| 中文名稱 | 長壁放頂煤採煤法 |
| 英文名稱 | longwall mining with sublevel caving |
| 定 義 | 開採6m以上緩斜厚煤層時,先採出煤層底部長壁工作面的煤,隨即放采上部頂煤的採煤方法。 |
| 套用學科 | 煤炭科技（一級學科），煤礦開採（二級學科），採煤方法（三級學科） |
基本介紹
- 中文名：長壁放頂煤採煤法
- 外文名：longwall mining with sublevel caving
- 優點：效率高、成本低
- 缺點：煤損多，易發火
- 適用條件：緩傾斜特厚煤層
- 分類：炮采，普采，綜采
簡介,長壁頂煤破碎機理,長壁放頂煤採煤法特點,優點,缺點,適用條件,長壁放頂煤採煤法分類方法,按采面工藝,按液壓支架結構類型及輸送機數目,按放煤口及其位置,按回採巷道的布置方式,長壁放頂煤開採的支護設備,單輸送機高位放頂煤支架,雙輸送機中位放頂煤支架,低位放頂煤支架,
簡介
長壁放頂煤採煤法：具有掘進率低、效率高、適應性強及易於實現高產等明顯優勢。
綜合機械化放頂煤工藝過程如下：在沿煤層或分段底部布置的綜采工作面中，採煤機割煤後，液壓支架及時支護並移到新的位置。推移工作面前部輸送機至煤幫。此後，操作後部輸送機專用千斤頂，將後部輸送機相應前移。這樣，採過1~3刀後，按規定的放煤工藝要求，打開放煤視窗，放出已破碎的煤炭，待放出煤炭中的矸石含量超過一定限度後，及時關閉放煤口，完成上述采放全部工序為一個採煤工藝循環。
長壁頂煤破碎機理
頂煤破碎經歷了第一次破碎和第二次破碎兩個各階段。
頂煤第一次破碎：在支承壓力作用下，煤壁前方頂煤由彈性變形進入塑性變形，產生位移並逐步破碎：此時處於三向應力狀態，不冒落。
頂煤第二次破碎：經過第一次破碎的煤體進入採空區上空時，經過由高應力區到低應力區的應力變化，釋放能量，加之支架的反覆支撐，頂煤進一步破碎，此現象稱為第二次破碎。
煤層的采出必然造成煤壁前方的應力集中，即形成支承壓力。隨著工作面的繼續推進，頂煤又先後承受頂板和支架的作用。頂煤破碎時支承壓力、頂板活動（迴轉）及支架支撐共同作用的結果。其中支承壓力對頂煤具有預破壞作用，是頂煤實現破碎的關鍵；頂板迴轉對頂煤的再破壞作用使頂煤進一步破碎，但它是以支承壓力的破煤作用為前提，而支架對下位2~3m範圍的頂煤較為明顯。
長壁放頂煤採煤法特點
優點
（1）單產高。工作面內具有多個出煤點，而且在工作面內可實行分段平行作業，即在不同地段採煤和放煤同時進行，因而易於實現高產。
（2）效率高。由於放頂煤工作面一次採取厚度大、生產集中，放煤工藝勞動量小以及出煤點增多等原因，其生產效率和經濟效率大幅度提高，目前許多綜放工作面的效率達到100t/工以上。
（3）成本低。放頂煤採煤法比分層開採減少了分層數目和鋪網工序。由此節省了鋪網的費用，此外，其他材料費、電力消耗、工資費用等也都相應減少。
（4）巷道掘進量小。掘進率和巷道維護費用減少，便於採掘接替。
（5）減少了搬家倒面次數，節省了採煤工作面的安裝和搬遷次數。根據煤層厚度的不同，可減少1~3次工作面的安裝和搬遷。
（6） 對煤層厚度變化及地質構造的適應性強。
缺點
（1）煤損多
在目前的技術水平條件下，放頂煤開採的工作面煤炭采出率一般比分層開採低於10%左右，及時採用了無煤柱護巷技術，初采和末采損失和工藝損失仍將存在，故煤損較多。
（2）易發火
由於煤損多，在回採期間採空區就有可能發生自燃。因此，有效地防止自燃時放頂煤開採成敗的又一關鍵。實踐表明，除黃泥灌漿、提高工作面推進速度外再及時噴注阻化劑，向採空區注入氮氣，能有效地阻止採空區發火。但這將增加輔助工藝過程及其費用。
（3）煤塵大
放頂煤工作面，採煤機割煤、支架操作時的架間漏煤及放煤及均為粉塵的來源。因此除在放煤視窗設噴霧裝置外，還可採用煤體預注水濕潤煤層的方法，並儘可能套用抵扣放頂煤支架。近年來，兗州礦區鮑店煤礦和東灘礦先後試驗了負壓二次降塵和機載泵高壓噴霧降塵，取得了滿意的效果，若配合煤體預注水，將可有效解決綜放工作面的粉塵。
（4）瓦斯易聚集
與分層開採相比，放頂煤開採的產量集中，瓦斯散發麵大，採空區高度大，易於積聚。特別在高瓦斯礦井，瓦斯湧出量會更大，頂板冒落時，使採空區的瓦斯湧出入工作面，易超限。
a.瓦斯抽放，必要時可預采頂分層進行抽放
b.改變通風系統，將“U”型通風改為“U+L”型通風
c.合理配風，保證風量，同時加強監測手段及生產技術管理，嚴格防止瓦斯事故的發生
目前綜放開採瓦斯治理所面臨的主要問題是：瓦斯抽放技術及效果的提高、上隅角瓦斯積聚的治理和可靠的瓦斯監測手段。
適用條件
（1）煤層厚度：
一般認為一次采出的煤層厚度為6~10m為佳。頂煤厚度過小易於超前冒頂，增大含矸率；煤層太厚破壞不充分，會降低采出率。預采頂分層綜放開採時，最小厚度為7~8m
（2）煤層硬度：
頂煤破碎主要依靠頂板岩層的壓力，其次時支架的反覆支撐作用。因此，放頂煤開採時，煤的堅固性係數一般應小於3。若煤層層理、節理髮育，可適當增大，但一次開採的厚度也不宜過大。
（3）煤層傾角
緩斜煤層採用放頂煤開採時，煤層傾角不宜過大，否則支架的倒滑問題會給開採造成困難。
（4）煤層結構
煤層中含有堅硬夾矸會影響頂煤的放落。或者因放落大塊夾矸堵住放煤口。因此每一層夾矸層不宜超過0.5m，其堅固性係數也應該小於3.頂煤中夾矸層厚度咱煤層厚度的比例不宜超過10~15%。
（5）頂板條件
直接頂應具有隨頂煤下落的特性，其冒落高度不宜小於煤層厚度的1.0~1.2倍，老頂懸露面積不宜過大，以免受衝擊。
（6）地質構造
地質破壞較嚴重、構造較複雜、斷層較多和使用分層長壁綜采較困難的地段、上下山煤柱等，使用放頂煤開採比使用其他方法取得較好的效率
（7）自然發火、瓦斯及水文地質條件
對於自然發火期短、瓦斯含量大，以及水文地質條件複雜的煤層，先要調查清楚，並有相應措施後才能採用放頂煤開採。
長壁放頂煤採煤法分類方法
按采面工藝
1、炮采放頂煤開採。
2、普采放頂煤開採。
3、綜采放頂煤開採。
按液壓支架結構類型及輸送機數目
1、單輸送機液壓支架（放頂煤開採）。
2、雙輸送機液壓支架（放頂煤開採）。
按放煤口及其位置
1、高位放頂煤液壓支架（放頂煤開採）。
2、中位放頂煤液壓支架（放頂煤開採）。
3、低位放頂煤液壓支架（放頂煤開採）。
按回採巷道的布置方式
1、緩傾斜特厚煤層一次采全厚放頂煤開採。
特點：沿煤層底板布置工作面，一次采出煤層的全部厚度。
適用條件：該方法一般適用於厚度6~12m的緩傾斜厚煤層，是我國目前使用的主要方法。
2、緩傾斜特厚煤層預采頂分層放頂煤開採。
特點：首先將煤層頂板布置一個普通長壁工作面（頂層開採），而後沿底板布置放頂煤工作面，將兩個工作面之間的頂煤放出。
適用條件：這樣方法一般適用於厚度大於12m，直接頂板堅硬或煤層瓦斯含量高需要預先排放瓦斯的緩傾斜煤層。某些礦區由於已形成的開採條件，需在頂分層已開採的條件下進行放頂煤層開採，如兗州鮑店礦、徐州三河尖礦等已成功地進行了下分層放頂煤開採，並且取得了較好的效果。
3、緩傾斜特厚煤層預采中分層放頂煤開採。
特點：中分層采面只採中分層，上頂煤冒落不放，堆積於採空區。
下分層采面：采底層煤，放頂煤。
問題：煤松易發火。
適用條件：厚度為8~12m的煤層。
4、緩傾斜特厚煤層傾斜分段放頂煤開採。
特點：當煤層厚度超過15m~20m以上時，可自煤層頂板至底板將煤層分為8~10m的分段，依次進行放頂煤開採。
適用條件：厚度大於15m的緩傾斜煤層。南斯拉夫曾用此方法開採厚度為80~150m的褐煤層。
長壁放頂煤開採的支護設備
單輸送機高位放頂煤支架
結構特點：短托梁加內伸縮梁及側護板。
優點：
穩定性好，運輸系統簡單，維護工作面量小；頂梁短，支撐力靠前；工作面端頭維護簡單，易於管理。
缺點：
（1） 高位放頂煤支架通風斷面小，放頂時煤塵大，工作面環境差；
（2） 放煤口靠近煤壁，易引起頂煤切頂線前移，產生端面漏頂煤，使支架工作狀態惡化；
（3） 放煤時工作面行人受阻，減少了安全出口；
（4） 受運輸能力限制，采、放不能同時平行作業；
（5） 支架底座插在輸送機下面，易增加輸送機故障，又抬高輸送機槽，使裝煤困難。
雙輸送機中位放頂煤支架
優點：
支架穩定性及密封性能好，後部輸送機放煤空間較大。
缺點：
支架後鉸點較高，部分頂煤有可能不能進入後輸送機，造成煤損；放頂時煤塵較大，支架排浮煤矸不暢，需多人清理，輸送機頭的端頭部分維護較複雜。
低位放頂煤支架
優點：
頂梁較長，支架的多次反覆支撐卸載可使較穩定的頂煤在礦山壓力作用下預先斷裂破碎，提高其可放性，後輸送機在底板上，無架間脊背煤損，提高煤炭采出率，浮煤矸容易排出，輸送機槽及推移千斤頂損壞少。放煤時煤塵小，工作面環境好。經過改進後的四連桿支架強度大、穩定性好，用於25°以下工作面時可靠性高。
缺點：
後部空間仍較小。
