放顶煤开采理论与技术（3）.ppt

六、放煤规律及提高工作面回收率 放顶煤开采初期，普遍关心工作面煤炭回收率问题。进行了如下几个方面研究： 散体煤岩下降规律性的理论研究； 提高放煤时顶煤回收率的理论研究； 放顶煤工作面实际控制和提高回收率的措施。 1、散体煤岩下降规律性研究； 1）放出椭球体：原苏联学者马拉霍夫在1952年发表了《放矿学》的专著，确立了放矿的基本概念。 2）放出漏斗 放出矿体还原后为一椭球体，但椭球体是放出物的还原，在实际上是不存在的。由于煤放出后周边散体矿岩的运动，只能看到一个放出漏斗，下图是在相似材料模拟中能看到的情况。 3）散体运动 放出规律的研究是建立在理想散体运动基础上。理想散体的物理力学特征介于固体和流体之间： 单个矿岩块具有固体的特性，矿岩块之间有一定的粘结力。但其强度则远比矿岩本身的强度要小（尽管煤块的强度较小）； 整个散体具有流体流动的性质； 垮落的顶板和顶煤，块度大小和形状的不均匀，以及在流动过程中的再破裂也增加了的运动不规律性。 散体的变形包括散粒的弹塑性变形和散体整体结构变形两个内容。简化到只考虑顶煤岩的结构变形（不考虑煤岩的再破坏）。 放煤过程的研究只考虑散体运动中的放落研究，但在金属矿使用较少的多口放出的理论和观点，则是放顶煤开采着重研究的。 4）放矿过程顶煤岩的移动过程 左图表示放出过程散体的运动过程和放出漏斗的形成。 右图表示放出漏斗与放出体的关系。 2、 提高放煤时顶煤回收率的理论研究 （1） 放煤时的混矸： 混矸主要发生在放煤时放出体边界将邻近放煤口（支架）放煤后形成的矸石漏斗中的矸石放出引起的，即放煤椭球体与邻近矸石漏斗搭接引起的。 影响混矸的因素有： 放出椭球体及放出漏斗的几何参数； 放出口间距及其几何特征； 放出体或放出漏斗高度。 破碎煤块体参数及组成； 破碎煤之间的摩擦力。 综放工作面的放煤属于多口放矿范畴，放煤口往往是属于连续的，由于邻近放煤口放出体和矸石漏斗的相互重叠，因此，综放工作面的混矸主要发生在放煤操作时，不适当地强调提高煤炭回收，就会引发大量混矸；过分强调减少含矸和灰分，则会大量丢煤。必须研究散体煤矸运动规律，控制含矸。 （2）多口放煤规律及放煤方法 当两个放煤口距离小于放出椭球体直径时，放煤时将出现混矸。控制或设定某一种放煤顺序可减少混矸。由于煤厚、煤块块度比、含水，煤层倾角等不同，一般可通过试验，确定最优放煤方式。 放煤顺序原则上可分为：①单轮顺序放煤；②多轮顺序放煤；③单轮或多轮间隔放煤，以及其他形式。 （3）放煤步距的选择 步距过大，采空区丢煤，步距损失 步距过小，丢顶煤 步距合理 （4）综放开采的采区损失 工作面损失：占总损失的15—18%，其中： 放煤工艺损失 占总损失的9—13%； 工作面上下端头过渡支架不放煤损失占总损失的2—4%； 开切眼与停采线留煤柱损失占总损失的1—3%； 区段煤柱损失:占总损失的5—15%，其中： 区段采用无煤柱开采时，丢煤占总损失的5—8%； 区段采用留煤柱开采时，丢煤占总损失的10—20%； 采区内其它煤柱损失:占总损失的5—10%。 放煤工艺损失一部分由于放煤方式不当引起，一部分是不可避免的，另一部分是由于放煤工的责任心不强产生的。这第三部分需要通过加强管理来解决。 3、提高工作面回收率途径 （1）减少放煤工艺损失：综放开采丢煤的主要原因是放煤损失大，它的三个组成： ① 脊背煤损及混矸损失:从原则上讲不可避免的。试验和采用最佳的放煤操作工艺可减少丢煤； ② 研究表明，刮板输送机槽帮高度阻止部分碎煤进入输送机。不设计制造专用的放顶煤后部输送机（单边槽帮）将不能减少这部分损失； ③ 放煤工责任心差，未将煤放净而引发的损失。这将通过加强管理（包括经济手段）解决。 （2）改变工作面两端头过渡支架不放煤的缺点。解决的途径也可能有二： ① 研制能有效实现放煤的过渡支架； ② 研制低卸载高度的后部刮板输送机机头装置，取消过渡支架。 即使采取了以上措施，综放开采工作面回收率要达到88%—92%仍有一定困难，即使如此，仍低于国家要求达到的95%的要求。 4、减少采区内煤炭损失 为了达到国家规定厚煤层采区煤炭采出率应高于75%的要求，可以从改善采区的巷道布置方式，减少煤柱损失着手： 1）采用无煤柱护巷布置方案； 2）加大工作面长度，可以减少区段煤柱损失，也可以降低工作面端头不放煤的相对煤炭损失率； 3）加大区段走向长度。一方面可以