New technology of mine
《采矿新技术》课程结业论文
论文题目：放顶煤开采采出率低的问题及其解决办法
学 号： 200801203137 姓 名： 吴丙轩 专 业： 矿井通风与安全 班 级： 0801 指导老师： 徐 星
2010-12-12
采矿新技术
New technology of mine
放顶煤开采的采出率低问题及解决方法
吴 丙 轩
(河南工程学院 安全工程系 郑州 451191)
摘要：本文首先介绍了国内外放顶煤开采采出率情况，接着从放顶煤顶煤破碎机理、放煤规律、顶煤的冒放性等基础因素讲起，分析影响放顶煤开采采出率低的原因，合合理选择架型，理选择工作面推进方向 ,优化放顶煤参数 ,并通过对顶煤运动规律 ,顶煤冒放性规律的研究 ,确定合理的放顶煤步距 ,合理的采放高度比和合理的放煤工艺 ,从而提高回采率。
关键词：采出率；冒落性；放顶煤；破碎机里
Top coal caving mining the low rate of problems and solutions
Wu Bingxuan
(Henan institute of technology, department of safety engineering, 451191, Zhengzhou China)
Abstract: This paper introduces the domestic and international top coal caving mining rate case, and then from the top coal caving mechanism of caving law, the top coal caving, etc. Let's talk about fundamentals, analysis of top coal caving mining rate reasons for the low, reasonable choice of co-frame type, select the face to promote the direction of management, optimization caving parameters, and through the movement of coal on the top, top coal caving law studies to determine the reasonable step caving, reasonable The mining and caving height ratio and reasonable caving technology to improve recovery rates. Key words: recovery rate; falling of; caving; crusher in
1引言
我国是一个产煤大国，也是一个需煤大国。09年我国煤炭总产量达30亿吨。在我国，厚煤层的煤炭占到总储量的44%左右，其产量也占了总产量的40%以上。我国从20世纪60年代开始研究、试验厚煤层放顶煤开采技术。与其他厚煤层采煤方法相比，放顶煤具有工作面单产高，工作面效率高，工作面成本低，巷道掘进量小，工作面搬家次数少等优点。但是，放顶煤也存在着许多问题，其中最严重的就是采出率低。采出率低，直接影响到煤炭产量，同时也造成资源的严重浪费。目前，我国综放开采工作面采出率一般为80～90%，煤损比较严重。因此，解决放顶煤采出率低问题显得十分重要。
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2国内外概况
2.1国外概况
作为开采厚煤层和特厚煤层的主要方法之一的放顶煤开采技术经历了较长的发展历史。早在20世纪初法国，西班牙和南斯拉夫等国家就在急倾斜煤层中应用放顶煤开采法，由于当时机械化水平低这种方法实际上是高落式采煤法的变种。此后是普遍应用于技术矿的的小阶段崩落采矿法，当时只作为特殊地质条件下的开采方法。在50年代末60年代初，法国，南斯拉夫等过正式采用了放顶煤开采厚煤层的技术，并逐步完善。随后其他国家也相继应用了这种厚煤层的开采方法。国外的放顶煤采出率普遍偏低。虽然这种采煤方法采出率低，但是产量大能满足对煤炭
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New technology of mine 的需求，随着煤炭资源的紧张，煤炭采出率问题越来越引起各国的重视。 2.2国内概况
放顶煤技术在我从80--90年代开始，几乎是完全依靠我国自己的技术，在我国厚煤层生产矿井推广和成功使用综合机械化放顶煤开采，抓住了煤矿核心技术的改革，使我国煤炭核心生产技术进入了新的发展时期，并且推动了其它生产技术环节的改造。在短短的十几年的时期，几乎使（由下到上的）占我国煤炭产量45%以上的厚煤层开采技术得到了更新。
目前具有良好发展前景的厚煤层回采工艺主要有两类：一类是厚度在5.0m以下，赋存条件较好的缓倾斜、采用一次采全高的回采工艺；另一类、有着广泛适应性的厚煤层综合机械化放顶煤开采工艺。
综放开采是指综合机械化放顶煤开采，综放开采之所以成为厚煤层回采工艺的重要发展方向之一，并在开始出现时就受到广泛重视，是因为它是一种具有本质优势的采煤方法，这些优势主要表现为：
（1）由于综放开采实现了工作面的“多点出煤”，因而易于实现长璧采煤工作面的高产； （2）比分层开采明显地降低了巷道掘进率； （3）减少了工作面的搬家次数；
（4）提高工作面产量和减少矿井生产工作面个数将明显提高工作面的和全矿的效率，减少吨煤工资成本；
（5）明显地减少生产材料消耗，包括减少坑木、金属网、截齿等电力消耗；
（6）对工作面的地质变化（煤层变薄、局部
厚度变化大、小断层多）有较强的适应能力； （7）从原则上讲，这种采煤方法对预防采空区发火，减少高瓦斯工作面的高瓦斯威胁和煤及瓦斯突出威胁都有重要的作用。放顶煤开采技术在我国应用以来，发展较为迅速，出现了潞安、兖州、阳泉等以放顶煤开采为主的高产高效煤业集团。有些煤矿只注重产量，而不提采出率，从而造成了煤炭的大量浪费。这有很多方面的原因，首先国家对这方面的监管不够严，没有采取合理的措施。比如按储量交税。其次，我国煤炭资源储量大，企业相对容易获得探矿权，这就使得企业有浪费的资本。这种情况很难改变，只有从技术层面提高放顶煤的采出率。
在目前条件下，放顶煤开采的工作面煤炭采出率一般比分层开采低10%左右，相对其他厚煤层采煤方法也低很多。
3顶煤破碎原理
放顶煤采煤法沿煤层的底板或煤层某一厚度范围内的底部布置一个采高为2～3m的采煤工作面，用综合机械化方式进行回采，利用矿山压力的作用或辅以松动爆破等方法，使顶煤破碎成散体后，由支架后方或上方的“放煤窗口”放出，并由刮板运输机运出工作面。
顶煤放出规律说法不一，目前多数认同椭球提假说。
根据放矿理论，矿石从采场内是按近似椭球体形状流出来的，即原来所占的空间为一个旋转的椭球体，在放矿过程中形成的椭球体叫放出椭球体，停止扩展最终形成的椭球体为松动椭球体3；放矿后形成漏斗2和移动漏斗。 两个放煤口的距离l 大，即l>2b1 时，放煤
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New technology of mine 有余煤留下，当l 顶煤破碎机理是在支撑压力的作用下煤壁前方的煤体变形，位移，破坏。当支架移到时，应力降低，能量释放，经过支架几次反复支撑，煤进一步破碎成易通过窗口的破碎体。其中，反复支撑次数n与顶梁长度L截深B的关系为n=L/B 4影响采出率低的因素 4.1影响采区采出率的因素： （1）采区上山煤柱分摊损失，约占采区采出率的2%。 （2）采取隔离煤柱分摊损失，约占采出率的2%。 （3）顺槽隔段煤柱损失，约占采区采出率的5%。 （4）顺槽及开切眼丢顶（底）煤损失，约占采区采出率的3%。 4.2影响工作面的采出率因素： （1）初采损失。 （2）两端开采损失。 （3）末采损失，即工作面距停产线10到15内不准。 (4) 支架之间上部脊背煤损失。 (5) 放煤步距之间的顶煤损失。 5解决方法 在地质条件允许的情况下，尽可能加大采 区推进长度或合并开采，减少采区煤柱损失。 (1) 缓倾斜煤层除底软有水外，应采取走向长壁或平行断层布置俯菜或伪斜俯采，切忌仰采。两巷要沿底板定向掘进，尽量避免丢顶煤。 (2) 按煤岩力学特性、煤层结构和顶煤冒落破坏移动规律，考虑支架辅助破煤的厚度只能作用在下位的2到3米左右，结合实际合理确定分层开采厚度。 (3) 对顶煤不易破碎、冒落和放出的煤层，采用具有有效辅助破煤机构的液压支架，若顶煤超过3米时，应采取超前水力压裂措施。 (4) 确定放煤步距和与割煤相配合的、合理的组织方式以及放煤的操作程序，力求避免早期混矸，减少丢失顶煤。 (5) 工作面两端设置过渡架和端头支架，把两端的顶煤全部放出。 (6) 在熟练程度提高后，长工作面设备配套过关的基础上，对地质轻微破坏的厚煤层综放,要充分考虑到割煤和放顶煤交叉同时作业的劳动组织，这样工作面生产能力能成倍增长。 (7) 采用巷旁充填材料固化采空区上下两端。 (8) 要建立健全相应的综放采区采出率计算与监督方法和体制。 6工作面内煤炭损失分析 (1) 初采损失率：放顶煤工作面自开切巷推进后就应及时放顶煤。但是由于顶煤的可放性和直接顶的垮落性不同，垮落的顶板可能会冲击工作面支架。一般情况下，在工作面初采10到15 4 采矿新技术 New technology of mine 米范围内，顶板放出率应不大于50%，或至少保持采空区的浮矸厚度大于支架高度。 (2) 末采损失率：为了安全撤出综采设备，通常采取从停产线前10米开始铺顶网停止放煤或向顶板爬坡的工作面收尾方式。收尾方式的煤炭损失量大约为初采时的一倍左右。为了减少这部分损失，应尽可能缩小铺网或爬坡的起始点距停产线的距离。 (3) 端头损失：为了维护工作面两端出口处的顶煤稳定性，一般采用工作面两端各留2到4架不放顶煤，这就造成煤炭的损失，降低了煤炭的采出率。这部分的损失随顶煤厚度的增加而增加，随工作面长度的增加而相对减少。 (4) 放顶煤工艺损失率：一般情况下，下部机采工作面的煤炭损失率较小，放顶煤采煤工艺的煤炭损失主要是由放顶煤的损失引起的。进入放顶煤循环时顶煤处于顶板矸石的覆盖和包围状态，即待放出煤体的上访和后方均为矸石。打开放煤口，煤矸以一定的规律流向放煤口，因此放顶煤的最初一段时间为纯放煤阶段，随着放煤俩的增加，放顶煤逐渐进入煤矸混合状态阶段，并且混矸率逐渐增加。当顺势混矸暗率为100%时，没有放出的部分顶煤即为不能放出的顶煤。因此，提高放顶煤工艺过程的顶煤采出率应尽可能增加纯放煤阶段所占的比例，其原则是使煤矸分界面均匀地向放煤口收缩，使上方矸石和后方矸石同时到达放煤口，其主要措施包括支架选型、放煤方式和放煤步距的确定以及采访比的控制等。 参考文献 [1] 毕德纯、王子君.煤矿开采技术[M].徐州：中国矿业大学出版 社,2009. [2] 刘过兵.采矿新技术[M].北京：煤炭工业出版社,2010 5 因篇幅问题不能全部显示，请点此查看更多更全内容