放頂煤採煤法

放頂煤採煤法由來已久。法國、蘇聯、南斯拉夫等國家於20世紀40年代末50年代初即開始應用放頂煤採煤法。1957年蘇聯研製出KTY型放頂煤支架，並在庫茲巴斯煤田的托姆烏辛斯礦使用。1963年法國研製出“香蕉”行放頂煤支架，並與1964年用於法國布朗齊礦區的達爾西礦，試驗取得成功。之後英國、法國、南斯拉夫、匈牙利等國家都相繼引進了這一技術。綜放開採曾一度成為東歐地區厚煤層開採的主要方法，但是由於各種原因，歐洲使用綜放開採技術並沒有取得很好的技術經濟指標。80年代中期以後，國外放頂煤開採有所萎縮，90年代后只有極少數礦井仍在使用。

我國50年代初曾在開灤、大同、峰峰和鶴壁等礦區採用放頂煤採煤法。1982年引進了綜采放頂煤技術，並於1984年在瀋陽蒲河礦開始工業性試驗。由於該採煤方法具有掘進率低、效率高、適應性強以及易於實現高產等明顯優勢，二十多年來，在我國得到了迅速發展。80年代末90年代初，我國綜采放頂煤技術已走在世界前列，並已向國外輸出綜放開採的成套技術。

如右圖：在沿煤層（或分段）底部布置的綜采工作面中，採煤機1割煤后，液壓支架3及時支護並移到新的位置。推移工作面前部輸送機2至煤幫。此後，操作後部輸送機專用千斤頂，將後部輸送機4相應前移。這樣，採過1到3刀后，按規定的放煤工藝要求，打開放煤窗口，放出已松碎的煤炭，待放出煤炭中的矸石含量超過一定限度后，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。

裂碎過程：支承壓力的作用，煤壁前方的煤體變形，位移，破壞。當支架移到時，應力降低，能量釋放，經過支架幾次反覆支撐，煤進一步破碎成易通過窗口的破碎體。

措施：關鍵是反覆支承次數n對破碎的影響。

1、橢球體假說

根據放礦理論，礦石從采場內是按近似橢球體形狀流出來的，即原來所佔的空間為一個旋轉的橢球體，在放礦過程中形成的橢球體叫放出橢球體，圖中1所示；停止擴展最終形成的橢球體為鬆動橢球體3；放礦后形成漏斗2和移動漏斗4。

2、參數關係(參見圖1)

b1=0.5（0.25～0.3）h

H=（2.2～2.6）h

3、放煤效果

兩個放煤口的距離l 大，即l>2b1 時，放煤有餘煤留下，圖中陰影部分；當l

4、實際情況

由於鬆散碎煤有限，放出體前方的煤體破碎不充分，後方的採空區有垮落的矸石，橢球體長軸偏向採空區，圖7-11，區，煤暫時放不出來，為停滯區，區，放不出來，為死角區，區和 區，極不穩定，混矸石。若放煤口的煤充分破碎，則形成了橢球體，圖中的虛線表示。當放煤高度與放煤口直徑的比值 2～3時，不存在橢球體的規律。形成漏斗；若頂煤厚度過小，形成不規則跨落，因此，一般頂煤厚度不小於2～3米。

頂煤放出的實際形態

基本類型

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可分為全厚放頂煤、預采頂分層放頂煤、傾斜分段放頂煤三種類型。預采頂分層放頂煤可防漏矸、釋放瓦斯。但由於壓力小，煤破碎不理想，多用於煤質軟的條件下。下圖（a）、（b）、（c）。

(a)

(b)

(c)

適用條件

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煤層賦存狀態與構造

當煤層埋藏不穩定，厚度變化很大時，採用一次采全厚放頂煤採煤法是最理想的方法，因為這時採用分層開採法會因最後剩餘的煤有厚有薄甚至不可采而丟失大量煤炭。當煤層地質構造複雜，為大量的斷層切割時，進行分層開採也很困難，尤其是當煤層的頂板被斷層切割、底板尚未破壞的情況下採用下行分層開採，第一層因頂板被切割而無法開採，這時如採用一次采全厚放頂煤採煤法沿底板開採就可以解決分層開採的困難。

煤層厚度

煤層的厚度是選用放頂煤採煤法的最基本的條件。放頂煤採煤法煤層厚度的下限為5m，個別情況下可以到4m，低於5m時完全可以用普通綜采開採。當煤層厚度超過20m以上，應採用分層放頂煤採煤法，分層厚度一般為10—12m。

煤層傾角

對於一次采全厚綜采放頂煤採煤法，煤層傾角以25°以下為宜。

直接頂的岩性與厚度

綜放開採最適宜的頂板岩性是泥岩和砂質泥岩，因為這種頂板能隨采隨冒，從而使冒落的頂煤與垮落的直接頂能在放煤過程中形成統一的鬆動冒落體。

煤層物理機械性質與結構

對放頂煤來說，煤的硬度影響不大，因為再硬的煤在劇烈的礦山壓力作用下也是完全可以冒落的，只是冒落的塊度隨煤的硬度不同而有所差異。煤層的節理越發育，對放頂煤越有利。煤層的結構對放頂煤影響很大，如堅硬的夾石會增強頂煤的整體性，因而不易垮落。

煤層底板岩性

煤層底板的岩性一般對放頂煤採煤法影響不大，但鬆軟的底板會對支架行走帶來困難，特別是遇水膨脹的厚層泥岩底板，放頂煤支架容易下陷，造成移架困難。

瓦斯、自然發火等對放頂煤採煤法的影響

瓦斯對放頂煤沒有根本的影響，只要加強通風或採取抽放等治理手段，保證迴風巷瓦斯含量在規定範圍內即可。對於有自然發火的煤層，只要採取嚴密而有效的防滅火措施，即不會給放頂煤造成威脅。