煤礦開采學(xué)第十三章-放頂煤采煤法

煤礦開采學(xué)主講人：李建忠Tel-mail163.com2024/6/11第一節(jié)基本特點及類型第二節(jié)放頂煤開采支護(hù)設(shè)備第三節(jié)礦壓顯現(xiàn)特點及頂煤破碎機理第四節(jié)放頂煤工藝特點第五節(jié)采煤系統(tǒng)分析第六節(jié)適用條件及評價第十三章放頂煤采煤法2024/6/12一、放頂煤采煤法放頂煤采煤法：開采緩斜厚煤層時，先采出煤層底部長壁工作面的煤，隨即放采上部頂煤的采煤方法。或：在緩斜厚煤層的底部（或煤層上部某一范圍的底部）布置長壁工作面用常規(guī)方法進(jìn)行采煤，隨該工作面推進(jìn)，利用礦山壓力或人工破碎方法，將頂煤破碎，而后將頂煤放出，由采面運出。第一節(jié)基本特點及類型2024/6/13二、綜采放頂煤工作面設(shè)備布置

工藝過程：采煤機割煤――移架――推移前部刮板輸送機――拉移后部刮板輸送機――放頂煤第一節(jié)基本特點及類型2024/6/14采煤機割煤移架及時支護(hù)推移前部輸送機拉后部輸送機打開放煤口放頂煤第四節(jié)放煤工藝特點2024/6/15三、放頂煤采煤法基本特點基本特點：1、采面采煤：同綜采、普采、炮采。

2、增加了放頂煤工藝。

3、采煤循環(huán)

—

完成采、放全部工序過程。

第一節(jié)基本特點及類型2024/6/16一次采全厚放頂煤開采預(yù)采頂分層網(wǎng)下放頂煤開采傾斜分層放頂煤開采沿煤層底板布置一個放頂煤開采長壁工作面一次放出頂煤全厚度。適用于厚度6-12m的緩斜厚煤層。其優(yōu)點是：回采巷道掘進(jìn)量及維護(hù)量少；工作面設(shè)備少；采區(qū)運輸、通風(fēng)系統(tǒng)簡單；生產(chǎn)集中。缺點是煤質(zhì)較軟時，工作面運輸平巷及回風(fēng)平巷維護(hù)較困難。沿煤層頂板布置一個普通長壁工作面，進(jìn)行鋪網(wǎng)預(yù)采頂分層，而后沿煤層底板布置放頂煤工作面，將兩個工作面之間的煤在網(wǎng)下放出。適用于厚度大于12m直接頂堅硬或煤層瓦斯含量高，需要預(yù)先排放瓦斯的緩斜煤層。其優(yōu)點減少放煤的含矸量。其缺點是不利于頂煤的破碎，常有大塊煤需要人工預(yù)裂。當(dāng)煤層厚度超過15-20m以上時，可將煤層自頂板至底板分成8-12m的分段，然后自上而下依次進(jìn)行放頂煤開采。適用于厚度大于15m的緩斜煤層。四、放頂煤長壁采煤法類型第一節(jié)基本特點及類型2024/6/17放頂煤開采基本類型(a)一次采全厚放頂煤；（b）預(yù)采頂分層網(wǎng)下放頂煤；（c）傾斜分段放頂煤第一節(jié)基本特點及類型2024/6/181．放頂煤液壓支架有液壓控制的放煤機構(gòu)。2．工作面放煤時，不可避免地會有大塊煤冒落，放煤機構(gòu)必須有強力可靠的二次破煤性能。3．支架有推移后部刮板輸送機和清理后部浮煤的性能和機械。4．支架結(jié)構(gòu)必須有較強的抗扭和抗側(cè)向力的功能。5．對于雙輸送機放頂煤支架，要求有足夠的工作空間，因此支架的控頂距較大，頂梁也較長。6．支架必須全封閉頂板，有更好控制端面冒頂和防止架間漏矸的性能。7．支架不需要使用雙伸縮立柱或帶加長段的立柱。8．支架必須有較大的拉架力，拉架速度要快，能夠帶壓擦頂移架。一、放頂煤液壓支架的特點及性能第二節(jié)放頂煤開采支護(hù)設(shè)備2024/6/19二、放頂煤液壓架分類第二節(jié)放頂煤開采支護(hù)設(shè)備1、按支架類型：掩護(hù)式、支掩式、支撐式、簡易式。2、按窗口位置：高、中、低三種放煤方式3、按輸送機位置：單、雙輸送機放頂煤液壓支架：掩護(hù)式(單輸送機高位放煤、雙輸送機低位放煤)；支掩式(雙輸，輸送機掩護(hù)梁開天窗(插服式，非插服式))；支撐式；簡易式)2024/6/110YFY2000-16/26型放頂煤支架單輸送機高位放頂煤支架只用于煤質(zhì)中硬，節(jié)理裂隙比較發(fā)育煤層厚度7m左右，煤層底板較硬及煤層底含水率較高的條件。第二節(jié)放頂煤開采支護(hù)設(shè)備1．單輸送機高位放頂煤支架2024/6/1111．單輸送機高位放頂煤支架

這類支架的特點如下：(1)支架結(jié)構(gòu)簡單，端頭維護(hù)空間小，便于維護(hù)管理。(2)支架的長度較短，結(jié)構(gòu)緊湊，穩(wěn)定性和封閉性較好。(3)掩護(hù)梁放煤口尺寸較大，有利于頂煤的放出，但放煤口位置高，丟煤多，采出率較低，煤塵大，支架通風(fēng)斷面較小。(4)由于頂梁短，放煤口位置距煤壁較近，對煤層冒放性的要求較高。(5)放煤槽在放煤狀態(tài)時與底座呈35°夾角，難以達(dá)到40°。(6)采放同用一部輸送機，不能平行作業(yè)，影響產(chǎn)量的提高。第二節(jié)放頂煤開采支護(hù)設(shè)備2024/6/112

2．雙輸送機中位放頂煤支架這類支架的特點如下：(1)支架穩(wěn)定性和密封性好，抗偏載和抗扭能力大，不易損壞。(2)放煤口距煤壁遠(yuǎn)，有助于工作面前方頂煤的維護(hù)。支架頂梁長，有利于反復(fù)支承頂板，增加頂煤的破壞程度。(3)由于采煤和放煤使用兩部輸送機，可以實現(xiàn)采放平行作業(yè)，實現(xiàn)高產(chǎn)高效。(4)放煤口位置較高，丟煤多，采出率較低，煤塵較大。(5)后輸送機放在支架底座上，后部空間有限，造成大塊煤通過困難，并且移架阻力較大。(6)掩護(hù)梁不能擺動，二次破煤能力差。第二節(jié)放頂煤開采支護(hù)設(shè)備2024/6/113FYS3000－19/28型放頂煤支架雙輸送機中位放頂煤支架適用條件較為廣泛，在礦壓顯現(xiàn)劇烈，有懸頂危險的條件下，具有較好的適應(yīng)性。第二節(jié)放頂煤開采支護(hù)設(shè)備2．雙輸送機中位放頂煤支架2024/6/114

3．雙輸送機低位放頂煤支架這類支架主要特點如下：(1)由于具有連續(xù)的放煤口，放煤效果好，采出率高。(2)頂梁長，放煤口距煤壁遠(yuǎn)，經(jīng)頂梁反復(fù)支撐，使頂煤充分破碎，對放煤極為有利。(3)后輸送機沿底板布置，浮煤容易排出，移架輕快，同時尾梁插板可以破碎大塊煤，放煤口不易堵塞。(4)低位放煤，煤塵小，有利于降塵。(5)支架的穩(wěn)定性較差。第二節(jié)放頂煤開采支護(hù)設(shè)備2024/6/115FZ3000－15/30型放頂煤支架雙輸送機低位放頂煤支架，適應(yīng)性強，在急傾斜煤層，緩傾斜中硬煤層和三軟煤層綜放開采中取得成功，是目前我國應(yīng)用最廣泛的放頂煤液壓支架架型。第二節(jié)放頂煤開采支護(hù)設(shè)備3．雙輸送機低位放頂煤支架2024/6/116

4．輕型放頂煤液壓支架該系列支架的主要特點為：(1)支架結(jié)構(gòu)簡單、緊湊、重量輕、便于拆裝運輸。(2)支架空間較大，便于清理浮煤和拆裝檢修后部輸送機。(3)支架穩(wěn)定性好，造價低。(4)單鉸接輕型放頂煤液壓支架，具有較高的封閉能力，能較好地解決“三軟”煤層和較薄厚煤層綜放開采端面易冒落的要求。該系列支架在下列條件范圍內(nèi)均可取得較好的使用效果(1)煤層堅固性系數(shù)f<2.5，來壓強度不大，煤層厚度3~8m，煤層傾角<25°。(2)工作面尺寸較小，斷層較多，地質(zhì)條件較為復(fù)雜的工作面。(3)邊角煤或煤柱的開采，厚度不穩(wěn)定的煤層，較薄厚煤層。第二節(jié)放頂煤開采支護(hù)設(shè)備2024/6/117第三節(jié)礦壓及頂煤破碎機理放頂煤開采時，由于煤層一次采出厚度的增大，直接頂?shù)目迓涓叨瘸杀对黾樱蛇_(dá)煤層采出厚度的2.0～2.5倍，其中1.0～1.2倍范圍內(nèi)的直接頂為不規(guī)則垮落帶，而在上位直接頂中則形成某各臨時性“小結(jié)構(gòu)”，其活動可對采場造成明顯影響。綜放采場上方仍可形成穩(wěn)定的“砌體梁”式基本頂結(jié)構(gòu)，如圖，但其形成的位置遠(yuǎn)離采場。

一、巖層活動及礦壓顯現(xiàn)特點2024/6/118第三節(jié)礦壓及頂煤破碎機理一、巖層活動及礦壓顯現(xiàn)特點2024/6/119上位直接頂中可形式“半拱”式小結(jié)構(gòu)，并與其上的“砌體梁”結(jié)構(gòu)相結(jié)合，共同構(gòu)成綜放開采覆巖結(jié)構(gòu)的基本形式。由于松軟頂煤的參與，綜放支架阻力通常不大于分開采的支架阻力。綜放基本頂初次來壓與分層開采相比步距增大，一般可達(dá)50m以上；周期來壓步距相對減少，約為其初次來壓步距的三分之一。第三節(jié)礦壓及頂煤破碎機理一、巖層活動及礦壓顯現(xiàn)特點2024/6/1201、綜放開采時，實現(xiàn)頂煤的有效破碎和順利放出是放頂煤工作的核心問題，而頂煤的有效破碎又是頂煤順利放出的前提，同時也是支架選型不確定放頂煤工藝的依據(jù)。2、煤的普氏系數(shù)越小，有利于頂煤的放出；相反，f值越大，放煤效果越不理想。一般認(rèn)為，煤的普氏系數(shù)f〈3的煤層更適合放頂煤開采。第三節(jié)礦壓及頂煤破碎機理二、頂煤破碎機理2024/6/1213、頂煤的破碎是支承壓力、頂板運動及支架反復(fù)支撐共同作用的結(jié)果。4、支架對頂煤反復(fù)支撐的次數(shù)N與頂梁的長度L及采煤機截深B有關(guān)，可表示為：

N5、根據(jù)頂煤的變形和破壞發(fā)展規(guī)律，沿工作面推進(jìn)方向前將煤劃分為四個破壞區(qū)，依次為：完整區(qū)、破壞發(fā)展區(qū)、裂隙發(fā)育區(qū)、垮落破碎區(qū)。第三節(jié)礦壓及頂煤破碎機理二、頂煤破碎機理2024/6/122第三節(jié)礦壓及頂煤破碎機理2024/6/123頂煤破壞過程：

完整區(qū)在支承壓力作用下，煤壁前方較遠(yuǎn)頂煤由彈性變形進(jìn)入塑性變形，原生裂隙擴(kuò)展，頂煤初始破壞。

支承壓力峰值大小與工作面長度有關(guān)。第三節(jié)礦壓及頂煤破碎機理2024/6/124破壞發(fā)展區(qū)受頂板回轉(zhuǎn)作用，煤壁前方附近頂煤發(fā)生破壞，裂隙擴(kuò)展，位移增大。

第三節(jié)礦壓及頂煤破碎機理2024/6/125裂隙發(fā)育區(qū)

支架反復(fù)支撐，控頂區(qū)內(nèi)的頂煤形成發(fā)育的裂隙。支架反復(fù)支撐，形成交變應(yīng)力，破碎效果提高。梁長頂煤破碎加劇，頂上易冒空。支架反復(fù)支

撐的次數(shù)n與頂梁長度L及截深B有關(guān)。L=nB

式中B=0.6m，

n=3

7次頂煤強度小，節(jié)理發(fā)育，n取小值；反之，n取大值；第三節(jié)礦壓及頂煤破碎機理2024/6/126垮落破碎區(qū)頂煤完全破壞，失支連續(xù)性，在支架后方垮落放出。第三節(jié)礦壓及頂煤破碎機理2024/6/127橢球體放礦理論認(rèn)為：礦石在采場破碎后，是按近似橢球體形狀向下自然流動下來的，即原來所占的空間形狀為一個旋轉(zhuǎn)橢球體，放煤橢球體表面上的顆粒將大體同時到達(dá)放煤口。

1-放出橢球體，2-放出漏斗3-松動橢球體，4-移動漏斗一、頂煤放出規(guī)律1、橢球體放礦理論第四節(jié)放頂煤工藝特點2024/6/128

2、

放出橢球體參數(shù)設(shè)長軸2a=h，短軸為2b1；h—放頂煤高度。生產(chǎn)實踐及實驗表明：2b1=（0.25

0.3）hb1=（0.25

0.3）h/2第四節(jié)放頂煤工藝特點2024/6/1293、

松動橢球體

理論認(rèn)為：放煤的同時，放出橢球體周圍的煤巖也將向放煤口移動，充填放煤留下的空間，此空間體與放出橢球體相似，稱松動橢球體。松動橢球體參數(shù)：松動橢球體高度為H，

H=（2.2

2.6）h第四節(jié)放頂煤工藝特點2024/6/130█第四節(jié)放頂煤工藝特點2024/6/131二、放頂煤工作面的初采和末采放煤工藝1．放頂煤開采的初采、初放目前在大多數(shù)綜放工作面，推出切頂巷和深孔爆破技術(shù)提高初采放出率。切頂巷技術(shù)是減少初采期間頂煤垮落步距和提高初采回收率的一種技術(shù)。其方法是在工作面開采前在切眼外上側(cè)沿頂板開掘一條與切眼平行的輔助巷道，稱為切頂巷。同時，在巷道的一幫打眼放炮，擴(kuò)大切頂效果。第四節(jié)放煤工藝特點2024/6/132二、放頂煤工作面的初采和末采放煤工藝2．放頂煤開采的末采與頂板管理近年來在綜放開采的實踐中，普遍縮小了不放頂煤的范圍，一般提前的距離縮短到10m左右停止放頂煤并開始鋪設(shè)頂網(wǎng)。停止放頂煤位置確定：一是保證撤架空間處于穩(wěn)定的頂板條件之下，即選擇合理的停采線位置；二是有效地防止采空區(qū)后方矸石竄入工作面，即矸石應(yīng)能夠壓住金屬網(wǎng)。如頂板條件好不鋪網(wǎng)時，應(yīng)在綜放設(shè)備允許的爬坡范圍內(nèi)盡量加大爬坡的坡度，減少不放煤的范圍。在到停采線時，使支架基本貼近頂板，將易垮落的煤體變?yōu)榈装迳系膶嶓w煤。第四節(jié)放煤工藝特點2024/6/133三、放煤步距定義：在采煤工作面的推進(jìn)方向上，兩次放頂煤之間的距離稱為放煤步距。確定原則：應(yīng)使放落范圍內(nèi)的頂煤充分的破碎和松散；并做到提高采出率，降低含矸率。第四節(jié)放煤工藝特點2024/6/134

步距過大步距合理步距過小1、若放煤步距太大，則上部矸石首先到達(dá)放煤口，采空區(qū)側(cè)將有較大的三角煤，放不出來。2、若放煤步距太小，則后方的矸石易混入窗口，影響煤質(zhì)，易誤認(rèn)為煤已放完。3、合理的步距，要做到把煤炭采出率和混矸率控制在一定的范圍內(nèi)。第四節(jié)放煤工藝特點2024/6/135三、放煤步距經(jīng)驗公式L=（0.15-0.21）h式中：L—放頂煤步距，m；h—放煤口至煤層頂部的高度，m。低位放頂煤時，h=M－0.5；中位放頂煤時，h=M－0.9，M為放頂煤開采的煤層總厚度，m。一般情況下，頂煤厚度大于5-8m時，可采用兩刀或三刀一放；頂煤厚度小于3-5m時，多采用一刀一放。第四節(jié)放煤工藝特點2024/6/136四、放煤方式放煤方式按放煤輪次不同，可分為單輪放煤和多輪放煤。打開放煤口，一次將能放出的頂煤全部放完的稱單輪放煤；每架支架的放煤口需打開若干次才能將頂煤放完的稱多輪放煤。放煤方式按放煤順序不同，可分為順序放煤和間隔放煤。順序放煤是指按支架排列順序（1、2、3、…）依次打開放煤口的方式；間隔放煤是指按支架排列順序每隔1架或幾架（如1、3、5、…或1、4、7、…）依次打開放煤口。無論是順序放煤還是間隔放煤都可以采用單輪或多輪放煤。第四節(jié)放煤工藝特點2024/6/137四、放煤方式1．單輪順序放煤2．多輪順序放煤3．單輪間隔放煤第四節(jié)放煤工藝特點2024/6/1381.單輪順序放煤單輪順序放煤方式是一種常見的放煤方式，從端頭處1號支架開始放煤，一直放到放煤口見矸，頂煤放完后關(guān)閉放煤口；再打開2號支架放煤口，2號支架放完后再打開3號支架放煤口，直到最后支架放完煤為一輪。優(yōu)點：操作簡單，工人容易掌握，放煤速度也較快。放煤時，堅持“見矸關(guān)門”的原則，但并不是見到個別矸石就關(guān)門，只有矸石連續(xù)流出，頂煤才算放完；見到矸石連續(xù)放出，必須立即關(guān)門，否則大量矸石將混入煤中，造成含矸率增加。第四節(jié)放煤工藝特點2024/6/139為提高單輪順序放煤的速度，實現(xiàn)多口放煤，可采用單輪順序多口放煤方式。多個放煤口同時順序單輪放煤方式可將放煤能力提高，而含矸率反而可能降低。實際操作中，經(jīng)常2～3個放煤口同時放煤，三個放煤工同時工作，第一個放煤工負(fù)責(zé)順序打開放煤口放煤，第二個放煤工負(fù)責(zé)中間支架的正常放煤，第三個放煤工負(fù)責(zé)在放煤中出現(xiàn)混矸時，關(guān)閉后面的放煤口。這種放煤方式當(dāng)頂煤強度不大、放煤流暢、煤流均勻時，可獲得較高的產(chǎn)量和較低的混矸率。雙放煤口同時放煤適用于煤層厚度小于8m的工作面；多口放煤滯后關(guān)閉放煤口的方式適用于8～10m的厚煤層。第四節(jié)放煤工藝特點2024/6/1402.多輪順序放煤

多輪順序放煤是將放頂煤工作面分成2～3段，每個段內(nèi)同時開啟相鄰兩個放煤口，每次放出1/3到1/2的頂煤，按順序循環(huán)放煤，將該段的頂煤全部放完，然后再進(jìn)行下一段的放煤，或者各段同時進(jìn)行。優(yōu)點：可減少煤中混矸，提高頂煤回收率。主要缺點：每個放煤口必須多次打開才能將頂煤放完，總的放煤速度較慢；每次放出頂煤的1/2或1/3，操作上難以掌握。對于煤層厚度大于10m的工作面采用多輪順序放煤，混矸率較低；頂煤太厚的工作面移架后中部頂煤冒落破碎情況一般較差，多輪放煤可使上部頂煤逐步松散，有利于放煤。第四節(jié)放煤工藝特點2024/6/1413.單輪間隔放煤單輪間隔放煤是指間隔一架或若干支架打開一個放煤口。每個放煤口一次放完，見矸關(guān)門。具體操作時，先順序放1、3、5…號支架的煤，相鄰兩架支架間將形成脊背高度較大，兩側(cè)對稱，暫放不出的脊背煤。放單號放煤口時，一般不混矸，放完全或部分單號支架后，在順序打開2、4、6…號支架放煤口，放出單號架之間的脊背煤。當(dāng)煤層厚度大于12m時，可采取間隔兩架或三架打開放煤口再放脊背煤的放煤方式。優(yōu)點：擴(kuò)大了放煤間隔，避免矸石竄入放煤口，減少混矸；頂煤放出率高于上述兩種放煤方式，工作面采出率接近90%；單輪間隔放煤可實現(xiàn)多口放煤，提高了工作面產(chǎn)量和加快了放煤速度，易于實現(xiàn)高產(chǎn)高效，是一種好的放煤方式。第四節(jié)放煤工藝特點2024/6/142單輪間隔放煤

第四節(jié)放煤工藝特點2024/6/143五、端頭放煤由于特種端頭支架架型很少，大多數(shù)放頂煤工作面用改進(jìn)過渡支架或正常放頂煤支架進(jìn)行端頭維護(hù)，再加上輸送機在端頭過渡槽的加高，支架放煤后過煤困難，因此只有在工作面兩端各留2～4架不放煤，增加了煤炭損失。隨著工作面輸送機和支架的不斷改進(jìn)，使端頭設(shè)備布置也不斷更新。目前解決端頭放煤的途徑主要有以下三種：加大巷道斷面尺寸，將工作面輸送機的機頭和機尾布置在巷道中，取消過渡支架；使用短機頭和短機尾工作面輸送機或側(cè)卸式工作面輸送機；采用帶有高位放煤口的端頭支架，實現(xiàn)端頭及兩巷放頂煤。第四節(jié)放煤工藝特點2024/6/144第五節(jié)采煤系統(tǒng)分析回采巷道布置于底分層內(nèi)，一般運輸巷、回風(fēng)巷和切眼沿煤層底板。瓦斯增多后沿煤層頂板多布置一條瓦斯排放巷或輔巷。輔巷—注水；放震動炮；沖淡CH4適用：高沼礦、煤硬，f>3一、回采巷道布置2024/6/145l

運煤

l運料l

通風(fēng)第五節(jié)采煤系統(tǒng)分析二、生產(chǎn)系統(tǒng)2024/6/1461、工作面長度

1）主要影響因素頂煤破碎頂煤放出

煤炭損失采場上覆巖層充分運動—有利于破煤。當(dāng)采面

80m時，頂煤不能充分破碎，放煤難。2、工作面連續(xù)推進(jìn)長度一般大于800

1000m，目前可達(dá)2000m以上。第五節(jié)采煤系統(tǒng)分析三、主要參數(shù)2024/6/1472）工作面長度確定原則：一個班內(nèi)要將頂煤放完一個班內(nèi)將頂煤放完為原則確定的工作面長度：式中：l—采面長度，m；n—同時放煤的支架數(shù)，n

3；

T—每班工作時間，min；

t—每架支架放煤所需時間，min；

B—支架寬，m；

—班工作時間利用率。

T、B、n—視為常數(shù)。第五節(jié)采煤系統(tǒng)分析2024/6/148國家規(guī)定：厚煤層采區(qū)采出率

75%。工作面外損失工作面內(nèi)損失因工藝損失占44%，區(qū)段煤柱損失占33%第五節(jié)采煤系統(tǒng)分析四、煤炭損失2024/6/149工作面內(nèi)損失：初采損失末采損失端頭損失工藝損失第五節(jié)采煤系統(tǒng)分析四、煤炭損失2024/6/150放頂煤采面收尾方法：

(1)為安全拆除設(shè)備，距停采線10

15m內(nèi)，鋪網(wǎng)、不放頂煤，以保持頂煤及頂板穩(wěn)定性。適用：頂煤較硬較穩(wěn)定條件。

(2)以8

10

的坡度，采面爬頂，停采線處頂板為巖層。三角煤損失適用：煤軟

第五節(jié)采煤系統(tǒng)分析2024/6/151鮑店礦，M=8.7m，煤f=3.1

3.9，采面推進(jìn)3.4m，頂煤冒落，推進(jìn)7.8m，直接頂垮落，步距減少了5.2m；回采率提高了0.31%。

在切頂巷兩幫內(nèi)打眼放炮，擴(kuò)大切頂效果采面推進(jìn)方向切頂巷第五節(jié)采煤系統(tǒng)分析2024/6/1521、煤體強度煤的f值越小，強度越低，頂煤起始活動點越遠(yuǎn)，頂煤受力時間越長，越有利于頂煤的放出。但煤太軟，給工作面端面維護(hù)造成困難。F值越大，支撐壓力峰值距煤壁越近，頂煤破壞過程短，其變形、位移越小。為使頂煤破碎，需要采用注水軟化等措施。一般認(rèn)為，煤的堅固性系數(shù)在3以下的煤層適合于放頂煤開采。第五節(jié)采煤系統(tǒng)分析五、頂煤冒放性的主要影響因素2024/6/1532、煤層頂?shù)装鍘r性直接頂板能隨采隨冒，頂煤放出后能及時充填滿放出空間，防止頂煤散落到采空區(qū)造成丟煤，減少頂煤放出損失。直接頂巖性以泥巖、頁巖、粉砂巖等中等穩(wěn)定巖性以下為好。老頂?shù)淖饔弥饕窍蛎罕谇胺絺鬟f支承壓力。巖性越好，傳遞支承壓力的能力越強，對頂煤破碎越有利，但來壓步距相對要加大，來壓強度加劇。綜合考慮老頂破煤作用與來壓強度，以中粗砂巖、細(xì)砂巖等中等穩(wěn)定巖性為好。堅硬頂板應(yīng)采取強制軟化頂板的措施。放頂煤開采，工作面工序較多，推進(jìn)速度慢。對松軟底板，支架底座易陷入底板，移架困難。放頂煤工作面支架對底板的比壓一般為1.5～3.0MPa。第五節(jié)采煤系統(tǒng)分析2024/6/1543、煤層高度與采放高度比對于緩傾斜厚煤層，放頂煤開采適應(yīng)的煤層厚度下限已經(jīng)到4～4.5米。研究表明：當(dāng)支架上部的頂煤厚度小于2m時，煤矸分界面難以控制，采用放頂煤應(yīng)有特殊措施。放頂煤開采的上限一般不應(yīng)大于12米，采放比不超過1：3。主要是頂煤太厚，上部煤層壓裂效果差，難以放出，影響回收率，同時加大了采空區(qū)發(fā)火的幾率。據(jù)測定，當(dāng)煤厚超過16m時，頂煤松散系數(shù)為1.0，即不松散，如果頂煤冒落性差，就不能隨采隨冒。頂煤破碎主要依靠支承壓力和支架反復(fù)支撐卸載作用來實現(xiàn)，頂煤太厚，上部頂煤破碎不充分，破碎塊度大不易放出。根據(jù)放頂煤開采實際頂煤留設(shè)厚度及對頂煤破碎機理的分析，適宜的采放高度比以1：（1.5~2）為好，頂煤強度較低時，適當(dāng)加大頂煤厚度仍具有較好的冒放性。第五節(jié)采煤系統(tǒng)分析2024/6/1554、節(jié)理裂隙發(fā)育程度頂煤的變形、移動，首先從頂煤內(nèi)裂隙的產(chǎn)生、發(fā)展開始。裂隙是控制頂煤破壞的內(nèi)在主導(dǎo)因素。煤體中節(jié)理裂隙發(fā)育大大降低了頂煤的整體強度。總的來講，裂隙發(fā)育程度高利于頂煤的再次破碎與冒落成均質(zhì)松散體。頂煤放出時具有明顯的規(guī)律性，回收率高。但裂隙發(fā)育超過一定限度后，由于頂煤過分松軟，架前、架間頂煤片幫、冒頂將影響放頂煤工作的正常進(jìn)行，降低了工效。第五節(jié)采煤系統(tǒng)分析2024/6/1565、夾石層厚度與夾石層強度夾石層對放頂煤的影響主要取決于夾石層的厚度、夾石層的強度和夾石層的層數(shù)。當(dāng)煤層中夾石層單層厚度大于300m