等地对综采放顶煤开采技术进行了考察。考察的主要方向是：1、轻型综放支架的应用情况；2、大倾角煤层的综放开采；3、顶板含流砂情况的综放开采；4、较薄煤层综采技术。考察的 基本想法是借鉴外地综放开采的成型经验，根据我公司各生产矿井的煤层赋存状况，选择适宜我公司现状的采煤工艺，以实现集团公司回采工艺方面的转型换代，为集团公司达到2000万吨生产能力并具备5000万吨的生产规模打下良好的基础，同时也为集约增产、内涵增效和打造本质安全型矿井创造必要的条件。? 考察期间，我们分别与煤炭科学研究总院北京开采所、煤科总院抚顺分院沈阳机械所的有关专家进行了咨询和座谈，在铁法大隆矿、大明矿和峰峰大树村矿进行了井下实地参观。? 通过学习，得到了这样一个共识，就是集团公司回采工艺的改革，“三机”配套设备的转型换代势在必然。根据集团公司各生产矿井的煤层赋存现状，要想提高生产能力，提高煤炭回收率，降低掘进率，提高安全可靠程度，在回采工艺改革方面必须向大功率、高可靠性、一次采全高方向发展，而综采放顶煤开采是非常适宜的采煤方法，同时较薄煤层综采技术发展也比较迅速，这些应该为我公司下步回采工艺转型所借鉴 一、综合机械化放顶煤开采技术 (一)综采放顶煤采煤法的适用条件? 1、煤层赋存状态与构造? 当煤层埋藏不稳定，厚度变化很大时，采用一次采全厚放顶煤采煤法是最理想的方法，因为这时采用分层开采法会因最后剩余的煤有厚有薄甚至不可采而丢失大量煤炭。? 当煤层地质构造复杂，为大量的断层切割时，进行分层开采也很困难，尤其是当煤层的顶板被断层切割、底板尚未破坏的情况下采用下行分层开采，第一层因顶板被切割而无法开采，这时如采用一次采全厚放顶煤采煤法沿底板开采就可以解决分层开采的困难。 2、煤层厚度? 煤层的厚度是选用放顶煤采煤法的最基本的条件。放顶煤采煤法煤层厚度的下限为5m，个别情况下可以到4m，低于5m时完全可以用普通综采开采。当煤层厚度超过20m以上，应采用分层放顶煤采煤法，分层厚度一般为10—12m。? 3、煤层倾角? 对于一次采全厚综采放顶煤采煤法，煤层倾角以25°以下为宜。? 4、直接顶的岩性与厚度? 综放开采最适宜的顶板岩性是泥岩和砂质泥岩，因为这种顶板能随采随冒，从而使冒落的顶煤与垮落的直接顶能在放煤过程中形成统一的松动冒落体。? 5、煤层物理机械性质与结构? 对放顶煤来说，煤的硬度影响不大，因为再硬的煤在剧烈的矿山压力作用下也是完全可以冒落的，只是冒落的块度随煤的硬度不同而有所差异。煤层的节理越发育，对放顶煤越有利。煤层的结构对放顶煤影响很大，如坚硬的夹石会增强顶煤的整体性，因而不易垮落。? 6、煤层底板岩性? 煤层底板的岩性一般对放顶煤采煤法影响不大，但松软的底板会对支架行走带来困难，特别是遇水膨胀的厚层泥岩底板，放顶煤支架容易下陷，造成移架困难。? 7、瓦斯、自然发火等对放顶煤采煤法的影响? 瓦斯对放顶煤没有根本的影响，只要加强通风或采取抽放等治理手段，保证回风巷瓦斯含量在规定范围内即可。? 对于有自然发火的煤层，只要采取严密而有效的防灭火措施，即不会给放顶煤造成威胁。? (二)放顶煤液压支架的选型? 1、放顶煤支架选型的原则? 放顶煤支架的选型应当遵循技术先进、经济合理、安全可靠三条基本原则。? 所谓技术先进，就是所选用的放顶煤液压支架能够适应所要开采煤层的自然赋存条件；能保证足够的支护强度；能满足放顶煤工艺的要求，实现放顶煤的机械化，提高回收率；能满足工作面高产高效需要，降低含矸率。 所谓经济合理，就是支架在满足技术要求的前提下，支架结构应尽量简单、重量轻、造价低、投资少。?
所谓安全可靠，是指支架在使用过程中能保证工人的安全和生产的安全。? 2、架型选择?
目前国内高产高效综放工作面多采用尾梁插板式反四连杆低位放顶煤支架，工作面后部空间大，同时支架放煤口大，而且放煤过程中尾梁可以上下摆动，松动顶煤，因而放煤效果好。?
3、放顶煤支架选型的依据?
支架选型主要依据是煤层地质赋存条件、矿井生产技术条件和经济条件。?
煤层赋存条件包括煤层的厚度、煤层倾角、埋藏深度、煤的物理力学性质、煤层结构、顶底板岩性等。如煤层倾角大就要选用稳定性好和有防倒、防滑装置的支架；煤层坚硬就要选用能使顶煤充分垮落的支架；松软的煤层就要选用对顶板封闭好并且有防片帮装置的支架；松软底板就要选用支架对底板比压小的支架；埋藏深度大的煤层，矿压显现严重，因而需要支护强度较大的支架等。?
矿井生产技术条件主要是指放顶煤工作面的单产、配套设备。不同的机组、不同的运输机都对支架提出不同的要求。? (三)综放开采的技术经济优势?
近年来综放开采之所以成为我国高产高效矿井建设的重要技术途径，是因为这种采煤方法不但符合我国国情(厚煤层产量占煤炭总量的41%)，而且较厚煤层分层开采和单一煤层综采有明显的技术和经济优势。?
1、综放开采实现了缓倾斜特厚煤层的一次采全厚开采和急倾斜特厚煤层的水平分段开采，对地质条件的适应性较分层综采和单一煤层综采更强。适应于煤层厚度变化大、顶底板起伏不平、断层构造多以及其他地质条件变化的不稳定煤层。?
2、综放开采一次开采厚度大幅度增加，煤层开采强度加大，实现了垂直集中生产，而
且低位放项煤支架工作面有两个出煤点，在同样工作面长度和工作面推进速度的情况下，综放开采较分层综采和单一煤层综采工作面的单产可以成倍地增长。? 3、对于有自然发火倾向的煤层，一次采全厚综放开采比分层开采的发火机率要小得多。采用分层综采时，往往在开采第二、三分层时发火频繁；而一次采全厚放顶煤开采时，对煤层只揭露一次，避免了分层开采时多次揭露煤层发火频繁和工作面多次搬家在停采线经常发火的危险。?
4、综放开采较分层综采的巷道掘进率低，工作面寿命长，搬家次数少，有利于接续，吨煤设备投入费用少；工作面材料、电力消耗少；因而工作面直接成本大大降低。综放开采的吨煤成本可比分层综采的成本降低10元/t以上，因而矿井的经济效益可以明显提高。 二、考察矿井的一些具体情况?
(一)铁法煤业集团大隆矿南一采区703综放工作面? 1、工作面概况?
该工作面位于南一采区的北侧，东以F16断层为界；西以翻转罐笼保护煤柱为界；南以南一702工作面阶段煤柱为界；北以F9断层为界。?
工作面走向长998m，倾斜宽174/113m，地质储量115.5万吨，可采储量100.5万吨，工作面回采率切割部分95%，放顶煤部分75%。工作面地表标高为70.2—72.09m，煤层底板标高为-410—-500m，煤层埋藏深度平均520m左右。? 本工作面所采煤层为七煤层，该煤层赋存稳定，结构简单。夹1—3层0.1m左右的夹石，煤层硬度采数f为2—3。煤层最大厚度4.5m，最小厚度2.81m，平均厚度4.50m。本工作面上覆4煤层，已回采完毕。层间距离为43.0m，煤层自然发火期为3—6个月。? 本煤层呈一两翼宽缓的向斜构造，构造简单。工作面东侧煤层走向100°，倾角2—11°，两侧煤层走向135°，倾角2—7°。? 煤层顶底板岩性为?
老顶：岩性为粗砂岩、砂砾岩，全区发育。?
直接项：岩性主要为粉砂岩，夹泥质砂岩、细砂岩。? 伪顶：岩性为泥岩。? 直接底：岩性为粉砂岩、细砂岩。?
本工作面水文地质简单，老顶砂岩为主要含水层。绝对瓦斯涌出量为40m3/min，为高瓦斯矿井。
2、工作面主要设备?
采煤机 MG250/581—WD （1台） 刮板输送机 SGZ—880/800 （2 台）
转载机 SZZ880/315 （1台）破碎机 PCM—160 （1台）液压支架 ZFS7200/17/29H1 （14架）
端头支架 ZFT25000/20/32S （2架）? 过渡支架 ZFG7200/23/32H （5架）? 乳化液泵站 GRB—315/31.5 （1套）? 移动变电站 KBSGZY—1250 （3台）? 带式输送 SSJ—1000/2×160 （1部）? 3、主要技术经济指标? 工作面面长 174m? 平均采高 4.5m? 割煤高度 2.7m? 放煤高度 1.8m?
采放比 1：0.67(最大采放比1：1.4 煤层生产能力 7.42T/m2 循环进度 0.8m
月循环个数 102个? 月进度 81.6m? 日产量 3608T? 月产量 9.2万吨? 工作面回采率 87%?
该综放工作面采煤机为无链电牵引式，截割电机功率为2×250KW，牵引电机功率为80KW。工作面支架为沈阳机械所设计制造的低位放顶煤支架，支架型式为尾梁插板式，反四连杆结构，支架工作阻力为7200KN，支架重量为25.28吨。工作面前后输送机功率均为2×400KW，溜槽宽度880mm。
该矿以一个综放工作面达到年产300万吨的生产能力。 ? (二)峰峰矿业集团大树村矿172104综放工作面? 1、工作面概况?
该工作面走向长度860m，倾斜长度140m，煤层倾角5—15°，平均8°，煤层全厚3.9—6.2m，平均5.5m，工作面地质储量93.3万吨，可采储量76.5万吨，回采率82%。工作面地表标高为183m，底板标高为-416—-462m，平均埋藏深度622m。? 该工作面煤种为无烟煤，硬度系数为f=3，煤层围岩特征为：老顶为细砂岩，厚度5.2m，直接顶为粉砂岩，厚度6.28m，底板为粉砂岩或细砂岩，厚度15m。? 本工作面为高瓦斯地区，煤层属三类不易自然发火煤层。? 2、工作面主要设备?
采煤机 FMG150/355 (1台) 刮板输送机 SGD—630/220 (2台) 液压支架 ZF2600—16/24 (92架) 3、工作主要技术经济指标? 工作面面长 140m? 工作面煤厚 5.5m? 割煤高度 2.3m? 放煤高度 3.2m? 采放比 1：1.37 煤容重 1.55m3/t? 循环进度 1m? 月循环个数 102个? 日产量 2109t? 月产量 63277t? 回采工效 14.45t/工? 回采率 85%?
该综放工作面采煤机电机功率为355KW，工作面支架为煤科总院北京开采所设计，由该公司自己制做的低位放顶煤支架，支架型式为尾梁插板式，反四连杆结构，支架中心距1500mm，外形尺寸4600×1500×1600mm，自重9.01t。