綜合機械化采煤工藝培訓課件（400頁）.ppt

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1、本書目錄,一：綜采工作面的生產準備（重點）二：綜采工作面的礦壓顯現及監測三：綜采工作面的采煤工藝（重點）四：綜采工作面的頂板管理（重點）五：綜采工作面的生產事故預防與處理六：特殊地質條件下的綜采技術七：綜采工作面的撤除與搬遷（重點）八：綜采工作面的瓦斯與煤塵治理的綜合治理（重點）九：綜采工作面的生產管理,模塊一綜采工作面的生產準備,返回,第一節采煤工作面生產組織管理,一、采煤工作面的循環作業采煤工作面的“循環”就是完成工作面落煤、裝煤、運煤、支護和放頂（或放頂煤）等工序的全過程，并且周而復始地進行下去。,第一節采煤工作面生產組織管理,(一)循環方式循環方式是循環進度和晝夜循環次數的組合。1、循

2、環進度2、晝夜循環次數3、正規循環作業4、正規循環率月正規循環率=,第一節采煤工作面生產組織管理,(二)作業方式作業方式是采煤工作面在一晝夜內生產班與準備班的相互配合關系。1、兩采一準作業形式2、邊采邊準作業形式3、兩班半采煤半班準備作業形式4、三采一準作業方式5、四班交叉三采一準作業方式,第一節采煤工作面生產組織管理,(三)工序安排1、安排工序時應注意問題2、工序流線圖如下圖所示,第一節采煤工作面生產組織管理,(四)勞動組織1、追機作業2、分段作業3、分段接接力追機作業4、分段綜合作業,第一節采煤工作面生產組織管理,二、采煤工作面循環作業圖表（一）循環作業圖表10-1采煤工面循環作業圖常用符

3、號,第一節采煤工作面生產組織管理綜采工作面循環作業圖,第一節采煤工作面生產組織管理,（二）勞動組織表勞動組織表是根據工作面的作業形式與循環作業各工種工作量和企業勞動定額規定，計算確定各工種所需定員數目，列表表示工作面個工作班不同工種應出勤人數、工時、各班及工作面所配備人員總數。（三）技術經濟指標表1、采煤工作面技術條件2、采煤工作面地質條件3、循環作業組織概況4、主要技術經濟指標,第一節采煤工作面生產組織管理,（四）工作面布置圖工作面布置圖是按一定的比例繪制工作面正常生產時支護設備布置的基本情況，利用斷面圖反映采煤工作面最大控頂距和最小控頂距斷面特征的圖件，是進行工作面風量分配、風速計算的基礎

4、。（五）采煤工作面循環圖表編制示例,第二節采煤工作面技術管理,一、采煤工作面作業規程（一）采煤工作面作業規程主要內容1、工作面基本概況2、工作面的地質狀況（1）煤層性質（2）圍巖性質（3）地質構造特征（4）瓦斯、煤塵及煤炭自然發生狀況（5）水文地質狀況（6）工作面煤炭儲量,第二節采煤工作面技術管理,3、采煤方法（1）工作面的巷道布置系統圖（2）采煤工藝設計4、工作面主要生產系統5、工作面的循環圖表6、安全管理制度7、安全技術措施8、災害事故防治措施9、煤質管理措施,第二節采煤工作面技術管理,(二)作業規程編審步驟1、收集整理資料編制作業規程初稿2、集體研討定稿3、作業規程審批4、作業規程的貫徹

5、落實5、作業規程的修改與補充措施,第二節采煤工作面技術管理,(三)編制作業規程注意事項1、編制作業規程必須符合工作面的基本條件，切實可行。2、作業規程要文字簡明易懂，圖表清晰準確，計算規范無誤，措施齊全可行。3、嚴格按煤礦安全規程的有關規定和設計規范的有關要求。4、選擇合理的作業形式和勞動組織方式，各項指標要具有一定的先進性，使工作面的生產技術管理達到先進水平。,第二節采煤工作面技術管理,二、技術操作規程1、一般規定2、操作前準備與檢查3、操作及注意事項4、收尾工作,作業,1、說明采煤工作面循環、正規循環作業和正規循環率的概念，正規循環率如何規定？2、何謂采煤工作面的作業形式？作業形式主要有哪

6、些？說明各作業形式的主要特點。3、何謂采煤工作面的勞動組織？說明勞動組織的主要方式和特點。4、試繪制綜采工作面循環作業圖？工作面長度160m，采用三采一準作業形式，雙向割煤，每班進3個循環。,第三節采煤工作面質量管理,一、產品質量管理(灰分、水分、含矸率、塊煤率)1、采區及工作面設計時要有完善的排矸系統，實現煤矸的分采分運2、編制作業規程時，應制定合理的煤質管理措施。3、健全煤炭質量管理機制，定期對煤炭質量管理工作進行考核，確保煤炭產品質量，提高煤礦的經濟效益。,第三節采煤工作面質量管理,二、安全工程質量管理(一)采煤工作面安全工程質量管理標準1、質量管理工作；2、頂板管理；3、工作面支護；4

7、、安全出口與端口支架；5、回柱放頂；6、煤壁機道；7、兩巷與文明生產；8、假頂和煤炭回收；9、機電設備；10、安全管理,第三節采煤工作面質量管理,考核評比結果優良品：十大項中前五項最低得分不低于本項總分的90%，后五項不低于本項總分的80%。合格品：十大項中前五項最低得分在本項的70%90%，后五項最低得分不低于本項總分的60%。不及格品：十大項中前五項最低得分在本項總分70%及以下，后五項最低得分在本項總分60%以下。,第三節采煤工作面質量管理,(二)加強工作面安全工程質量管理措施1、提高職工工程質量管理意識2、健全工作面工程質量管理體系3、保證工作面物料儲備4、嚴格質量事故追究制度5、采取

8、激勵機制搞好工作面的工程質量,第四節采煤工作面安全管理,一、加強職工安全管理意識二、健全安全管理體制三、加強工作面工程質量管理四、嚴格執行安全管理制度五、采用先進的安全技術設備,第四節采煤工作面安全管理,六、健全完善安全技術措施1、災害事故防治措施（1）瓦斯防治措施（2）煤塵防治措施（3）火災防治措施（4）水災防治措施（5）頂板事故防治措施,第四節采煤工作面安全管理,2、生產過程中的各項安全技術措施（1）工作面初采安全技術措施（2）工作面周期來壓防治措施（3）工作面支架移設的安全措施（4）采煤機割煤時的安全措施（5）特殊條件開采安全技術措施,第四節采煤工作面安全管理,3、機械電器設備安全使用管

9、理措施（1）液壓泵站安全操作措施（2）工作面絞車使用、移設安全管理措施（3）礦車輔助運輸的安全措施（4）電器設備檢查維修安全管理措施,第四節采煤工作面安全管理,4、其他安全技術措施（1）嚴禁五種人（請假準備回家或剛從老家回來的人、沒有經過專業技術培訓的人、身體有病的人、情緒不正常的人、酗酒的人）下井。（2）嚴格執行“四不生產”（工作地點不安全不生產、事故隱患不排除不生產、整改措施不落實不生產、工程質量不達標不生產）規定。,作業,1、采煤工作面安全工程質量考核評比標準考核內容主要有哪幾大項？考核等級如何劃分？2、如何加強采煤工作面產品質量管理？3、采煤工作面安全管理的主要措施有哪些？,本書目錄,

10、模塊一：綜采工作面的生產準備（重點）模塊二：綜采工作面的礦壓顯現及監測模塊三：綜采工作面的采煤工藝（重點）模塊四：綜采工作面的頂板管理（重點）模塊五：綜采工作面的生產事故預防與處理模塊六：特殊地質條件下的綜采技術模塊七：綜采工作面的撤除與搬遷（重點）模塊八：綜采工作面的瓦斯與煤塵治理的綜合治理（重點）模塊九：綜采工作面的生產管理,課程引入,1、采煤方法有哪些？2、采煤工作面有哪些采煤工藝？3、什么是綜采工藝？4、綜采工藝的特點是什么？5、綜采工藝有哪些配套設備？,相關概念：回采工作在采煤工作面內，為采取煤炭所進行的各項工作。五大工序：破煤、裝煤、運煤、支護和采空區處理。采煤工藝在采煤工作面內，

11、按照一定順序完成各項工序的方法及其配合。采煤系統回采巷道的掘進和回采工作之間在時間上的配合以及在空間上的相互位置關系。采煤方法是采煤系統與采煤工藝的綜合及其在時間和空間上的配合。兩者之間相互影響相互制約。,采煤方法分類,采煤方法分為：露天開采和井工開采。井工開采可分為：柱式體系和壁式體系兩種。壁式體系采煤法壁式體系采煤法一般以長壁工作面采煤為主要特征，是目前我國應用最普遍的一種采煤方法，其產量約占到國有重點煤礦產量的95%以上。,采煤方法分類,壁式采煤法的特點：工作面的兩端至少各布置一條回采巷道，用于通風和運輸。工作面長度一般80-250米。隨著工作面的推進及時處理采空區，一般采取全部垮落法管

12、理頂板工作面通風狀況良好。,壁式體系采煤法的類型按采煤工藝分類：爆破采煤法、普通機械化采煤法、綜合機械化采煤法按采空區處理方法分:全部垮落采煤法、煤柱支撐(刀柱)采煤法、充填采煤法按工作面布置和推進方向分:走向長壁采煤法、傾斜長壁采煤法（俯斜，仰斜）,采煤方法分類,柱式體系采煤法柱式體系采煤法又稱為短壁體系采煤法，是以房、柱間隔采煤為主要特征，常見的有巷柱式、房式、房柱式采煤法?，F代短壁機械化開采技術的成功應用，逐漸引起大家的關注。,采煤方法分類,采煤方法分類,柱式采煤法的特點：工作面長度較短，一般10-30m,工作面數目較多。需要開掘大量的巷道，掘進率高。一般沒有處理采空區工序。工作面通風條

13、件較差，采出率低。,水平分層,2、采煤工作面有哪些采煤工藝？炮采工藝普通機械化采煤工藝高檔普通機械化采煤工藝綜合機械化采煤工藝,三種采煤工藝：爆破采煤工藝方式解放后至60年代初為主普通機械化采煤工藝方式60年代初至70年代中期為主綜合機械化采煤工藝方式70年代中期以后為主,長壁采煤法的采煤工藝,長壁采煤工作面的工藝方式：炮采：爆破落煤、人工裝煤、機械化運煤、單體支架支護。普采：采煤機落煤裝煤、機械化運煤、單體支架支護。綜采：破、裝、運、支、處等主要工序全部采用機械化連續作業。,炮采工藝,一、爆破落煤爆破落煤由打眼、裝藥、填炮泥、聯炮線及放炮等工序組成。炮眼布置：單排眼雙排眼三排眼二、裝煤與運煤

14、1）、爆破裝煤：爆破后刮板輸送機貼近煤壁，利于裝煤。2）、人工裝煤：人工攉煤。3）、機械裝煤：在輸送機煤壁側裝有鏟煤板。,炮眼布置圖a單排眼b對眼c三角眼d三花眼e五花眼,炮采工藝,炮采工藝,三、工作面支護主要采用金屬支柱和鉸接頂梁支護，單體液壓支柱。主要有兩種：正懸臂齊梁直線柱（圖a）和正懸臂錯梁三角柱（圖b）,普采工藝,工藝過程：采煤機破煤裝煤刮板輸送機運煤單體支柱加金屬頂梁支護破煤和運煤滾筒采煤機：單滾筒、雙滾筒采煤機結構：截割部、牽引部、動力部、輔助裝置牽引方式：機械牽引、液壓牽引、電牽引（傳動）鋼絲繩、有鏈牽引、無鏈牽引（行走）,普采工藝,采煤機割煤方式：單向割煤，往返進一刀；雙向割

15、煤，往返進兩刀；“”字形割煤、往返一刀,普采工藝,工作面運煤：一般采用刮板輸送機運煤。每隔6m設一個液壓千斤頂，機頭機尾各3個。彎曲段長度15m。,普采工藝,工作面支護：支架布置方式：帶帽點柱、單體液壓支柱或磨擦式金屬支柱與鉸接頂梁組成的懸臂支架。按懸臂頂梁與支柱的關系分為正懸梁和倒懸梁兩種；按梁的排列特點分為齊梁式和錯梁式兩種，為了行人和工人作業方便，工作面支柱一般排成直線狀。,普采工藝,單體支架正懸臂與倒懸臂布置,支架齊梁式和錯梁式布置,普采工藝,控頂距：當工作面推進一次或二次之后，工作空間達到允許的最大寬度，即最大控頂距。及時回柱放頂，使工作空間只保留回采工作所需要的最小寬度，即最小控頂

16、距。最大控頂距與最小控頂距之差即為放頂步距。,普采工藝,采空區處理：全部垮落法全部充填法局部充填法緩慢下沉法煤柱支撐法,綜采工藝：長壁工作面用雙滾筒采煤機割煤、裝煤，用可彎曲刮板輸送機運煤，自移式液壓支架支護并控制頂板的采煤工藝方式。,二、綜采工藝及裝備配套,1采煤機；2刮板輸送機；3液壓支架；4下端頭支架；5上端頭支架；6轉載機；7膠帶輸送機；8配電箱；9移動變電站；10設備列車；11泵站；12噴霧泵站；13絞車；14集中控制臺,設備及布置,綜采工藝,綜采歷史：自1974年從國外引進50套綜采設備和78年引進的100套綜采設備開始，至今已有30多年的歷史。發展經歷：經過了摸索起步、引進提高、

17、仿制創新、國產與引進并重四個階段。,綜采工藝,綜采產量：七十年代綜采面大致為20萬噸/年-面左右八十年代綜采面大致為100萬噸/年-面左右2005年兗州東灘礦綜采面生產了753萬噸/年-面2005年神東上灣礦綜采面生產了1145萬噸/年-面（神東礦區目前有4個超千萬噸的綜采面，實現了一井、一面、安全、高效的生產目標。）,綜采工藝,綜采現狀：2006年底全國有高產高效礦井197個共產煤6.352億噸（占全國當年煤炭產量29%）平均產煤331萬噸/礦。2006年底全國有442個綜采面（占全國2.5萬個工作面1.8）2006年底全國有363個普采面（占全國2.5萬個工作面1.5）,綜采工藝,綜采參數

18、：綜采面長150m400m采煤機最大功率達2000kW，刮板輸送機最大功率達3*1000kW，液壓支架一般20t/架。工藝過程：采煤機破煤裝煤刮板輸送機運煤液壓支架支護頂板,58,綜采工作面主要設備,液壓支架雙滾筒采煤機刮板運輸機橋式轉載機膠帶輸送機,綜采工藝,采煤機的割煤方式：往返一次割兩刀、往返一次割一刀液壓支架類型：支撐式支架、掩護式支架、支撐掩護式支架液壓支架的移架方式單架依次順序式；分組間隔交錯式；成組整體依次順序式。,綜采工藝,綜采工作面工序配合方式：綜采面主要工序有三個：割煤、移架、推移輸送機，按照不同順序有兩種配合方式，即及時支護方式和滯后支護方式。,綜采相對于炮采、普采而言，

19、具有以下特點：1、機械化程度高，工人勞動強度大大降低。2、生產能力大。企業效益增加。3、頂板支護效果好，安全系數高。因此，目前新建礦井在條件允許下，盡量采用綜采工藝。,本節重點：1、讀懂礦井巷道布置圖2、理解礦井主要生產系統,模塊一綜采工作面的生產準備,利用自然條件作為井田邊界劃分井田,煤田劃分為井田,井田邊界劃分方法1垂直劃分；2水平劃分；3以斷層為界,煤田劃分為井田,井田內再劃分井田劃分為階段和水平,井田內再劃分階段劃分為采區,井田內再劃分,1主井；2副井；3井底車場；4階段運輸大巷；5階段回風大巷；6回風井；7運輸上山；8軌道上山；9區段運輸平巷；10區段回風平巷；11采煤工作面圖1-1

20、礦井巷道立體示意圖,1主井；2副井；3井底車場；4主要石門；5階段運輸大巷；6回風井；7回風石門；8回風大巷；9采區運輸石門；10采區下部材料車場；11上、中部車場甩車道；12行人進風斜巷；13采區煤倉；14運輸上山；15軌道上山；16上山絞車房；17采區回風石門；18采區上部車場；19采區中部車場；20區段運輸平巷；21下區段回風平巷；22聯絡巷；23區段回風平巷；24開切眼；25采煤工作面圖1-2井下生產系統示意圖,巷道分類,1按巷道所處空間位置和形狀分類垂直巷道立井：是指有直接通達地面出口的垂直巷道。立井一般位于井田中部，擔負全礦煤炭提升任務稱為主立井，擔負人員升降和材料、設備、矸石等輔

21、助提升任務的為副立井。暗立井：是指沒有直接通達地面出口的立井，裝有提升設備，有主、副暗立井之分。溜井：是指擔負自上而下溜放煤炭任務的暗井。,傾斜巷道斜井：是指有直接出口通達地面的傾斜巷道。擔負全礦井下煤炭提升任務的斜井稱為主斜井。只擔負礦井通風、行人、運料等輔助提升任務的斜井稱為副斜井。暗斜井：是指沒有直接通達地面的出口、用作相鄰的上下水平聯系的傾斜巷道，其任務是將下部水平的煤炭運到上部水平，將上部水平的材料、設備等運到下部水平。上山：是指服務于一個采區(或盤區)的傾斜巷道，也稱采(盤)區上山。上山用于開采其開采水平以上的煤層。按上山的用途和裝備可分為運輸上山、軌道上山、通風上山和人行上山等。

22、運輸上山內的煤炭運輸方向為由上向下運到水平大巷。下山：是指由運輸大巷向下，沿煤巖層開掘的為一個采區(或盤區)服務的傾斜巷道，也稱采(盤)區下山。按其用途和裝備分為運輸下山、軌道下山、通風下山和人行下山。,水平巷道平硐：是指有出口直接通到地面的水平巷道。一般以一條主平硐擔負全礦運煤、出矸、運材料設備、進風、排水、供電和行人等任務。專作通風用的平硐稱為通風平硐。石門：是指與煤層走向正交或斜交的水平巖石巷道。服務于全階段、一個采區、一個區段的石門，分別稱為階段石門、采區石門、區段石門。用作運輸的石門稱為運輸石門。用作通風的石門稱為通風石門。煤門：是指開掘在煤層中并與煤層走向正交或斜交的水平巷道。煤門

23、的長度取決于煤層的厚度，只有在厚煤層中才有必要掘進煤門。,平巷：是指沒有出口直接通達地面，沿煤層走向開掘的水平巷道。開掘在巖層中的叫巖石平巷，開掘在煤層中的稱為煤層平巷。根據平巷的用途，可將平巷分為運輸平巷、通風平巷等。按平巷服務范圍，將為全階段、分段、區段服務的平巷分別稱為階段平巷、分段平巷、區段平巷。,2根據巷道服務范圍及其用途分類根據巷道服務范圍及其用途，礦井巷道可分為開拓巷道、準備巷道和回采巷道三類。開拓巷道為全礦井或一個開采水平服務的巷道稱為開拓巷道。準備巷道為一個采區、一個以上區段、分段服務的運輸、通風巷道稱為準備巷道?；夭上锏佬纬刹擅汗ぷ髅婕盀槠浞盏南锏婪Q為回采巷道。,一、采區

24、巷道布置,1、采區巷道掘進順序2、區段平巷布置方式：單巷布置雙巷布置,分巷布置瓦斯尾巷布置,二、生產系統,通風系統運輸系統：運煤系統輔助運輸系統排水系統供電系統壓氣、供水系統礦井安全監測系統,通風系統,新鮮風流從地面23451015192025；污風2317876排入大氣。,運煤系統,252014135431地面,運料排矸系統,2345911152325,排水系統,采掘工作面涌水，由區段運輸平巷、采區上山排到采區下部車場，經水平運輸大巷、主要運輸石門等巷道的排水溝，自流到井底車場水倉，由中央水泵房排到地面。,模塊二綜采工作面礦壓顯現規律及監測,返回,提綱1、加強頂板管理的重要性和緊迫性2、頂板

25、管理的一些基本概念3、頂板管理技術簡介4、我省煤礦頂板管理的實踐,1、加強頂板管理的重要性和緊迫性,一、近年頂板事故情況1、19952001年（7年）全省煤礦死亡事故中，頂板事故起數和死亡人數分別占事故總量的44和28。對比：瓦斯事故占30和51。,2、20022005年（4年）全省煤礦死亡事故中：頂板事故起數和死亡人數分別占事故總量的55和39.9。CK：瓦斯事故分別占20和36.2。,3、20062008年（3年）全省煤礦死亡事故中：頂板事故起數和死亡人數分別占總量的56和43。CK：瓦斯事故分別占17.3和36。4、2009年19月，全省煤礦死亡事故130起，死亡196人，頂板事故分別占

26、58和48。44%55%56%58%28404348,5、20032008年，頂板較大事故21起，死亡68人，平均每年3.5起死亡11.3人，幾乎每季度發生1次頂板較大事故，死亡人數占全部較大事故死亡人數的10.7。09.3.18辰溪蔣家坪井堅硬頂板下采煤柱冒頂，死亡6人。頂板事故起數和死亡人數已穩操第一（達到4348），占比呈連續上升態勢，較大事故每年均有發生。,二、頂板事故案例綜合分析1、支護技術和理念落后支護落后，全省仍以木支護為主。支護材料、性能不同，支護效果不同。支護理念落后，多數煤礦不掌握頂板管理基本理論，以“不變（木支護、砌碹巷道）應萬變”。支架與支護方式不同，控頂效果不同。,2

27、、隨心所欲，不按規程規范作業（1）技術素質低，作業不規范采掘后不及時支護、空頂作業，超高、超前采掘，亂采亂挖放“浮煤”；0544長沙市澄潭江煤礦75生平452采區做回采面開切眼，作業人員放炮后空頂作業，黃某被突然掉下來的矸石打中頭部死亡。05718漣源市龍塘鄉新騰煤礦一上山巷道式采煤，沒有及時支護，當頭來壓發生冒頂，將2名作業人員掩埋致死。進入工作面作業前或放炮后不“敲幫問頂”；05710瀏陽澄潭江鎮橋頭煤礦在小槽大巷南翼維修，進班時發現偽頂有點裂縫，認為裂縫不大，沒有必要處理下來，于是開始砍樹架棚。正在架棚時，一塊1千多斤的矸石從頂板掉下，砸死1人。,處在不安全地點冒險作業或休息；05421

28、漣源安平鎮新萬三煤礦325工作面機巷吳某在處理頂板松石過程中，二塊重約200公斤的巖石打中吳的頭部，當場死亡。0572湘潭韶山億德煤礦在南大巷砌拱裝模。8點進班后拖出2個拱子，拆了模板準備裝模，裝好一邊后，楊某出去掛鉤，郭某便在拱下休息，此時頂部矸石垮落下來，將郭埋住致死。維修巷道不按操作規程要求作業；0546安化縣清塘鋪鎮新勝開發煤礦在維修巷道時，高某想把舊支護敲掉再裝新支護，在拆舊支護時發生冒頂，將高掩埋致死。05620冷水江市巖口鎮新紅煤礦三石門維修，大工陽某在沒有加固維修地點的支架時，就拆換已變形的支架造成冒頂，將大工掩埋致死。,支柱支在浮煤上，軟底不“穿鞋”；回柱放頂錘打斧砍，不用回

29、柱絞車。漣源七星街鎮峽山煤礦05924回收四石門運輸巷木支架，用斧頭撤支架時頂板冒落死亡1人。,（2）不按質量標準施工作業支柱規格小，棚距過大，支架之間無穩定措施，支護質量差；辰溪縣煤礦肖家溪井05414事故就存在支護材料直徑過小、梁柱未親口連接等原因。加禾縣蘿卜安煤礦05911在225采區10沿煤回風上山修理，修好4架棚子后正準備抬櫨，新架的棚子垮塌掩埋2人致死。破碎頂板背頂背幫不嚴實，頂幫內空，來壓時突然垮塌；05713漣邵塘沖煤礦11237回采面補充風巷掘進，因當頭空幫空頂，凌晨突然冒頂，將副隊長吳某掩埋致死。缺柱、折柱、無效支柱、斷梁等不及時補充更換；,傾斜巷道支架無迎山角（“順山棚”

30、），壓力大的巷道不抬櫨，冒高巷道不接頂等；分層開采工作面不鋪假頂、不灑水灌黃泥漿；不同類型支架混合使用。各種支架在頂板下沉不同時期作用不相同，木柱一般允許最大下沉量為200毫米，若與單體液壓支柱混合使用，起初共同支撐頂板，中期木支柱發揮主要作用，當頂板下沉量大于200毫米時，木支柱大部分折損。,3、管理上的缺陷忽視必須的設計和有針對性的采、掘工作面作業規程；巷道或回采工作面布置不合理，過于集中導致應力集中，巷道上下重疊措施不當造成掉底；04630慈利縣零陽勝利煤礦在三號下山往礦車里裝煤的過程中突然底板垮落，致朱某死亡。地質、測量工作薄弱，巷道測量和填圖不及時，構造變化和巷道位置不清；,有關頂板

31、管理制度形同虛設，現場無章可循，工程質量差，三違現象嚴重；缺少頂板管理方面的安全教育和技術培訓；輕視巷道維修，巷道失修嚴重。05426冷水江市漣溪礦業公司一工區270水平補二石門5煤巷道失修嚴重，作業人員進入巷道，李某的礦燈帶掛上斷梁引起冒頂，將李某掩埋致死。,4、環境條件制約煤層賦存不穩定，地質構造復雜；開采造成圍巖應力集中；急傾斜煤層開采、殘采、復采，環境條件差；煤礦嚴重缺少采礦、地質工程技術人員；06年全省煤炭行業采礦工程技術人員共2267人，其中采礦1064人，地質241人；在煤礦企業的1622人，60分布在國有煤礦。攸縣150個煤礦，年產420萬噸煤，其中148個非國有煤礦僅有1名科

32、班的專業技術人員。采掘工人過度流動，缺少熟練技術工人。如：洪山殿公司05年末1890名工人，其中采掘778人，均無技術職稱；初中及以下文化程度占75；778名采掘工人中，從事采掘工作2年以下的占46；2004年招收476名采掘工人，到年底僅剩50人；班組長中30只有2年以下工作經驗。09.10.16浦溪煤礦發生突出死亡8人，除1人31歲，其余均在38歲以上；3名采掘工人和一名抽放管子工均為07.12以后入礦的。,礦井生產規模與百萬噸死亡率之間的關系,國有重點煤礦采煤機械化程度與百萬噸死亡率關系,三、頂板管理從經驗到科學的轉變針對煤層賦存條件各異、工作面不斷推進、構造復雜多變的特點，進行頂板控制

33、設計，實現科學管理。1、頂板控制設計基礎：研究和掌握各類（個）具體煤層需要控制的上覆巖層范圍及其運動規律（包括運動發生的時間和條件等）。（1）不同類型頂板事故往往與不同類型的頂板結構對應，分析頂板結構特征，認識和分析在該結構下可能發生的頂板事故類型和特點，是有針對性防治頂板事故的前提。結構面（弱面）對結構的影響（2）開采引起的上復巖層破斷運動，對工作面直接頂的冒落活動有決定性影響。,2、針對具體煤層條件選擇和用好支護手段：掌握各類支架的特性及其在不同生產現場所能達到的有效支撐能力。了解支護，選好支護，發展支護（單體液壓支柱、液壓切頂支柱、十字頂梁、前探梁等），用好支護，監測支護（質量）。3、了

34、解支架與頂板運動間的關系，確定支架對頂板的合理工作狀態，設計安全上可靠、經濟上合理的頂板控制方案。,2.頂板管理的一些基本概念,概念（礦山壓力控制，頂板管理）概念的本質特征描述概念的適用條件概念的特例概念的例外概念可能相互轉換及其轉化條件如直接頂與老頂相互轉化基于以下原因：1、地質條件變化。巖層厚度變小，原為老頂的巖層可能隨回柱冒落；巖層變厚，原垮落的巖層可能向老頂轉化；大的斷層構造，可以切割傳遞巖梁，使很大范圍的老頂向直接頂轉化。2、采動條件變化。增加采高，允許巖梁彎曲沉降的實際空間增大，老頂中的巖梁可能轉化為直接頂；降低采高，原直接頂可能轉化為老頂。3、改變采空區頂板處理方法。采用充填，減

35、少巖層彎曲沉降的運動空間，原直接頂轉化為老頂。,1、頂板和底板煤層以上的巖層叫做頂板，煤層下面的巖層叫做底板（直接在煤層下面的巖層叫直接底）。三種頂板：（1）偽頂：在煤層和直接頂之間，有時存在一層厚度小于0.5米、隨采隨冒的軟弱松散巖層。常見的偽頂有炭質頁巖，泥質頁巖等。,（2）直接頂：直接在煤層或偽頂上面，有一定強度，并會隨回柱放頂而冒落的巖層（在老塘已冒落、采場內支架暫時支撐的頂板）。常見的直接頂巖層有頁巖、砂頁巖等。采煤工作面的直接維護對象是直接頂，直接頂的穩定性對支架的選型、支護方式以及對引起工作面冒頂常常起主導作用。,直接頂的穩定程度取決于三個因素：巖層本身的力學性質；直接頂巖層內由

36、于各種原因造成的層理和節理裂隙的發育程度；直接頂的穩定性（完整性）還受到上覆老頂來壓的影響。,綜合考慮前兩個因素，我國將直接頂按穩定性分為三種類型：不穩定頂板多數為分層厚度較?。?50mm）、強度低，原生裂隙發育，初次垮落步距小于8m，采空區內形不成懸頂。如頁巖、炭質頁巖、粉沙巖、再生頂板等。對這種頂板如不及時支護，很容易造成局部冒頂。,中等穩定頂板此類直接頂多為分層厚度在250600mm的砂質頁巖、厚層頁巖、粉砂巖、泥質石灰巖等，巖層力學強度較大，有些巖層雖受到一系列裂隙所切割，但局部較完整，仍屬中等穩定型。初次垮落步距一般為915（18）m。這類頂板，采前勿需提前支護，但采后必須及時支護；

37、沿工作面分段放炮落煤。,穩定（完整）頂板分層厚度大（600mm），裂隙不發育，比較完整。這種頂板一般懸露面積大（初次垮落步距大于1518米），穩定性好，不易發生局部冒頂，如砂巖、堅硬的砂頁巖等。這類頂板采前勿需專門處理，采后也可不及時支護，可沿工作面全段放炮落煤。,（3）老頂（基本頂）：直接在直接頂上面、強度比較大，厚度在1.5米以上，大面積暴露后才斷裂冒落的巖層。老頂又指運動時采場礦壓顯現有明顯影響的傳遞巖梁的總合。它由明顯影響采場礦壓顯現的一組或幾組“傳遞巖梁”組成（該巖梁在工作面推進中能始終保持向煤壁前方和老塘矸石上傳遞作用力）。常見的老頂巖層有砂巖、石灰巖、砂礫巖等。老頂的失穩和來壓不

38、僅對直接頂的穩定性有直接影響，而且對支護強度、支架具備的可縮量以及選擇采空區處理方法等，都起著決定性作用。,在采用全部垮落法的工作面中，在相同采高時，一般情況下老頂對工作面礦壓顯現的影響，主要取決于老頂離煤層的距離、冒落的直接頂充填原來由直接頂和煤層所占空間的程度。老頂距煤層越遠，采高越小，則老頂來壓越不明顯。通常，把直接頂厚度M與采高h之比N（NM/h）作為衡量老頂對礦壓顯現影響程度的指標，也是老頂分級的重要指標。一般認為：,級基本頂，N5，稱無周期來壓或周期來壓不明顯的頂板，這時老頂的垮落與錯動對工作面的支架無多大影響。級基本頂，2N5，為有周期來壓頂板，老頂的失穩對工作面支架有較為嚴重的

39、影響。級老頂，N0，隨直接頂初次垮落，基本頂在一定范圍內呈現懸露狀態，可視為“板”;由于基本頂在采煤工作面方向上的長度遠大于推進方向長度，可將其視為一端由采煤工作面煤壁支承，一端由煤柱支承的兩端支撐的梁結構。（二）基本頂初次垮落與初次來壓隨采煤面繼續推進，基本頂懸露跨度逐漸增大，產生彎曲，達到一定跨度時，發生垮落?；卷數谝淮慰迓浞Q為基本頂初次垮落。,（三）基本頂初次垮落步距確定,基本頂初次垮落時，其最大懸露跨度L初稱為基本頂初次垮落步距。1、一般情況下，視基本頂為兩端固定梁,視基本頂為梁時的受力分析圖,極限垮距（只考慮按彎距計算）L初：,2、淺部煤層情況下，近似視基本頂為簡支梁極限垮距L初：

40、,基本頂斷裂后的平衡拱結構,基本頂巖梁達到極限跨距斷裂后，并不一定立即垮落，斷裂巖塊間由于回旋形成擠壓，能形成平衡拱式的結構。,基本頂斷裂后形成的平衡拱,三、基本頂的周期來壓,（一）基本頂來壓前的狀態基本頂初次垮落后，隨著采煤工作面繼續推進，工作面上方的基本頂巖層由兩端固定梁狀態轉變為懸臂梁狀態。如圖所示：,當采煤工作面繼續推進，基本頂懸掛臂跨度達到極限跨度時，基本頂在其自重及上覆巖層載荷的作用下，將沿采煤工作面煤壁甚至煤壁之內發生折斷和垮落。隨著采煤工作面的推進，基本頂這種“穩定失穩再穩定”現象，將周而復始地出現，使采煤工作面礦山壓力周期性明顯增大。這種基本頂的周期性破斷失穩對工作面產生的周

41、期性的來壓顯現，稱為基本頂的周期來壓。,（二）基本頂周期來壓及礦壓顯現特征,基本頂周期來壓及礦壓顯現特征,1、直接頂；2、支架；3、已斷裂基本頂；4、冒落矸石,（三）周期來壓步距的確定,基本頂兩次周期來壓間隔時間稱為來壓周期。在來壓周期內采煤工作面推進的距離稱為周期來壓步距，用L周表示。比較上式，知L周（0.50.25）L初。,（四）周期來壓的分析,咬合點的平衡,四、工作面上覆巖層移動規律,根據巖層移動特征，可將煤層的上覆巖層分為冒落帶()、裂縫帶()、彎曲下沉帶()。如圖所示：,作業：1、簡述礦山壓力、礦壓顯現的基本概念。2、簡述直接頂的初次垮落、基本頂的初次來壓和周期來壓的基本概念。,第三

42、節采煤工作面礦山壓力顯現規律,一、采煤工作面支承壓力顯現規律支承壓力顯現特征可用支承壓力地、峰值的位置及應力集中系數表示。（一）采煤工作面前后方支承壓力分布采煤工作面前后方支承壓力分布與采空區處理方法有關，對于采用全部垮落法管理頂板的采煤工作面，其前后方支承壓力分布如下圖所示：,采煤工作面前后方支承壓力分布,a：應力增高區；b：應力降低區；c：應力穩定區,采煤工作面前后方支承壓力分布的特點,1、采煤工作面前方煤壁一端支承著工作面上方裂隙帶及其上覆巖層的大部分重量，即工作面前方支承壓力遠比工作面后方大。2、由于采煤工作面的推進，煤壁和采空區冒落帶是向前移動的，因此工作面前后方支承壓力是移動支承壓

43、力。3、由于裂縫帶形成了以煤壁和采空區冒落帶為前后支承點的半拱式平衡，所以采煤工作面處于減壓力范圍。,（二）采煤工作面兩側支承壓力分布,采煤工作面兩側的支承壓力是指工作面兩側煤柱或煤體上的支承壓力。,卸載帶；支承壓力帶；原巖應力帶；采后應力穩定帶；lmax峰值位置,1、采煤工作面兩側的支承壓力劇烈影響區并不在煤體的邊緣，而是位于煤體邊緣有一定距離的地帶。2、采煤工作面兩側煤體邊緣處于應力降低區，支承壓力低于原巖應力。3、采煤工作面兩側支承壓力從形成到向煤體深部轉移要經過一段時間過程，所以要使沿空掘巷保持穩定，必須從時間上避開未穩定的支承壓力作用期。,采煤工作面兩側支承壓力分布規律,二、支承壓力

44、在底板中的傳遞,采煤工作面采動后，在工作面四周形成的支承壓力將向煤層底板進行傳遞，尤其采煤工作面兩側支承壓力的傳遞，對下部煤層開采巷道布置產生重要影響。底板巖層內壓應力的大小與煤柱上方的支承壓力成正比。,底板巖層中的應力分布,1、2支承壓力曲線；3原巖應力曲線；4、5應力增高區邊界線；6應力降低區邊界線,煤層底板巷道位置選擇,（1）巷道與煤層底板的垂直距離不小于一定數值h。H與圍巖性質的關系見下表。,煤層底板巷道位置選擇,（2）巷道布置在煤柱向底板傳遞力的影響角以外。若巷道布置在煤柱影響角以內，即使巷道位于較穩定的巖層內，也要受到應力升高的影響。為使巷道布置在煤柱影響角以外，巷道離煤柱邊界的水

45、平距離S為：煤層傾角；的余角；煤柱影響角，一般在2555間。通常支承壓力越大和煤柱尺寸越小，其值越大。,煤層底板巷道位置選擇,巷道位置選擇示意圖,巷道至煤壁邊緣水平距離的計算圖,第四節采煤工作面頂板分類,科學的分類可為頂板控制、支架選型、合理確定支護參數以及為采空區處理方法提供依據。一、直接頂分類強度指數D10RcC1C2式中Rc巖石單向抗壓強度，MPa；C1節理裂隙影響系數；C2分層厚度影響系數。,二、基本頂分級,基本頂來壓強度主要決定于直接頂厚度h與采高m的比值N及基本頂初次來壓步距L。根據N和L兩個指標，將基本頂分為四級。,作業：1、簡述開采后上覆巖層移動特征。2、采煤工作面兩側支承壓力

46、分布有何特征？,模塊五綜采工作面生產事故的預防與處理,1.1工作面頂板事故的預防(1)加強礦井地質工作，掌握回采工作面的頂、底板和采區的水文地質等情況，有針對性地采取防范措施。(2)認真編制采區設計和工作面作業規程，并由礦技術部門組織有關人員進行會審，報礦總工程師批準。情況發生變化時，必須及時修改作業規程或補充安全措施,并報礦總工程師批準。(3)嚴謹選用支護設備并安設儀表,對工作面支護質量進行監測及早采取相應安全措施。,(4)保證工作面支護質量,嚴禁出現擠架、垛架現象，控制支架間隙。如果架間隙超過300mm時，使用單體柱架一梁二柱抬棚管理；若架間空隙超過500mm時，平行工作面在支架前梁上挑半

47、圓木,然后架一梁二柱單體柱抬棚管理。如果間隙過大，要及時用大板棚進行支護,當間隙大于1.5m時要及時補架。(5)認真執行安全規程中頂板管理有關規定，加強管理，嚴格工程質量。保證機電設備完好，乳化液泵站供液壓力達到31.5MPa，確保支架的初撐力，控制采場頂板離層變形，并努力確保液壓系統不漏液，不竄液。認真按煤礦工人技術操作規程和崗位作業標準操作，確保工作面采直采平即達“三直一平兩暢通”。,(6)工作面頂板破碎，煤墻片邦時，必須超前移架或及時移架護頂和及時伸出側護板、逼幫板護幫（煤墻）。(7)嚴格執行敲幫問頂制度，回撤工字鋼棚，十字頂梁，要先檢查頂板完整情況，頂板有離層、掉頂危險時，要堅持先替后

48、回原則。處理冒頂時清理好現場，找好退路，頂板穩定之后派有經驗的老工人處理并設專人監護。進入煤墻側作業時，必須用道木或大板護頂，半圓木逼幫，在停機閉鎖大溜專人監護下進行。,1.2工作面上下端頭及安全出口管理,煤礦安全規程規定：采煤工作面所有安全出口與巷道銜接處的20m范圍內，必須加強支護，巷道高度不得低于1.6m，綜合機械化采煤工作面所有安全出口與巷道銜接處的20m范圍內，巷道高度不得低于1.8m，安全出口必須設專人維護,支架有斷梁折柱時,必須及時更換。綜采工作面上下端頭要使用端頭架管理，端頭架與中間架之間盡量用23組排頭排尾架過渡管理。人行道凈寬不少于0.7m，隨時清理浮煤及雜物，移架后及時打出支架外幫護幫板，同時打設逼幫柱，沿煤墻打設的逼幫柱一般要求間距為0.81.2m，從而實現安全有效地管理外幫煤墻。,近水平煤層單層開采或分層開采對三角區和超前支護有嚴格的要求，但較一次采全高工作面要求要松，因此，我們重點講述低位放頂煤一次采全高工作面上下端頭三角區和超前支護的管理措施。超前支護及要求。運、風兩巷超前工作面20m架設單體柱大板棚或形梁管理。十字梁的掛梁方法步驟：工人在操作平臺上抬起十字梁與