采煤方法与采煤工作面顶板控制.docx

采煤方法与采煤工作面顶板控制.docx

《采煤方法与采煤工作面顶板控制.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《采煤方法与采煤工作面顶板控制.docx（6页珍藏版）》请在冰点文库上搜索。

采煤方法与采煤工作面顶板控制

采煤方法与采煤工作面顶板控制

采煤方法：

采煤工艺与回采巷道布置及其在时间上、空间上的相互配合。

采煤方法实质上包括采煤系统和采煤工艺两大部分。

采煤系统是指采区巷道布置方式、掘进和采煤顺序的合理安排，以及由采区供电系统、通风系统、运输系统、排水系统等共同构成完整的采煤系统。

采煤工作面：

进行采煤作业的场所。

也叫回采工作面，简称采场或工作面。

煤壁：

直接进行休掘的煤层暴露面。

采高：

采煤工作面煤层被直接采出的厚度。

长壁工作面：

长度一般在50米以上的采煤工作面。

短壁工作面：

长度在50米以下的。

整层开采：

一次采出煤层全厚的开采方式。

采煤方法：

目前世界主要产煤国家使用的采煤方法，总的划分为壁式和柱式两大类。

采煤工艺：

采煤工作面各工序所用方法、设备及其在时间、空间上的相互配合。

也叫回采工艺。

目前普遍使用的采煤工艺有四种：

1、爆破采煤工艺2、普通机械化采煤工艺3、综合机械化采4、水力采煤工艺。

其中，综合机械化采煤是用机械方法破煤和装煤、输送机运煤和液压支架支护的采煤工艺。

采煤工艺由五个工序组成：

1、破煤2、装煤3、运煤4、支护5、采空区处理。

在全部垮落法控制顶板的工作面，采空区处理是回柱放顶工序。

炮采的优点：

适应性强，各种条件的采煤工作面均可适用；所需设备少，初期投资小。

其缺点有，回柱与放顶作业不安全，顶板事故多，产值及效率低，工人劳动强度大等。

综采的技术装备与特点：

综采在回采工艺过程中的破煤、装煤、运煤、支护、采空区处理等五大工序全部实现了机械化作业，是矿井生产的发展方向。

采用自移式支架及其附属设备来支护顶板，解决了支护与回柱放顶人式操作的问题，实现了支护与采空区处理的全部机械化。

从而使顶板事故大为减少，工作面的年产量可百万吨以上，最高可达300万吨左右。

液压支架是现代化矿井中采煤工作面最先进的支护设备。

垛式支架由前梁、顶梁、立柱、底座、操纵阀及推移千斤顶等部件组成。

自移式支架支护程序：

支撑顶板、推刮板输送机、降架、移架。

拉架后采空区的顶板自行垮落。

矿山压力与采煤工作面顶板控制：

矿山压力指的是存在于采掘空间围岩内的力。

简称矿压或地压。

当煤岩被采动以后，形成一定的空间，从而打破了原有的静止状态，煤岩体仙的原有应力被释放出来，作用于采动空间的四周，使之移动变形。

假若这种应力超过空间周边岩体的强度时，将出现空间的顶板下沉、断裂；底板鼓起及两侧突出等现象。

重力是产生矿山压力的根源之一，因而顶板向下移动的趋向较大，而且对支架产生压力，通常称顶板压力。

单体液压支柱的组成：

顶盖、活柱、油缸、三用阀和手把。

自然平等拱：

采掘空间上方岩层破坏后形成的相对稳定的拱形结构。

当煤岩体出现空间后，顶板失去支撑，如不加以支护就会下沉，产生裂隙变形。

随之裂隙不断扩大，顶板岩石呈块松动而垮落下来。

如果空间不再扩大，顶板岩石不再垮落量，就形成相对稳定的拱形状态。

矿山压力的采煤工作面有哪些显现：

1、顶板下沉，产生裂隙，发生局部冒落或大面积冒顶。

2、工作面内的支架变形、折断或使立柱插入底板岩石内。

3、在倾角较大的采煤工作面中，发生底板鼓起、滑动等现象。

4、工作面的煤壁片帮，滑落，或煤岩被压出来等现象。

采煤工作面控顶空间的支架一般承受的压力：

随着采煤工作面的推进，垮落的顶板岩石碎块充填采空区。

因破碎的岩块间有许多空隙，其体积膨胀，压实后增大5%~20%，所以能将较硬的基本顶托住或缓冲其压力，形成相对的稳定状态。

而工作面上部未垮落的岩层压力，向工作面煤壁前言转移。

因此，采煤工作面的控顶空间的支架在一般情况下，承受的只是顶板岩层悬伸部分所产生的压力。

为了将由此产生的压力减轻到最低限度，就必须及时地把采煤工作面作业空间以外的顶板及时放落下来。

直接顶的初次垮落：

采煤工作面由开切眼开始推进时，直接顶是完整的，随着工作面煤壁向前推进，采空区的直接顶悬露面积不断扩大，从而发生弯曲、下沉、离层直到垮落，即是直接顶初次垮落。

直接顶初次垮落是工作面开采后的第一次大范围岩层的垮落，矿山压力显现明显或显现剧烈，有时甚至会造成大面积支柱倾倒，工作面发生大面积冒顶事故。

直接顶在初次垮落以后的垮落中，工作面压力显现就不太明显了。

从开切眼煤壁到直接顶初次垮落时切顶线的距离，叫做直接顶初次垮落。

初次来压：

基本顶初次破断在采煤工作面引起的矿压显现。

基本顶由于岩层较厚而坚固，能维持很大的面积，一般不易垮落。

一旦垮落时，工作面矿压显现比较强烈或极为强烈。

从开切眼开始推进到基本顶初次来压后，随着采面的推进，基本顶每悬露一定距离后，就会发生一次断裂，并形成断距基本相同的来压现象叫周期来压，其距离叫周期来压步距。

有的工作面没有明显的基本顶，所以也就没有初次来压与周期来压的现象。

采煤工作面的顶板控制：

采煤工作面中工作空间支护和采空区处理工作的总称。

顶板控制方法有垮落法、充填法、缓慢下沉法及煤柱支撑法四种。

垮落法：

使采空区悬露顶板垮落乒充填采空区的岩层控制方法。

采煤工作面的最小控顶距：

采煤工作面从煤壁到末排支柱的顶梁后端或到放顶支柱之间的最小距离。

一般采煤工作面所需的工作空间，至少应包括机道、人行道和材料道等三个空间。

当采煤机割煤后，需要回柱放顶的距离叫做放顶距。

放顶距一般为割煤进度的1~2倍。

最小控顶距与放顶距之和叫最大控顶距。

再生顶板：

分层开采时上分层垮落矸石自然固结或人工胶结而形成的顶板。

它是通过压实和胶结两个过程形成的。

人工顶板：

分层开采时为阻挡上分层垮落矸石进入工作面空间而铺设的隔离层。

采煤工作面支护的目的：

保证工作面正常和安全地进行生产活动。

一般的讲它包含“支”和“护”两个方面，所谓“支”就是要求支柱或支架有一定的承载能力，能与工作面顶板压力相对平衡，并能防止来压时顶板沿煤壁切断。

所谓“护”则要求支架的架设能适应顶板破坏的特征，防止岩块掉落，以保证安全生产。

正悬臂梁支护悬臂梁在煤壁一侧，有利于机道顶板的维护，但由于悬臂梁在采空区一侧伸出不长，在回柱时易被矸石压埋，不易回收支柱。

倒悬臂梁支护悬臂方向在采空区一侧，末排支柱有悬梁伸出，回柱工人操作时，安全条件好，另外支柱也不易被压埋容易回收，但采空区的悬梁容易被压弯或折断。

支柱的迎山角：

在有倾角的采煤工作面内架设支柱时，立柱与顶底板法线方向上偏离一个角度。

支柱迎山角的作用是使支柱稳固地支撑顶板，以免顶板来压时支柱被推倒。

打柱时掌握迎山角的大小要根据工作面倾角而定，迎山角的角度一般是工作面倾角的1/6~1/8，最大值不得超过8°，打支柱不能过大，也不能过小。

迎山角过大时叫“过山”；没有迎山叫“退山”。

无论“过山”或“退山”的支柱对顶板的支撑效果都不好，顶板来压时容易发生倒柱。

工作面使用注液枪时同时使用的不得超过3把。

底板岩石较软，支柱容易扎底，降低支柱支撑顶板的效果，为防止支柱扎底一般采取的措施是：

使用柱靴（俗称穿鞋）增大支柱底座的面积，降低支柱对底板的比压值，可以解决支扎底的问题。

木垛是用木堆积而成，一般木垛打成方形，多用于顶板破碎压力较大的地段进行支护。

托棚一般由金属或木柱与木梁组成的一梁三柱，并与煤壁平行。

它多用于无密集放顶的工作面，支撑原有支架，防止采空区冒落的矸石推倒基本支架。

戗柱是由金属柱或木柱与顶帽组成的一柱一帽式斜柱。

加强工作面端头支护：

因为采煤工作面上下端头连接回风巷与运输巷，控顶面积大，同时在移动刮板输送机机头机尾时，撤柱、支柱反复支撑，使顶板下沉、破碎，因而两端头冒顶事故较多，所以必须加强支护、特殊管理。

用1.2米铰接顶梁或金属长梁（一般用11#工字钢或π型钢做的长梁）与单体柱组成的悬臂梁式的特殊支护。

运输巷（或风巷）也用金属梁超前支护，托住巷道原有支架。

另一种端头支护形式多用于普采工作面，在上下机头的安全出口处用11#矿用工字钢做长梁，与单体液压支柱组成迈步前移的抬棚支护端头的顶板。

每架抬棚用3~4根液压支柱，两架为一组。

一般用三组六架或四组八架抬棚每组抬棚迈步式交替前移。

其特点是，在前移抬棚时是在另一架抬棚支护下作业，并能做到及时支护顶板，不但能保证端头的安全，还能保证支护作业的安全。

这种端头支护式方式，也可以用于人工顶板下分层工作面。

片帮：

采煤工作面的煤壁，在矿山压力作用下，发生自然塌落的现象。

工作面采高越大或煤层节理发达就越容易片帮，薄煤层和煤质坚硬的工作面就不容易发生片帮的现象。

工作面片帮后，使顶板悬露面积加大，顶板会随之大量下沉，容易引起冒顶事故。

同时，片帮下滑的煤炭倒塌时也能碰伤人员，造成人身伤亡事故。

冒顶：

采煤工作面的支架不能控制住顶板时，顶板岩石发生垮落的事故叫冒顶。

其种类，按一次冒顶范围及面积大小，一般可局部冒顶和大面积冒顶事故两大类。

我国煤矿顶板事故死亡人数约占各类事故总死亡人数的40%左右，其中80%发生在采煤工作面内。

冒顶事故发生的原因：

其根本原因在于开采过程中矿山压力的活动所造成的。

但从冒顶事故发生的情况来分析，有属于对客观规律认识不足，没有采取有效控制方法造成，而更多的是由于工作中的缺点和错误所造成。

归纳起来有以下几方面主要原因：

1、思想认识不足，工作麻痹大意是发生冒顶事故的思想根源。

2、地质构造不清，顶板压力显现规律不明是发生冒顶事故的重要因素。

3、支护规格质量不符合质量标准要求，是引起冒顶事故常见因素。

4、违章指挥，违章作业，是发生冒顶事故的直接原因。

采煤工作面在冒顶事故发生前，都有或多或少的预兆，及时掌握和发现预兆，对预防冒顶事故的发生极为重要，其预兆主要表现：

1、顶压急剧增大，支柱下缩或发生断梁折柱并发出响声，顶板岩层下沉或断裂。

2、顶板掉渣，掉渣越多说明顶板压力越大。

3、片帮增多，煤壁受压后变得板软而片落。

4、顶板裂缝增多而加大加深。

5、顶板离层敲打时必出空声。

6、漏顶，大冒顶前破碎的顶板岩石从支架梁漏出，使支架悬空。

7、瓦斯涌出量明显增大。

8、顶板淋水，有明显的增多等。

当发生冒顶事故后，一般的处理方法是：

1、首先弄清冒顶部位，顶板压力是否已经稳定，冒落高度和冒顶范围大小，冒落矸石的块度等情况。

2、检查未冒落区的支架状态，加强其支护密度与强度，避免冒落区的扩大。

3、检查输送机是否正常运转，如果被压埋应将其断开，铺设临时机尾恢复运输，处理冒落攻的矸石。

4、冒顶区范围较小时，可在支架上方打木垛刹顶，清除矸石后恢复生产。

5、如果是较大范围的切顶，则可用劈帮或重新掘进开切眼铺设刮板输送机恢复生产。

冒顶区的设备另由专人清理回收。

预防大冒顶的措施：

1、采面要有相当的支护护密度，有效的控制住顶板。

对采空区的悬顶采取措施强制放顶。

2、掌握顶板周期来压规律，在来压前加强支护，适当加大支护密度则防止来压时冒顶。

3、加快工作面推进度，减缓顶板下沉速度与下沉量，保持顶板完整性。

4、失效的支柱及时更换，各种原因发生的倒柱及时扶正，并刹好帮顶。

预防局部冒顶的措施：

1、支护方式必须和顶板岩石性质相适应。

如不稳定的破碎顶板就不能用点柱支护，必须采用支架支护，顶板刹严背实，是防止局部冒顶的重要措施之一。

2、采煤机割煤后及时挂梁或打临时支柱。

3、工作面的上下端头要有特殊支护。

4、防止放炮崩倒支架或点柱。

5、做好回柱放顶工作，采空区不准有顶柱或悬顶。

6、加强工程质量管理，不准存在不合格品。

7、坚持正规循环作业，加快工作面推进速度，对改善顶板状况，防止冒顶事故有着很重要意义。

8、认真执行各种规章制度，如敲帮问顶、质量验收、交接班制度以及岗位责任制。