采煤知识

采煤知识讲义

随着我国采煤技术的管理，当前工作面开采的采煤工艺主要有下列几种：综采工艺、普通机械化采煤工艺、爆破采煤工艺、及各工艺相结合的综合方法。而采煤工艺中支护工艺也是变革更新较快，下面对支护形式接单说明如下：

近几年来，随着我国煤矿开采深度的不断增加，工作面支护经历了由单一型支护技术到联合支护型技术的发展历程。煤矿早期开采阶段几乎全部是以木材作为巷道及采煤工作面的支护材料，随着新型材料的出现，开始采用混凝土或钢筋混凝土砌碹等支护形式，这些被动式支护耗费大量材料且受深度和岩性影响。随着井巷支护技术的发展演变，可将其归纳为被动式支护方式、主动式支护方式。

一、被动式支护方式 被动式支护技术是源于古典压力理论和坍落理论，认为巷道开挖后围压主要由围岩局部坍塌导致而成，而巷道的稳定主要靠围岩坍塌致使硐室形状改变后自行获得。被动式支护把围岩坍塌岩与支护分开来考虑，把围岩视作荷载，支护看作承载结构，二者之间形成“荷载—结构”体系，认为支护是为了承受由围岩所产生的荷载，无法控制围岩变形破坏的发生，只能起被动抵抗的作用。

1、木支护方式木支护技术主要是采用木材作为支护材料，典型的支护方式有“亲口”棚、鸭嘴棚、戴帽点柱、木垛等。木支护耗费大量木材而且受采深和岩性影响严重，因此只适用于浅部围岩，而且支护断面形状必须与围岩曲线一致，以充分发挥围岩和支护结构抗压强度大的优势，从而硬性抵抗岩体的变形压力。

2、金属支架支护方式金属支架支护技术主要分刚性支架支护与可缩性支架支护，其中刚性支架允许压缩变形量小，工作阻力随变形量增大而减小，直至破坏而失去工作阻力；可缩性支架允许压缩变形

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量大，在结构设计压缩范围内，工作阻力随压缩量大而增大，或者恒阻。金属支架支护视支架为支护体，围岩为荷载，其破坏是由于支架上弯曲力矩达到屈服极限的破坏应力所致，同时，由于支架承受侧压力和荷载的不均匀常使支架失去稳定性或可缩性而减弱或失去竖向承载能力。特别是u型钢支架支护由多段弧形构件相互叠置搭接而成，大多支护面呈拱形或环形，主要使用于松软围岩、地压大、底臌严重和两帮位移量大的开拓和采区巷道

3、装配式钢筋混凝土支架支护方式 装配式钢筋混凝土支架支护施工技术，可以在地面工厂化预制，质量有保证且利于批量化生产和井下机械化安装，不足之处在于不能有效抵抗上覆岩层整体移动而产生的底板沉降及巷帮测压，受扭曲折断而失去支护作用。钢筋混凝土支架支护分一般钢筋混凝土支架、预应力钢筋混凝土支架。预应力钢筋混凝土支架具有抗压性好、一次成巷好、安全系数大、抗灾能力强、支架变形小和质量易保证等优点，不足之处在于初期投资高，易松动等。

二、主动式支护方式 主动式支护方式为补强式，利用围岩本身强度来维护巷道的支护方式。

1、锚杆系列支护技术 自20世纪50年代以来，锚杆支护手段已在国外地下工程中得到了广泛应用。我国从1956年起在部分矿区先后试用该支护技术并获得良好效果。国内锚杆系列支护技术发展分为单体锚杆群支护手段、组合锚杆支护阶段、预应力锚杆支护阶段、强力锚杆支护阶段、复合支护阶段。

强力锚杆支护系统能大幅度提高巷道初期刚度和强度，有效控制高应力巷道结构面离层、滑动、裂隙张开及新裂纹产生等不连续变形，同时支护系统有足够延伸率，允许巷道围岩有较大连续变形，使围岩

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高应力得以释放。锚杆支护同架棚支护相比，由于锚杆是主动支护顶板，能有效防止早期离层，大大改善了巷道的稳定状况，因此有利于巷道维护。

2、复合支护技术当前，煤炭开采深度逐渐加深，矿压显现剧烈、巷道围岩大变形成功并开发了复合支护。复合支护是采用两种或两种以上的支护方式联合支护。现行类型较多，如锚网喷、注浆加固，锚网喷、u型钢可缩性支架、锚索。锚网索喷、弧板支架，u型钢支架、注浆加固，以及锚网喷、注浆、u型钢支架等形式。

三、采煤工作面工艺简介

当今井田开采的采煤工艺主要有下列几种：综采工艺、普通机械化采煤工艺、爆破采煤工艺、及各工艺相结合的综合方法。选择合理的采煤工艺是煤矿进行安全、经济、高效生产的保障。在煤矿生产技术不断提高与更新的形势下，结合我矿的实际生产情况，煤炭资源开采主要以综采采煤技术。

1、综采工艺 综合机械化采煤简称“综采”即破、装、运、支、处等五个主要生产工序全部实现了机械化连续作业的采煤工艺系统。使用综合机械化采煤工艺能大幅降低劳动强度, 提高单产及安全性; 因此, 是目前最先进的采煤工艺, 是采煤工艺的重要发展方向。综采工艺根据煤层厚度情况又可分为综采和综放工艺。

2、综采工艺特点：具有高产、高效、安全、低耗及劳动条件好、劳动强度小的优点。但是综采设备价格昂贵,综采生产优势的发挥有赖于全矿井良好的生产系统, 较好的煤层赋存条件以及较高的操作和管理水平。根据我国综采生产的经验和目前的技术水平, 综采适用于以下条件: 煤层的赋存较稳定, 构造较简单, 顶、底条件良好,倾角较小煤层。

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四、采煤工作面现场管理 一、采煤工作面现场管理办法

1、严禁空顶作业、以下为空顶作业。综采工作面煤壁侧作业无临时支护；端面距超过作业规程规定的；端头、超前支护不符合规定者；相邻两架（柱）以上支护不合格者；巷道片帮深度超过0.5米，长度超过5米而未支护者。

2、保证采煤工作面的支护质量。

3、 加强回采工作面顶板事故多发地点的技术管理

1）超前支护： 2）工作面上下端头 3）切顶线支柱数量要齐全，支柱有力，挡矸有效。特殊支护符合作业规程要求。 4）加强煤壁区顶板管理。防止顶板漏顶和片帮伤人。5）工作面在遇有地质构造（断层、冲刷、火成岩墙、裂隙等）和上覆煤柱、空巷及顶板破碎时，要进行专题研究并提出相应的顶板控制方法和安全技术措施，严格执行。

4、加强回采工作面初次放顶、周期来压和采面收尾期间的顶板管理工作

5、加强矿压观测工作

三、细化工作面工程质量管理，确保安全生产

采煤工作面为一系统工程，任何一个环节出现问题都可能会导致出现问题。而系统工程中的所有要求都是人员去管理的。因此，必须要加强人员管理。

为此要求工作面必须达到动态达标的标准。在人员管理方面要求：分管采煤工作的科室人员必须立足整个工作面的情况进行现场指导工作；工区区长必须立足工作面至少推进一个月的情况进行安排工作；工区跟班管理人员必须立足一个圆班的现场情况进行安排工作。

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在采煤工作面现场管理提出并实施了精细化管理方案，工作面电站设置地质预测预报牌板、工作面采高及探测顶底煤情况牌板、工作面支架接顶情况、现场存在的问题和隐患等牌板。在严格落实“三位一体”验收制度的基础上对工作面的情况进行诊断，明确挑顶、卧底或需拉超前架维护顶板的措施，各施工人员对每一组支架的顶板情况了如指掌，明确在生产中进行微调的方法，实现了工作面的动态达标，确保了工作面的安全生产。

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