提出特厚煤层大采高综放开采的采煤方法、放煤工艺、支架合理架型、设备生产能力、工作面煤壁片帮综合防治措施、提高大采高综放工作面回收率的技术途径、大采高综放开采可行性评价指标（煤层厚度、顶煤冒放性、煤壁稳定性、顶板来压强度），进而形成全套的大采高综放开采工艺技术。采煤方法为割煤高度４．２～４．８米；工作面长度为２００～２８０米；采煤机截深为０．８～１米。通过加大割煤高度，增大了割煤量４３％，缩短了放煤时间９％，相对减小了放煤量９％，可提高资源回收率５％，降低了采放比到１∶３以下，可实现工作面采放相对的均衡生产。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于煤炭开采技术。
技术介绍
我国厚煤层可采储量约占全国可采储量的43%，每年地下开采的厚煤层煤炭产量 约占全国煤炭产量的40% 50%，因此，厚煤层实现安全、高效、高回收率开采对我国煤炭 工业的发展具有重要影响。自20世纪80年代开始，我国对厚煤层机械化采煤方法进行了 大量的试验研究，逐步形成了中国厚煤层开采技术体系，主要采煤方法有分层综采、大采高 综采和综放开采。1、分层综采是将厚煤层划分为若干个中等厚度(2.0 3. Om)的分层，依次对各分 层进行长壁综采。分层开采是成熟的技术，但是生产工序复杂、巷道掘进工程量大、顶板管 理困难，对于易于发火的煤层反复揭露后更易发火，开采成本较高，工作面产量较低，目前 这种采煤方法已基本被淘汰。2、大采高综采是将3. 5 6. Om厚煤层一次采出的综合机械化长壁采煤法。目前 国内采用进口装备的大采高综采工作面年产量最高已达1000万t以上，最高月产已突破 100万t。采用全套国产装备的大采高综采工作面年产量也达到了 600万t，大采高综采已 成为3. 5 6. Om煤层实现安全、高效开采的主要途径。但这种采法割煤高度大，煤壁片帮 愈严重，且对煤层赋存条件、设备可靠性和稳定性要求高，目前大采高综采工作面最大采高 为6. Om,6. Om以上的煤层一般均采用综放开采方式。3、综放开采是在特厚煤层中沿煤层底板布置长壁工作面，在工作面进行机采的同 时，利用矿山压力的作用或辅以人工松动方法，将工作面支架上方的顶煤破碎，从支架放煤 口放落，由后部刮板输送机运出工作面的特厚煤层开采方法。综放开采具备产量高、工效 高、掘进工程量低、生产成本低等突出优点，得到了大面积的推广。经过国家“九五”、“十五” 技术攻关，我国综放开采技术已达到世界领先水平，出现了潞安、兖州、阳泉、大同等以综放 开采为主的大型高产高效矿区，目前国产装备条件下综放队年产量已超过600万t。综放开 采已经成为厚煤层矿区实现高产高效的主要途径。与大采高综采相比，目前我国综放工作面最大割煤高度偏低，最大割煤高度仅为 3. 5m。受割煤高度的限制，综放工作面装备能力与大采高综采工作面相比具有明显的差距； 另外对于特厚煤层，单位时间内开采强度加大，绝对瓦斯涌出量大，加之采高小，通风断面 小，常常引起工作面瓦斯超限，严重制约综放工作面安全高效开采，对于特厚煤层，采放比 例失衡严重，不利于高产。
技术实现思路
本专利技术的目的是借鉴大采高综采技术和综放开采技术的特点，提出特厚煤层大采 高综放开采的采煤方法，以解决特厚煤层开采中所存在的采放比例失衡严重、工作面瓦斯 超限、工作面压架等技术难题，进一步提高我国这类煤层综放开采的技术水平。这种采煤方法可简单定义为工作面割煤高度为3. 5 5. Om的综放开采。技术难题1 采放比例失衡严重。原对于14 20米厚的特厚煤层，最大采高3. 5 米左右，采放比1 3 1 5，通过本专利技术将采高从3. 5米左右提高到4. 5 5m，将采放 比降低到1 3，解决采放比超标问题。技术难题2 工作面瓦斯超限。本专利技术将采高从3. 0 3. 5米增大到4. 5 5. 0 米，通风断面从17. 6 20. 5米2增大到26. 5 29. 4米2，可以将瓦斯浓度从1 %以上降低 到0. 3 0. 7%，解决工作面瓦斯超限问题。技术难题3 工作面顶板来压压坏支架。原支架支护强度较低，一般1.05 1. 24MPa，会带来工作面压架问题，本专利技术ZF15000/28/52支架加大了支护强度到1. 4IMPa, 会极大改善或消除压架难题。本专利技术的技术方案(1)工作面参数优化与工艺研究工作面参数指工作面割煤高度、长度、截深等。工艺主要指放煤工艺。工作面参数优化方法运用FLAC3d进行工作面不同参数(割煤高度、长度、截深等)的宏观力学计算，研 究不同参数条件下矿压显现规律、顶煤的冒放性，从而确定合理的工作面参数。运用3DEC模拟计算工作面不同割煤高度时煤壁与端面稳定性，采用物理模拟与 PFC3d数值模拟方法研究不同采放比的散体顶煤放出规律，从而得出大采高综放工作面合理 割煤高度。合理割煤高度为4. 2 4. 8米；工作面长度为200 280米；采煤机截深为0. 8 1米。工作面工艺优化方法采用物理模拟和数值模拟计算，研究不同放煤工艺(放煤步距、放煤方式)等条件 下的顶煤冒放规律，从而确定合理的放煤工艺。合理的放煤工艺为放煤步距是一采一放；放煤方式是2人2轮顺序放煤。进行工业性试验，采用现场实测方法验证工作面参数和综放工艺的合理性，并进 一步进行工作面参数和综放工艺优化研究。(2)设备选型配套方法采用理论分析，研究大采高综放支架合理架型；根据支架与围岩相互作用原理，采 用FLAC3d进行支架工作阻力计算，并结合理论分析，建立支架支护阻力与岩层结构相对应 的计算力学模型。大同特厚煤层大采高综放支架合理架型为四柱支撑掩护式，支架最大支撑高度达 到5.2米，为目前世界最高的放顶煤支架，支架合理工作阻力为14500 16500KN。支架采 用恒阻抗冲击立柱，并采用新型双四连杆中通式大空间放顶煤支架稳定机构，前后连杆间 保持了宽敞的行人空间，方便人员安全通过和对后部放煤的观测和控制。采用实测与回归统计方法，建立一套工作面主要设备(前后刮板输送机、采煤机、 转载机、破碎机、顺槽皮带运输机等)生产能力和设备参数的科学计算方法，为大采高综放 工作面设备选型提供依据。设备生产能力为采煤机2000t/h，前运输机2500t/h，后运输机3000t/h，转载机 3500t/h,破碎机4250t/h，胶带运输机3500t/h。设备参数(功率)为采煤机1915KW，前运输机2X855KW，后运输机2X1000KW， 转载机450KW，破碎机400KW，胶带运输机3X500KW。供电电压均选用3300V。(3)工业性试验①顶煤、顶板活动规律研究在工作面掘进专门的观测巷，用钻机钻孔安装顶煤顶板运移轨迹跟踪检波器，采 用顶煤顶板运移轨迹跟踪仪对顶煤顶板进行三维运动实测，研究顶煤顶板时空运移规律 (水平位移、垂直位移、倾向位移以及随时间变化的运移规律)。采用微震监测定位系统实时监测采场覆岩破裂，研究动态破坏特征，实现对顶板 破裂位置的预测预报。②矿压观测现场观测工作面支架阻力的变化过程情况、支架活柱下缩量、工作面及两巷顶底 板移近量、端面顶板情况、片帮情况等。③工艺观测现场观测不同的放煤工艺(一刀一放、两刀一放等)对顶煤回收率的影响。④片帮防治方法对煤壁片帮规律进行数值模拟研究。主要内容为1)不同推进度时采场围岩力学特征及煤壁片帮规律，确定合适的推进速度。2)不同端面距时采场围岩力学特征及煤壁片帮规律，确定合理的端面距。研究大采高综放工作面顶板控制技术和煤壁片帮防治技术。采用现场实测方法，对煤壁片帮深度、面积等进行观测。提出大采高综放工作面煤壁片帮综合防治措施，完善煤壁片帮机理理论及煤壁片 帮防治技术。1)推进速度以大于5 6米/天为宜，减少煤壁暴露时间，以降低煤壁片帮程度。2)严格控制端面距在300mm之内，及时伸出前梁，打出护帮板，必要时超前拉架。 拉架工要求追机拉架，拉架滞后机组上滚筒3-5个架。3)严格工程质量。工作本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种综放开采的采煤方法，其工艺流程包括：割煤、移架、移前部输送机、放顶煤、移后部输送机、采取一刀一放的作业方式，其特征在于：提出特厚煤层大采高综放开采的采煤方法、放煤工艺、支架合理架型、设备生产能力、工作面煤壁片帮综合防治措施防治技术、提高大采高综放工作面回收率的技术途径、大采高综放开采可行性评价指标为煤层厚度、顶煤冒放性、煤壁稳定性、顶板来压强度；形成全套的大采高综放开采工艺技术。
【技术特征摘要】
一种综放开采的采煤方法，其工艺流程包括割煤、移架、移前部输送机、放顶煤、移后部输送机、采取一刀一放的作业方式，其特征在于提出特厚煤层大采高综放开采的采煤方法、放煤工艺、支架合理架型、设备生产能力、工作面煤壁片帮综合防治措施防治技术、提高大采高综放工作面回收率的技术途径、大采高综放开采可行性评价指标为煤层厚度、顶煤冒放性、煤壁稳定性、顶板来压强度；形成全套的大采高综放开采工艺技术。2.根据权利要求1所述的综放开采的采煤方法，其特征在于特厚煤层大采高综放开采 的采煤方法为割煤高度为4. 2 4. 8米；工作面长度为200 280米；采煤机截深为0. 8 1米。3.根据权利要求1所述的综放开采的采煤方法，其特征在于放煤工艺为放煤步距是 一采一放；放煤方式是2人2轮顺序放煤。4.根据权利要求1所述的综放开采的采煤方法，其特征在于特厚煤层大采高综放支架 合理架型为四柱支撑掩护式，支架最大支撑高度达到5. 2米，支架合理工作阻力为14500 16500KN ；支架采用恒阻抗冲击立柱，并采用新型双四连杆中通式大空间放顶煤支架稳定机 构，前后连杆间保持了宽敞的行人空间，方便人员安全通过和对后部放煤的观测和控制。5.根据权利要求1所述的综放开采的采煤方法，其特征在于设备生产能力为采煤 机2000t/h，前运输机2500t/h，后运输机3000t/h，转载机3500t/h...
【专利技术属性】
技术研发人员：于斌，吴永平，宋金旺，吴兴利，刘锦荣，赵军，
申请(专利权)人：大同煤矿集团有限责任公司，
类型：发明
国别省市：14[中国|山西]
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