煤矿开采方法精品课程

1、煤矿开采方法全国职业培训教学工作指导委员会煤炭专业委员会乌鲁木齐煤矿技工学校2012采煤通风组煤矿开采方法第三篇 矿山压力及采煤工作面 技术管理第10章 矿山压力及其控制第11章 采煤工作面生产管理技术煤矿开采方法第10章 矿山压力及其控制主要内容第十章 矿山压力及其控制第一节 煤层围岩及分类第二节 工作面顶板压力显现第三节 工作面支架的结构、性能和选择第四节 顶板观测复习思考题第一节 煤层围岩分类围岩的性质，尤其是它的力学性质对采掘工作面的压力显现影响最大。岩石通常为脆性体，有些为弹塑性体，它的力学性质表现为： 压剪弯拉抗拉强度远小于抗压强度，一般抗拉强度只有其抗压强度的 1/151/20岩

2、石破碎通常表现为拉性；有时也表现为剪性，如弹塑性岩石。由于岩石为非均质体，组成的成分又不同，再加原生和次生的影响，从而形成了它的复杂的力学性质异向性。例如，岩层中具有层理、节理等弱面，沿这些弱面方向的岩石抗拉强度，远小于其它方向的抗拉强度，有些甚至完全失去抗拉能力。又如虽属同种岩石，由于构造裂隙影响，它们的力学性质，往往相差很大。 第一节 煤层围岩分类对采煤工作面影响最大的围岩是煤层顶部岩层。因此，通常在研究煤层围岩性质时，重点研究煤层顶板性质，至于煤层底部岩层，只有在急倾斜煤层开采时，才具有实际意义。根据我国岩层的实际情况，一般把直接顶分为三类：一类直接顶（不稳定）回采时不及时支护，很易造成

3、局部冒顶，如页岩、煤皮、再生顶板等；二类直接顶（中等稳定）顶板虽有裂隙，但仍比较完整，如砂质页岩；三类直接顶（稳定）顶板允许悬露较大面积而不垮落，直接顶完整，如砂岩或坚硬的砂质页岩。 第一节 煤层围岩分类基本顶（老顶）分类尚无统一规定，现根据基本顶对工作面的压力（初次和周期来压）及初次来压的步距，把老顶分为四类介绍如下：类基本顶初次和周期来压不明显，来压时缓和无冲击。来压的大小相当于或小于68倍采高的顶板岩层重量。初次来压步距大于25m。类基本顶初次和周期来压很明显，来压的大小相当于812倍采高的顶板岩层重量。初次来压步距大于25m50m。类基本顶初次和周期来压强烈，来压的大小相当于1214倍

4、采高的顶板岩层重量。初次来压步距大于25m50m。类基本顶平时顶板无压力，采空区悬露面积达几千甚至上万m2不垮落，初次和周期来压时，顶板垮落常形成狂风、巨响。初次来压步距大于50m，甚至可达100m150m。这种顶板多为极坚硬的厚砂岩或砾岩。 第二节 工作面矿山压力的显现规律一、支承压力（一）支承压力的形成当煤体未采动前，煤体内的应力处于平衡状态，煤体上所受的力为上覆岩层的重力H（岩层的容重，t/m3；H煤层距地面的深度，m）。当在煤体内开掘切眼后，破坏了应力的平衡状态，引起应力重新分布。这时在切割眼上部顶板内形成了自然平衡“压力拱”。切眼上部岩体重量Q由两侧煤壁平均分担。因此，在切割眼两帮煤

5、体中，产生了应力集中现象，这种集中应力称为支撑压力。它的大小为原始应力H的1.252.5倍，最大值可为原始应力的24倍或更大。第二节 工作面矿山压力的显现规律煤体内开掘切割眼后应力重新分布a切眼宽度；Q切眼上部岩体重量；H煤层距地面深度；上覆岩层的容重第二节 工作面矿山压力的显现规律由于“压力拱”的存在，切割眼处于减压状态。随着工作面推进，切割眼扩大了，“压力拱”破坏而消失，在工作面前方的煤体中，同样产生支承压力带，其范围自工作面前方2m3m起直至10m45m，有时可达近100m，最大支承压力区，约距煤壁5m15m左右；在工作面后方，当采空区充填物压实到一定程度后，也产生支承压力带。前后两个支

6、承压力带，随工作面推进而移动，即移动支撑压力。工作面围岩应力分布a增压区；b减压区；c稳压区第二节 工作面矿山压力的显现规律从图看出，由于采动影响的结果，在工作面前方煤体中和工作面后方的采空区内，根据压力分布不同可分为三个区：a增压（支承压力）区，它的应力大于原始应力；b减压区，它的应力小于原始应力；c稳压区，它的应力等于原始应力。在采煤工作面上下两端的区段煤柱内，也由于采煤和掘进区段平巷而形成支承压力，它的分布特征和工作面前方的支承压力基本相同。当采煤工作面推进较长距离后，区段煤柱内的支承压力，可随顶板垮落而逐渐消失。第二节 工作面矿山压力的显现规律（二）影响支承压力大小、分布的因素支承压力

7、的大小及其分布与顶板悬露的面积和时间、开采深度、采空区充填程度、顶底板岩性、煤质软硬有关。采空区顶板悬露面积越大，时间越长，顶板压力就越大，而支承压力的分布范围和集中程度越大。开采深度越大，悬露顶板的重量越大，支承压力也越大。采空区充填程度越密实，煤壁内支承压力越小。例如采用全部充填时，上部顶板下沉后，很快就会被充填物支撑，这时悬露顶板岩层的重量转移到周围煤体上的压力就小。因此，采用全部充填法处理采空区比采用全部垮落法处理采空区时，煤壁内的支承压力分布范围和大小要小得多。第二节 工作面矿山压力的显现规律顶板岩层越坚硬，顶板压力分布越均匀，支承压力的集中程度就比较小。例如，砂岩顶板，支承压力的影

8、响范围可达到工作面前方100m左右；泥质页岩顶板，支承压力的影响范围不到30m40m。若顶板的裂隙发育，则支承压力比较集中，影响范围也较小。底板岩层坚硬，支承压力影响范围大，但集中程度小。煤质坚硬，支承压力比较集中，影响范围较小；反之，煤质松软，变形和破坏程度越大，则支承压力分布范围越大，集中程度越低。第二节 工作面矿山压力的显现规律（三）支承压力显现规律由于支承压力的作用，可导致顶板预先下沉、煤壁破碎片帮、产生冲击地压、煤和沼气突出等现象。在支承压力的作用下，工作面前方尚未悬露的顶板，已经开始下沉。一些实际资料表明，顶板下沉量可达15mm60mm，甚至达100mm。当顶板比较坚硬，煤层较厚或

9、较软时，顶板下沉量较大。由于顶板预先下沉，可能产生裂隙，因而增加了工作面和工作面前方区段平巷的压力。为了防止区段平巷的支架压坏，事先必须采取措施，如增设抬棚、斜撑支架等。工作面的煤壁，在支承压力作用下，产生变形破坏，导致煤壁破碎片帮成斜面；破碎范围与煤质硬度和支承压力大小有关，一般为1m3m；工作面前方煤壁内支承压力的峰值，向煤壁内转移，增压区（支承压力区）斜向煤壁里面；减压区扩大；稳压区向煤壁里面转移。第二节 工作面矿山压力的显现规律煤层压碎，虽增加了片帮的机会，对安全不利，但可减轻落煤工作，浅截式采煤机就是采落压碎范围内的煤，因而破落煤时阻力小。当顶、底板均为厚而坚硬的岩层，煤质很坚硬；开

10、采深度又较大；形成很大的支承压力时，就可能产生冲击地压。冲击地压是矿山压力显现中最猛烈的形式。冲击地压是煤和岩层在矿压作用下，急剧地破碎和被抛出的现象。在我国煤矿里，常常听到煤层内轰鸣声，有时可能发生煤被压出或顶板下沉及断裂现象，这些都是轻微冲击地压的显现。大规模的冲击地压发生时，可能抛出大量碎煤、冲倒支架、压垮煤柱、顶板大量垮落，造成暴风袭击或巨大震动，有时还会波及地面，甚至影响范围达几公里。 第二节 工作面矿山压力的显现规律冲击地压在煤矿中经常会遇到，尤其是随开采深度的增加，更会频繁出现。为了避免冲击地压发生而造成重大事故，必须降低支承压力的集中程度，例如采用充填法处理采空区；采空区内不留

11、煤柱；避免两上工作面相向回采，以防止形成支承压力的重叠。支承压力集中程度高，不仅可能产生煤层突出，还可能伴随大量沼气突出，造成煤和沼气突出事故。综上所述，生产中必须重视支承压力的作用和影响，在开采自然条件不能改变的情况下，从开采技术上，应尽量设法减轻支承压力集中程度，除上述措施外，还可采取加快工作面推进速度，减少顶板悬露时间；缩小控顶距，减小支承压力。第二节 工作面矿山压力的显现规律二、工作面初次来压当工作面从切割眼向前推进，顶板悬露面积随之扩大，直接顶垮落充填采空区，基本顶仍完整地支承在两帮煤壁上，形成双支板梁构件。当板梁垮度随着工作面推进增大到一定的范围，由于基本顶的自重和上覆岩层的作用下

12、，使基本顶断裂垮落。这时，工作面已不再处于基本顶掩护之下，顶板迅速下沉而破碎，通常把基本顶第一次大面积垮落称为初次垮落。由于基本顶初次垮落，使工作面压力增大，故称为初次来压。初次来压对工作面影响一般持续2d3d。基本顶初次垮落时，工作面距切割煤壁的距离L1称为初次垮落步距或初次来压步距。L1值与基本顶岩性、厚度以及地质构造等因素有关，一般为20m35m，少数达50m70m。第二节 工作面矿山压力的显现规律初次来压的特点是：工作面顶板下沉量和下沉速度急增，甚至出现台阶式下沉；顶板破碎；甚至出现也煤壁平行的裂隙，有时发出巨大的断裂声；支架受力增加，采空区掉块；煤壁严重片帮。初次来压时，工作面要采取

13、措施，如沿放顶线加强支护（增设排柱、木垛、斜撑、抬棚）、强制放落顶板等。图53 基本顶初次垮落L1-初次垮落步距第二节 工作面矿山压力的显现规律三、周期来压基本顶初次垮落后，工作面暂时免除了基本顶下沉的影响，支架受力减轻，基本顶由双支板梁变为悬臂梁。上覆岩层的重量主要由基本老顶悬臂梁直接传给煤壁，部分由垮落的矸石承担。图54 基本顶周期垮落（来压）示意图L2-周期垮落步距；h直接顶厚度；m煤层厚度第二节 工作面矿山压力的显现规律当工作面推进到一定的距离，基本顶悬臂在自重和上覆岩层的作用下，又会产生断裂垮落，这时同样会给工作面带来增压现象。当工作面再继续推进，这部分垮落的基本顶被甩入采空区，工作

14、面又处于基本顶悬梁掩护之下，恢复到前述的状态。继工作面的推进，基本顶的垮落与工作面增压现象重复出现。这种垮落与来压随工作面推进而周期性的出现，称为基本顶周期垮落和周期来压。两次周期来压之间的距离称为周期垮落（来压）步距。周期垮落步距同样与基本顶岩性有关，一般为6m30m，多数为10m15m。第二节 工作面矿山压力的显现规律由于周期来压前，基本顶呈悬梁状态，而初次来压前，基本顶呈双支板梁状态。因此，在工作面内，周期来压步距小于初次来压步距，它们的关系大致为： L2=（1/21/4）L1周期来压特点与初次来压类似。四、顶板下沉在工作面推进过程中，采空区不断扩大，上覆岩层移动下沉而破坏，根据破坏的特

15、征，上覆岩层沿竖直方向自下而上可分为三带：冒落带、裂隙带、弯曲下沉带。在这三带中，冒落带和裂隙带直接关系到工作面的顶板管理，弯曲下沉带对工作面没有多大影响。第二节 工作面矿山压力的显现规律（一）冒落带易冒落的直接顶，不规则垮落，碎胀的岩块将填满采空区，形成冒落带，支撑老顶。当松软岩层很厚时，冒落的高度可视为直接顶的厚度。当直接顶厚度不大，冒落的岩块填不满采空区，老顶悬空，这种情况下，老顶也将发生部分垮落，使工作面压力增加。图55岩层移动推测图(a)岩层内部破坏推测图；(b)裂隙带岩层移动曲线；（c）沿工作面推进方向的分区 1冒落带；2裂隙带；3弯曲下沉带第二节 工作面矿山压力的显现规律根据采高

16、（煤层厚度）M，可按下式估算直接顶的冒落厚度： h =式中h直接顶的冒落厚度（m）；M采高（煤层高度）（m）；k顶板岩层碎胀系数（一般为1.31.5）。第二节 工作面矿山压力的显现规律（二）裂隙带位于冒落带之上的老顶岩层，总是一端支承在煤壁上，另一端支承在采空区的碎石充填堆上。在上覆岩层的压力作用下，冒落的岩块逐渐压实。因此，上覆岩层也随之逐步弯曲下沉，成段拆断或产生许多裂隙，但不冒落仍整齐排列，形成裂隙带。其厚度根据实测一般为采高（煤层厚度）的717倍左右。由于裂隙带内岩层的性质和厚度不一致，所以各层的弯曲下沉量不同，这样必然产生离层现象。如直接顶比较厚，没有全部跨落，而直接顶的强度一般又小

17、于老顶强度，因此，在直接顶与老顶之间也会产生离层。离层现象，往往可能产生冲击地压，引起工作面切顶、折断支架，造成重大事故。裂隙带岩层在水平方向上又可划分为三个区第二节 工作面矿山压力的显现规律A区：从工作面前方30、40 m开始到工作面后方24m，该区内顶板变形特点是水平位移剧烈，垂直位移微小，甚至有些情况下，顶板还会有上升现象。显然是由于工作面煤壁支撑使顶板呈张拉变形的结果，所以称煤壁支撑区。B区：从工作面后方24m至30 m左右，顶板剧烈下沉破断，且各岩层下沉速度由下向上逐渐减小，层与层之间产生离层，称为离层区。C区：工作面后方30 m以远，已断裂的岩块又重新受到采空区冒落矸石的支撑，由下

18、向上各岩层的下沉速度逐渐增大，层间进人相互压实的过程称重新压实区。第二节 工作面矿山压力的显现规律由此可见，A区和C区的岩层分别为煤壁（刚性体）和矸石（柔性体）所支撑，B区的岩层则离层悬空，说明工作面的覆岩中存在着某种“结构” 使之实现平衡，而工作面在这种“结构”保护下完成采煤作业过程。工作面支架的任务，就是有效地控制矿山压力并尽可能使其上覆岩层不离层，尤其是直接顶不离层。为此，要求支架有足够的支撑力（工作阻力）和一定的可缩性。支撑力大，可减少上覆岩层下沉量，从而减少离层的可能性，但是支撑力再大，也不可能避免上履岩层的挠曲下沉。因此，要求支架有一定的可缩量，否则支架会被压断。为避免支架折断而产

19、生离层，要求支架可缩量与顶板下沉量一致。(三)弯曲下沉带裂隙带上方直到地表的岩层为弯曲下沉带，这部分岩层不产生裂隙或仅产生极微小的裂隙，并在采空区上方的地面形成一个比开采范围大的空间。第三节 工作面支架的结构、性能和选择为了保证回采空间的安全，对工作面显现的矿山压力，必须有效地控制。工作面支架就是控制矿压的一种结构物。按支架的组合形式，工作面支架可分为两类：单体支架和液压自移式支架。一、单体支架单体支架是指，由单体支柱与横梁或柱帽组成的支架。前者称为悬臂支架或棚子支架；后者称为带帽顶柱（点柱）。常用的支柱有：木支柱、刚性金属支柱、摩擦式金属支柱、液压支柱。常用的横（顶）梁有：木顶梁和金属顶梁。

20、第三节 工作面支架的结构、性能和选择木支柱的工作性能差、利用率低、消耗量大、且资源有限，因此使用很少。刚性金属支柱是由钢管或钢轨加工制成，本身无缩性，工作时顶部的木质柱帽，具有较小的可缩性。一般只适用于极薄煤层，或顶板下沉量极小且煤层厚度变化不大的薄煤层。摩擦式金属支柱有两种：急增阻式的HZJA型；微增阻式HZWA型。 第三节 工作面支架的结构、性能和选择HZJA 1-柱体；2-活柱；3-顶盖4-锁箍 5-水平楔；6-底座 HZJA-1000型支柱工作特性曲线1实验室测定结果；2井下测定结果 第三节 工作面支架的结构、性能和选择液压支柱是利用高压油或乳化液来升柱支撑顶板。高压油（乳化液）由外部

21、泵站供给，也可把油事先注入支柱内，再靠支柱本身内的油泵加压为高压油。前者称为外注式支柱；后者称为内注式支柱。HZWA型金属支柱特性曲线 L1自动夹紧时的可缩量；L2最大工作阻力时的可缩量；P0初撑力；P0始动阻力；P1初始工作阻力；P2最大工作阻力第三节 工作面支架的结构、性能和选择升柱架设支柱时，液压支柱的初撑力可达7t11t。当顶板下沉压缩下沿腔内的油时，支柱的工作阻力急增到额定工作阻力，此时，支柱有微小的压缩，如顶板继续下沉。当下油腔内的油压大于支柱的额定工作阻力时，安全阀打开，油外泄。活柱下缩。工作阻力略有下降，油压也随之下降，安全阀又重新交替启闭。这样，保证支柱工作阻力基本恒定，同时

22、又能随顶板下沉而下缩，这种支柱又称为恒阻式支柱，它的特性曲线如图所示。 外注式单体液压支柱图1顶盖；2三用阀；3活柱体；4油缸；5复位弹簧6活塞；7底座；8卸载手把；9-注液枪；10泵站供液；11注液时操纵手把方向；12-卸载时动作方向单体液压支柱的工作特性曲线P0初撑力；P1工作阻力；LY增阻期下缩量HDJA型金属顶梁1接头；2梁体；3耳子；4销子；5调角楔第三节 工作面支架的结构、性能和选择第三节 工作面支架的结构、性能和选择单体液压支柱适用于倾角小于25的缓斜或近水平煤层，当采取可靠的安全措施时，可在2535的倾斜煤层中使用，也可用煤层底板比较坚硬，抗压强度一般应大于20MPa的非炮采工

23、作面。单体液压支柱应与铰接顶梁配套使用，不能与木顶梁配套使用。顶梁中使用最多的是金属铰接顶梁。顶梁一般利用15kg/m，18kg/m，24kg/m的矿用钢轨制成。第三节 工作面支架的结构、性能和选择二、自移式液压支架（液压支架）为了解决支护与落煤不相适应的情况，必须实行支护工作机械化。自移式液压支架就是一种维护回采空间的机械化支护设备。它以高压液体为动力，使支护顶板、移架、切顶、推移输送机等工序一起完成。实践表明：液压支架具有支护性能好、强度高、移设速度快、安全可靠等优点。它与可弯曲输送机和采煤机为配合使用，就组成了回采工作面的综合机械化设备，实现了综合机械化采煤。目前国产的液压支架类型有：B

24、ZZC型、TZ型、WKM400型、DM400型、ZYZ型、ZY型等。按液压支架与围岩的相互作用，可分为：支撑式、掩护式、支撑掩护式三种。第三节 工作面支架的结构、性能和选择（一）支撑式液压支架这种液压支架是最早的一种类型，应用仍较广泛。按其构造与动作的不同，有垛式和节式两种。垛式液压支架的外形和作用好象木垛一样，矿称为垛式液压支架。它由顶梁1、立柱2、挡矸帘3、底座箱4、推移千斤顶5、操作控制装置等组成。垛式液压支架工作阻力大，侧向稳定性和切顶性能好，工作空间较大，易满足通风要求；但由于顶梁比较宽长，移加时顶板悬露面积较大，在直接顶破碎的条件下使用是困难的。节式液压支架由前后立柱、顶梁、底座组

25、成一个框节。通常由两个框节组成一架节式支架，有时也可由三节或更多框节组成，故称为节式液压支架。各框节之间有一定的连接，移架时，主、副架互为支点，交错前移。与垛式比较，结构较灵巧、重量较轻、移架时顶板悬露面积较小、对顶板适应性较好；但结构复杂、稳定性差、维护费高。一般适用于中硬或较松软的顶板，厚度为0.6m3.2m的煤层。 图1113 垛式液压支架1顶梁；2前梁；3立柱；4控制阀；5推移装置；6底座图1114 节式液压支架1前梁；2立柱；3底座；4千斤顶；5阀座；6弹簧钢带 第三节 工作面支架的结构、性能和选择第三节 工作面支架的结构、性能和选择（二）掩护式液压支架这种支架一般由顶梁、掩护梁、底

26、座、立柱、连杆、推移和操纵装置等组成。这种支架的顶梁较短，掩护梁较长，其上、下端分别与顶梁和底座铰接，而立柱一般是支承在掩护梁与底座之间，承受掩护梁上的矸石，故称为掩护式支架。这种支架防护性能好，尤其是破碎顶板情况下更为突出。但支撑力较小；切顶性能较差；工作空间较小，不利于操作和通风。（三）支撑掩护式液压支架实质上就是支撑式和掩护式的组合型支架。这以支撑为主，同时又有掩护作用，故称为支撑掩护式支架。它由较长的顶梁、较短的掩护梁、四根立柱组成。图1115 掩护式液压支架1掩护梁；2顶梁；3立柱；4侧护板；5连杆； 6推移千斤顶；7底座图1116 支撑掩护式液压支架1、2护帮装置；3前梁；4顶梁；

27、5、6立柱；7掩护梁； 8、9连杆；10底座；11推移装置第三节 工作面支架的结构、性能和选择第三节 工作面支架的结构、性能和选择（四）液压支架的选型影响液压支架选型的主要因素是：地质条件（顶板的稳定性、岩性、厚度）；底板的稳定性；煤的厚度（采高）、倾角、地质构造、沼气含量和技术经济条件。如顶板不稳定，起伏不平，支架的整体顶梁不能有效地支撑顶板，这时就应选用铰接顶梁支架。根据顶板岩性的不同，可采用支撑式、掩护式、支撑掩护式。因为支架主要是支撑直接顶的重量，所以支架的工作阻力，决定于直接顶的岩性、厚度（重量）。因此，一般要求支架的工作阻力大于或等于46倍采高的直接顶的重量；支架的初撑力一般要求为

28、工作阻力的20%40%。为了避免顶板过早下沉，要求支架的初撑力大些为好，新型支架的初撑力可达工作阻力的80%以上。第三节 工作面支架的结构、性能和选择支架的高度应与煤层厚度（采高）变化相适应。支架的最小高度，应根据煤层的最小厚度（采高）和周期来压时顶板最大下沉量来选择，即支架的最小高度应略小于煤层的最小厚度（采高）减去顶板最大下沉量。煤层的倾角，直接影响支架的稳定性，倾角增大，支架将发生下滑、翻倒。因此，当煤层倾角大于10时，就应安设防滑、防倒装置。工作面内，不应有落差大于0.6m的断层，如落差过大，支架迁移困难，往往工作面被迫搬迁。瓦斯含量大的煤层，支架断面（工作空间）就应满足通风要求，同时

29、还应便于行人和操作。第三节 工作面支架的结构、性能和选择随着开采技术的发展，近年来国外出现各种新型支架，如履带式液压支架，能在顶底板之间带压移架，以适应松软顶板的特点；双输送机垛式液压支架，它具有伸缩顶梁和铰接后梁，以适应放顶煤采煤的要求；具有贴帮板的液压支架，以适应松软煤层片帮的要求。随着掘采机械的出现而产生的掘巷（迎面）采煤法、煤房采煤，国外研制了拱形钢梁和树脂锚杆支架，以适应这种采煤法的大断面巷道的要求。工作面支架，除上述单体支架和液压支架两类以外，在特殊情况下，如工作面冒顶、放顶、周期来压、遇到断层等，还可采用特种支架木垛、斜撑、抬棚、丛柱、排柱等。 复习思考题1什么叫矿山压力？2什么

30、叫矿山压力显现3直接顶如何分类？分哪几类？4基本顶如何分级？分哪几级？5解释最大、最小控顶距，放顶步距的概念。6什么叫支承压力？工作面周围支承压力是如何分布的？ 煤矿开采方法第11章 采煤工作面的生产管理技术主要内容 第一节 生产计划的编制与正规循环的概念第二节 作业方式与劳动组织形式第三节 工序安排第四节 班组成本核算第五节 作业规程的编制复习思考题第一节 生产计划的编制与正规循环的概念 采煤工作面的生产过程是通过多工种、多工序的联合作业来实现的。为了使生产安全地、有条不紊的进行，实现高产、高效、优质、低耗，就必须有一个科学的、切合实际的循环方式、作业方式、工序安排和劳动组织。工作面的循环方

31、式、作业方式、工序安排及劳动组织最终反映在循环图标上。它包括：循环作业图、劳动组织表、技术经济指标，工作面布置图等4部分。第一节 生产计划的编制与正规循环的概念一、采煤工作面的循环作业 采煤工作面的“循环”就是完成工作面落煤、装煤、运煤、支护和放顶（或放顶煤）等工序的全过程，并且周而复始地进行下去。 一昼夜内只完成一个正规循环作业的称为单循环。完成两个以上正规循环作业的称为多循环。第一节 生产计划的编制与正规循环的概念采煤工作面正规循环作业概念：根据采煤工作面的生产过程，配备一定的工种及定员，在规定的时间内按质、按量、安全地完成既定任务，并保证周而复始地、不间断地进行采煤的作业方法。 采煤工作

32、面正规循环作业标准：有一个科学的切实可行的作业规程和循环图表，完成规定的正规循环率。 完成作业规程中规定的产量、进度、效率、煤质、主要材料消耗、工作面煤炭采出率等指标。 工作面工程质量合格，机电设备完好率不低于 80% ，事故率不超过 2% 。 安全生产，消灭死亡和重大事故。第一节 生产计划的编制与正规循环的概念正规循环率：一般指全月正规循环次数与全月工作日数乘作业规程规定的日循环次数之比，月正规循环率（）全月正规循环次数（全月工作日数作业规程的日循环次数） 100 上式中：全月工作日数是指当月日历数减去外因素，如例假、检修、停电或其它影响的日数，不能累计逐日的影响时间而后算天数。回采工作面的

33、正规循环率，按照煤层的地质条件，工作面的机械装备，日进度等而决定。双循环的工作面，月正规循环率一般不低于75 ；日进三循环或多循环的月正规循环率一般不低于70;掘进工作面的正规循环率，一般不低于75。 式中：月正规循环数是按正规循环标准的要求，逐日累计的统计数，不得用月末总进尺数反算。月工作日数指全月日历日数减去因工作面外部因素影响的日数（如节假日、矿井检修、停电、重大运输和提升事故的影响等）。凡工作面本身事故影响造成的停产日数，仍按工作日数计算。 要求：采煤工作面按煤层的地质条件、机械装备条件等，条件好时正规循环率为 80%-90% ，条件差时为 70%-80% 。第一节 生产计划的编制与正

34、规循环的概念循环方式概念： 循环方式就是循环进度和每昼夜循环数的总称。 （ 1 ）循环进度-循环进度是采煤工作面完成一个循环后向前的推进距离。 L=n b L 循环进度； n 每循环落煤次数； b 落煤次数。 落煤进度的确定：顶板稳定性、工作面运输能力、工作面支架排距、采煤机械的技术特征。 每循环落煤次数的确定： 顶板冒落步距、经济合理性。 （ 2 ）昼夜循环数目-昼夜循环数目的多少决定于循环周期（时间）的长短，它直接决定着采煤工作面的日产量、效率和其它技术经济指标。第一节 生产计划的编制与正规循环的概念1、循环进度2、昼夜循环次数3、正规循环作业4、正规循环率 循环率=第一节 生产计划的编制

35、与正规循环的概念循环作业图：一工作面长度为纵坐标，一昼夜24小时为横坐标。表中用各种不同符号代表各道工序，在图上表示出工作面各工序空间位置和起止时间关系，详细地反映出各道工序相互配合的衔接情况。如正规循环作业图所示。第一节 生产计划的编制与正规循环的概念第一节 生产计划的编制与正规循环的概念第一节 生产计划的编制与正规循环的概念第一节 生产计划的编制与正规循环的概念劳动组织表的编制劳动组织表是说明为完成各工序所需的出勤人数及作业时间。工作时间应与循环作业图中的横坐标相对应，这样就可以清楚地看出各工序的相互关系，各工种的人数及工作地点。工人出勤人数主要是由劳动定额和工作量决定的。另外劳动组织也是

36、影响出勤人数的因素之一。1、工人出勤人数与工作量的关系工人出清人数，主要是根据工作量和工人生产定额，经过计算而定。计算公式如下： Hi=Qi/qikiHi-单项工种计算出的人数Qi-单项工作量Qi-单项工作生产定额Ki-定额完成系数（ki1）昼夜出勤总人数应是各单项工作人数的总和。第一节 生产计划的编制与正规循环的概念2、工人出勤人数与劳动组织的关系由于劳动组织形式的不同，工人出勤人数也不同。目前劳动组织有两种：1）专业工作队2）总和工种或总和工作队工人出勤人数，应该是经过计算后，再结合劳动组织形式确定。第二节 作业方式与劳动组织形式 采煤工作面作业形式是指一昼夜内工作面中采煤班与准备班在时间

37、上的配合方式。它由作业规程中的循环作业图来反映。它应该与全矿的工作制度相适应。综采工作面合理作业形式的选择，应当满足：在时间上最大限度地提高机械设备的利用率，使生产时间集中，避免设备的轻载或空载运转；要有足够的检修时间，保证没备良好，以达到连续运转和不影响生产，也不能因盲目生产造成安全事故 对于综采工作面来讲一般采用以下几种作业形式： 第二节 作业方式与劳动组织形式1、两采一准作业形式 昼夜三个班，两班采煤，一班准备。采煤班以采煤机运行，推溜，移架，放顶煤为主；准备班完成回柱放顶、检修、牵引桥式转载皮带机输送机等工作。适用于准备工作量较大的综采工作面。有较充分的准备和检修时间，但设备利用率不高

38、，设备效能不能充分发挥。一般适用于准备工作量较大，或地质条件较差以及操作技术不很熟练、检修力量比较薄弱、管理经验也较少的初次使用综采设备的工作面。 2、边采边准作业形式3、两班半采煤半班准备作业形式4、三采一准作业方式 三班采煤，一班检修。这种作业形式，既可增加采煤时间又可保证机器有充分的检修时间，更适用于综采工作面。 5、四班交叉三采一准作业方式 三班出煤，一班检修。 第四种作业形式，工作面三班出煤，班检修，这样既保证出煤时间长，又有充裕的检修准备时问。这种作业方式充分利用了交接班时间，提高了设备利用率与工作面单产，有和J于加强班与班之间的团结协作等。但须有较高的生产管理水平，尤其在交叉时间

39、内工怍更要安排合适。综采工作面应尽量采用这种作业形式。 第二节 作业方式与劳动组织形式(四)劳动组织1、追机作业2、分段作业3、分段接接力追机作业4、分段综合作业第二节 作业方式与劳动组织形式追机作业。即将综采队按专业分组，各专业组跟随采煤机及时完成清底煤、移输送机和移架等各专业工作。优点：1、工种单一，技术熟练，工作效率高。2、充分利用工时，发挥设备效能，达到高产高效3、开收工时间一致；便于组织管理4、在出勤有较大波动时有较大适应性缺点：1、分工过细，一个工序失调，将影响全局2、劳动量不均，忙闲不匀3、跟机作业劳动强度大4、要求有较高的生产组织管路水平。适用：普采和综采工作面。第二节 作业方

40、式与劳动组织形式分段作业:这种劳动组织方式为专业与综合工种相结合。特点：除正副采煤机司机、输送机司机、开切口工、看泵站工等专职外，其余可将工作面分成1830m划分若干段，每段配2-3名采支工，负责本段范围内的挑顶煤、挂梁、清浮煤、移输送机、支柱等工作。有的还包括回柱放顶。优点：1、便于实行岗位责任制，有利于培养一职多能2、劳动力分配较均匀，便于组织管理3、规格质量容易掌握，便于现场管理和检查4、各段工人固定熟悉本段情况，便于掌握顶板变化规律缺点：1、人员分散，当发生问题时，不便集中人员处理2、当采煤机割煤速度不快时，窝工较严重，工时利用不充分3、各段的开工、收工时间不等4、工作面较长时，劳力配

41、备的较多。第三节 工序安排（ 1 ）根据工序之间的关系和各自需要的时间，找出起主导作用并且占用工时最多的矛盾线，以及主要矛盾线上的主要工序。一般采煤工作为主要工序。 （ 2 ）找出次要矛盾线：如支护线、回柱放顶线、作缺口线等。各次要矛盾线内部各工序之间，一般也是顺序关系。而各矛盾线之间，则是平行关系。 （ 3 ）根据工序之间的制约关系和各自需要的工作时间，确定各矛盾线之间、各工序之间在时间和空间上的配合关系。 最后，用简单明了的符号绘成工艺流程图（箭头图），把一个循环的整个采煤工艺过程明确地表示出来第三节 工序安排1、安排工序时应注意问题2、工序流线图如下图所示第三节 工序安排第三节 工序安排

42、炮采工作面的工序运行 爆破落煤和采煤机割煤均使无支护空间的面积扩大,附近顶板通常会急剧下沉。同样,回撤工作面靠采空区一侧的支架时,使直接顶板的支承点前移,也会造成顶板下沉急剧增加。 在周期来压时,因基本顶周期折断垮落的影响,不管采煤、回柱放顶在工作面的任何部位进行,均会受到强烈影响。采煤和回柱放顶两工序如平行作业,尤其是在同一位置平行作业,均可能对采场围岩控制产生负面影响,以至发生冒顶事故。 采煤工作面应合理安排工序,尽可能将对顶板影响较大的工序在时间和空间上错开。炮采工作面回柱放顶与爆破炮落煤两道工序对顶板下沉量影响较大。一般环境下,回完柱后再爆破可缩小控顶距离,还可使已回出的支柱少受一次爆

43、破引起的顶板压力的影响。 爆破滞后回柱的距离通常不应小于30m。生产班中回柱或爆破时,必须在支护(柱)完成和完好的环境下进行,通常要在该回柱或该爆破地点上下30m 范围内把支柱支齐支好,并实现规定的初撑力要求。 第三节 工序安排普采工作面的工序运行 沿工作面方向,采煤机割煤和回柱放顶工序在空间上通常应错开30m,在时间上回柱放顶应超前割煤,这样,使采煤机处在最小控顶距情况下割煤,相对减少了采煤机割煤时对顶板的影响。因回柱在前,割煤在后,采煤机割煤后追机挂梁,使用回出的支柱和顶梁更加方便。工序安排随割煤和支护方式不同而存在差异。如:采用单滚筒采煤机双向割煤,往返一次进两刀,工作面支架应用齐梁直线

44、柱布置方式,其工序安排为:在采高大于滚筒直径,且顶煤粘顶不落时,提前放顶眼震动炮一沿底割煤一挂梁一移输送机一支柱一回柱放顶一设备检修。若采用单滚筒采煤机往返一次进一刀,支架采用错梁直线柱布置方式,其工序安排为:上行沿顶割煤间隔挂梁下行沿底割煤间隔支柱。 第三节 工序安排普采工作面的工序运行工序安排的程序是:(1)割煤在前,挂梁在后,依据顶板条件和避免割煤飞出煤块伤人,通常挂梁滞后采煤机割煤5m15m(2)移输送机,滞后采煤机的距离通常在15m20m范围内(3)支柱与移输送机之间的距离应依据顶板情况决定,通常支柱落后移输送机最远不可超过15m(4)回柱放顶滞后支柱的距离应大于15m,通常为20m

45、30m。在顶板破碎,遇地质构造或煤壁片帮的环境下,要依据具体状况采取措施,应提前预掏梁窝、挂梁或打贴煤帮临时支柱。 第三节 工序安排综采工作面的工序运行 在工序安排上,要注意以采煤机割煤为中心统一安排各工序,做到采煤机割煤、移输送机和移架三项工序的合理配合。按照工作面顶板岩性及瓦斯涌出不同选用及时支护或滞后支护的液压支架。及时支护方式的采煤工艺过程为割煤一移架一移输送机。根据顶板情况,通常割煤后滞后采煤机23架支架移架,有时跟机移架至采煤机的后滚筒。这种方式要求支架前柱与输送机的电缆托架间要留出一个截深,应在顶板破碎容易冒落、瓦斯涌出量大的煤层中使用。在采高和采深都较大,煤壁片帮比较严重的煤层

46、中,有时采取超前支护方式,就是在煤壁刚出现片帮,不等采煤机割煤,支架就利用前柱与输送机间的富裕量向前挪动。采煤工艺过程为移架一割煤一移输送机。这时,应尤其注意保持采煤机滚筒与支架顶梁或前探梁间的距离。滞后支护方式的采煤工艺过程为割煤移输送机移架,此方式应在顶板较坚硬及不易冒落、瓦斯涌出量小的煤层中使用,为避免出现冒顶,滞后距离也不能太大,通常移输送机滞后应小于20m。 第四节 班组成本核算班组成本核算，是与工艺、生产、设备等专业管理紧密结合的过程，它将相对抽象的业绩指标、成本指标，转化成可控制的、操作性强的工艺操作指标分解到车间班组、分解到岗位员工，使各项工作从一开始就做到了千斤重担大家挑，人

47、人肩上有指标。近几年来，公司深化以班组成本核算为重点的成本管理工作，初步构筑起了个人保班组、班组保车间、车间保工厂、工厂保公司，公司保证完成中国石油年度预算的成本目标体系，整体经营管理水平明显提高，员工精神面貌发生了可喜变化，企业也真正实现了降本增效。班组成本核算的主体是全体员工，实施它需要依靠全体员工的共同努力。公司通过激励约束机制，严考核、硬兑现，实现管理责权利的统一。实行全员风险抵押、成本一票否决制，将车间班组成本核算工作作为综合考核月月评的重要内容，同时，针对车间班组成本核算设立专项奖励基金。通过一系列措施，使员工积极主动地参与到成本管理中来，为提高公司整体竞争实力和经济效益提供了强有

48、力的支撑。第四节 班组成本核算开展班组经济核算的原则：1、有群众核算组织2、有一定的核算形式，有具体的核算标准3、有记录、有分析、有小结、有公布、有评比4、定期检查第四节 班组成本核算班组成本核算原则：1、开展班组经济核算必须用生动的形式，以核算的具体事例，不断提高广大群众管家理财的积极性。2、要把班组经济核算制纳入岗位责任制，使之经常化、制度化。3、必须把班组核算、增产节约劳动竞赛和物质奖励结合起来，才能收到更大的经济效果。4、群众核算必须与专业核算相结合。群众核算是专业核算的基础，专业核算对群众核算起指导作用。5、群众核算指标必须与班组生产特点相结合。班组核算的内容和方法应适应生产班组的特

49、点。第四节 班组成本核算班组成本核算指标：1、生产指标：反映各采煤队班组月生产任务完成情况，用原煤产量来表示。2、质量、安全指标：反映各采煤队班组采煤工程质量、安全生产情况、岗位责任制执行情况。3、出勤指标：反映各采煤队班组出勤情况，各班组职工的劳动态度，以及职工的健康情况。4、工效指标：反应出勤工人劳动效率的高低。5、材料消耗指标：反映了采煤队班组材料节约或超支情况。上述5项核算内容都要制定计划指标、定额标准。班组核算指标，一般采用实物，劳动工时计量单位进行核算，但如条件可能也可采用货币进行综合核算。第五节 作业规程的编制采煤作业规程是煤矿生产的基本法律文件，是进行各项工作的依据。必须从思想

50、上高度重视，理论上科学严禁。编写前要进行大量的调查，数据收集整理工作。并且反复论证，改动修正要符合实际。既要考虑到整个矿井的运送，供电，通风能力，也要考虑工作面自身的特点。做到科学，可行，安全。25m，综采；1525m， 普采；915m，炮采。矿压特点：1）有明显的周期来压；2）支架载荷低；3）载荷分布顶板高中间低；4）支架只起端面顶板控制；5）开采一分段时载荷最大；6）矿压破煤效果差；7）靠底板的煤不能放出；8）下分段可放出上分段残煤。 第四节 倒台阶采煤法倒台阶采煤法 倒台阶采煤法采区巷道布置如图71所示，工作面沿倾斜方向呈倒台阶布置，目的在于充分利用工作面长度，使工人在各个台阶阶檐的保护

51、下，多点同时作业。如图73所示图73 倒台阶工作面支架1溜煤板；2-脚手架；3护身板第四节 倒台阶采煤法工作面落煤一般用风镐或用炮采。落煤一般先从上隅角开始，然后逐次沿台阶面向下采。采空区处理多用全部垮落法。工作面采出的煤，沿工作面自溜，经溜煤眼到区段运输巷，用输送机运至采区溜煤眼，下放至采区石门装车外运至井底车场。新鲜风流经行人眼、运料眼、区段运输巷进入回采工作面、然后经回风巷、采区回风石门排至区段回风平巷。工作面所需的材料、设备一般由回风石门运入，沿回风巷送至工作面。下区段工作面用料，可用运料眼中安装的小绞车提升至区段回巷道，再送至各采煤工作面。工作面长度为40m50m左右，一般由23个台

52、阶组成。倒台阶采煤法的优点是：巷道系统简单，掘进率底，采出率高，通风方便。但是，这种采煤方法具有生产工艺复杂，工作面支护和顶板管理工作量大，操作不便，以及坑木消耗大，安全条件差，工作面难以实现机械化等缺点。第四节 倒台阶采煤法正台阶采煤法在急斜煤层的阶段或区段内沿倾斜或伪斜方向布置正台阶形工作面而沿走向推进的采煤方法。现将沿伪斜方向布置正台阶工作面的正台阶采煤法又称伪斜短壁采煤法或斜台阶采煤法。该采煤法是将一个在上下区段平巷之间的伪斜长壁工作面分为若干个短壁工作面，短壁工作面呈正台阶状布置。每个短壁工作面沿倾斜长5m左右，沿层面与走向线30夹角的伪斜方向间距为15m20m。长壁工作面沿走向推进

53、，始终保持沿倾斜方向的短壁工作面沿30伪斜方向推进，见图74所示。第四节 倒台阶采煤法图74 伪斜短壁采煤法工作面布置图1回风石门；2运输石门；3工作面回风巷；4工作面运输巷；5伪斜小巷；6竹笆；7胶带挡煤板；8-支柱；9放煤插板；10溜槽第四节 倒台阶采煤法短壁工作面上方利用木支柱、竹笆护顶使假采空区冒落矸石形成的垫层构成人工顶板以隔离采空区，该人工顶板与伪斜煤壁之间为一小巷，作为短壁工作面行人、运料、通风、溜煤的通道。短壁工作面用风镐落煤，采落的煤先堆积与其下部伪斜小巷的溜煤槽内。各小巷内设挡煤板，当煤堆积到一定高度时，停止采煤，开始从下向上去掉挡煤板放煤。为防止煤炭窜到人工顶板上造成损失

54、，可挂一胶皮挡煤板，使煤流落到伪斜小巷内。采用木支柱支护，木支柱支在沿顶底板的护板上，排距和柱距约为0.8m1.0m。人工顶板支柱支在柱窝内，上有短梁，支柱上仰5。短壁工作面用人工回柱，回撤工作面支柱前，先补人工顶板柱和加强支柱，再铺上竹笆，然后按矸石堆积的斜面，由下而上，由采空区向煤壁回收支柱。并使矸石滚到新铺的人工顶板上。放顶时短壁工作面停止生产，并挡住上短壁工作面的煤流，使回柱放顶与采煤交替进行。第四节 倒台阶采煤法优点是：工作面位于采空区下方，不会积聚瓦斯，为采空区抽放瓦斯创造了条件；工作面浮煤少，采出率高，减少了采空区自然发火的隐患；对煤层厚度和倾角多变化、瓦斯含量大等地质条件适应性

55、较强；巷道布置简单、掘进率低。缺点是：短壁工作面多，溜煤相互干扰，工作面利用率低；伪斜小巷断面小，煤尘大；落煤方法、支护设备有待改进；片帮滑底事故仍未能完全杜绝。这种采煤方法可用于煤厚、倾角有变化或有小构造、厚度在2.4m以下，不宜使用伪斜柔性掩护支架采煤法的急斜煤层。第五节 仓储式采煤法一 、仰斜推进的仓储采煤法 （一）巷道布置沿走向每15 30m划分为仓房，仓房的倾斜长度（区段斜长）一般为40 80m。1回采仓； 2待放仓； 3放煤仓； 4上山眼；5大直径钻孔； 6区段运输平巷； 7区段回风平巷第五节 仓储式采煤法1、提前开掘一条上山眼用作进风和行人2、一般仓房间留煤柱3 6m3、仓房底部

56、留小煤柱形成放煤口4、每个仓房内布置一个工作面，工作面呈伪倾斜布置（便于通风，与走向1520夹角），由下向上推进采煤5、采下的煤暂时存于采面下的采空区内，临时支护顶板6、仓房采完后，再把贮存的煤放出 第五节 仓储式采煤法打眼放炮落煤由仓房沿倾斜最下部开始，由下而上进行。破碎的煤大致在原地堆积，需经常将多余的煤放出。顶板管理顶底板和煤层的稳定性较好时，一般不进行支护；当顶板、底板稳定性较差时，可采用木锚杆或点柱加以支护；当煤层松软易冒时，应打支柱并用背板背好。放煤回采仓放煤放煤仓放煤 放煤口依次顺序放煤 顶板冒落，放煤就可能混矸第五节 仓储式采煤法优点： 巷道布置及生产系统简单。 工序少、效率高

57、，支柱、回柱工作量少。 坑木耗量少。 劳动强度有所减轻。缺点： 采出率低。煤质不易保证，易混矸。不易实现机械化。使用条件严格。第五节 仓储式采煤法仓储采煤法适用条件 1）顶底板坚硬，底板不易脱落，能悬露较大面积和较长时间不垮落。 2） 45。 3）煤厚M =1 4.5m，煤不易自燃，CH4小。4）无淋水。5）地质构造简单。思考题1、 急斜煤层开采有哪些主要特点？2、 急斜厚煤层水平分段放顶煤采煤工艺种类及适用条件。3、伪斜柔性掩护支架采煤法的特点及适用条件。4、急斜煤层伪斜走向长壁水平分段密集采煤法的主要特点？5、什么是倒台阶采煤法？6、倒台阶采煤法的优点、缺点和适用条件是什么？7、什么是正台

58、阶采煤法？8、正台阶采煤法的优点、缺点和适用条件是什么？9、伪倾斜柔性掩护支架采煤法的采煤工作分哪几个阶段？10、柔性掩护支架的结构由哪些部分组成？11、什么是水平分层采煤法？12、水平分层采煤法的优点、缺点和适用条件是什么？煤矿开采方法第13章 水砂充填法主要内容第13章 矿山压力及其控制第一节 水砂充填系统和设备第二节 倾斜分层上行充填走向长壁采煤法第三节 倾斜分层上行充填V形倾斜长壁采煤法第四节 上行充填机械化采煤法第五节 水砂充填采煤法的评价复习思考题第一节 水砂充填系统和设备慨况：充填采矿法属人工支护采矿法。在矿房或矿块中，随着回采工作面的推进，向采空区送入充填材料，以进行地压管理、

59、控制围岩崩落和地表移动，并在形成的充填体上或在其保护下进行回采。本法适用于开采围岩不稳固的高品位、稀缺、贵重矿石的矿体；地表不允许陷落，开采条件复杂，如水体、铁路干线、主要建筑物下面的矿体和有自燃火灾危险的矿体等；也是深部开采时控制地压的有效措施。充填法的优点是适应性强，矿石回采率高，贫化率低，作业较安全，能利用工业废料，保护地表等；缺点是工艺复杂，成本高，劳动生产率和矿块生产能力都较低。 第一节 水砂充填系统和设备分类充填采矿法可分三组：干式充填法，充填材料为专用露天采石场采出的碎石、露天矿剥离或地下矿采掘的废石等。经破碎，用机械、人工或风力输送至采场。干式充填法应用最早，它的生产效率低，劳

60、动强度大，采矿成本高。 水力充填法，充填材料为砂、碎石、选厂尾砂或炉渣等。用管道借水力输送至采场。胶结充填法，充填材料为水泥等胶凝材料和砂石、炉渣或尾砂等配制的浆状胶结物料，凝固后有一定强度，用管道借水力或机械输送至采场。 根据采场结构，回采方向和回采工艺，充填采矿法又可分为上向分层充填法、下向分层充填法、壁式充填法、削壁充填法和方框支架充填法。 第一节 水砂充填系统和设备上向分层充填法将矿房或矿块在垂直高度上水平地或倾斜地划分分层,由下向上逐层回采。每采完一个分层，随即进行充填。并在充填体中顺路构筑放矿溜井和行人天井（兼作泄水井用）。在矿块中布置充填天井，用来下放充填料；有时兼作提运设备、材