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。