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采煤顶板管理知识
桐梓县众源煤业有限公司
采
煤
顶
板
管
理
知
识
二零一三年
采煤顶板管理知识
1.初撑力的概念是什么?
答:
初撑力:
是指顶梁支撑到顶板,立柱活塞腔内液压力达到泵站压力时的支撑力。
2.工作阻力的概念是什么?
答:
工作阻力是指立柱活塞腔压力达到安全阀的额定压力时,立柱所能承受的最大载荷。
3.支护强度的概念是什么?
答:
支护强度:
支架对单位面积顶板提供的工作阻力。
4.支架的支护方式有几种,各有何特点?
答:
支架的支护方式有两种,即及时支护和滞后支护。
及时支护是指采煤机割煤后,及时移架支护工作面新暴露的顶板,然后再推移刮板输送机。
滞后支护是指采煤机割煤后先移刮板输送机,然后再移支架支护暴露的顶板。
5.综采工作面端头支护方式有哪几种?
答:
综采工作面端头支护方式有以下3种:
(1)单体支柱加长梁组成的迈步抬棚,与普采工作面的该方式端头支护相同。
该支护方式适应性强,有利于排头液压支架的稳定,但支设麻烦,费工费时。
(2)自移式端头支架。
移动速度快,但对平巷平巷条件适应性差。
(3)用工作面液压支架支护端头,适用于煤层倾角较小的综采工作面,通常在机头(尾)处要滞后于工作面中间架1个截深。
6.支柱的初承力过低对顶板有什么影响?
答:
支柱的初撑力过低时,容易造成顶板下沉、离层,使岩层破碎而发生局部或引起更大的顶板事故。
7.采煤工作面单体支护有哪些类型?
答:
采煤工作面单体支护类型有工作面基本支护、临时支护、切顶支柱与加强支护等四种。
8.什么叫支柱的迎山角?
它有什么作用?
支设时怎样掌握?
答:
在有一定倾角的工作面中安设支柱时,支柱一与顶底板法线形成的向上偏角叫支柱的迎山角。
其作用是使支柱稳固的支撑顶板,以免顶板来压时支柱被推倒。
迎山角的大小根据工作面倾角的大小而定,一般为3°~5°,倾斜煤层按工作面倾角的1/6~1/8掌握,最大值不超过8°。
9.什么叫垮落法?
答:
垮落法:
使采空区悬露顶板垮落后充填采空区的的岩层控制方法。
10.什么叫控顶距?
什么是最小和最大控顶距?
答:
采煤工作面中煤壁至末排支柱的顶梁后端,或至放顶线之间的距离叫控顶距。
放顶前采煤工作面沿走向的最大宽度叫最大控顶距。
放顶后采煤工作面沿走向的宽度叫最小控顶距。
11.什么叫片帮?
采煤工作面在什么情况下容易发生片帮事故?
它有什么危害?
答:
矿山压力作用下煤帮(壁)或岩帮(壁)发生塌落的现象叫片帮。
采煤工作面采高较高、煤质松软、煤层节理发育以及节理面与煤壁平行等情况下容易发生片帮事故。
而薄煤层、煤质坚硬的工作面则片帮现象较少。
工作面片帮后,使顶板悬露面积加大,顶板下沉量会大幅度增加,容易引起顶板冒落事故。
同时片帮也能碰人,造成人身伤亡事故。
12.什么叫顶板冒落?
采煤工作面顶板事有哪些种类?
答:
采掘工作空间或井下其它工作地点顶板岩石发生坠落事故叫做顶板冒落,又叫“冒顶”或顶板事故。
顶板事故的种类,是按一次顶板冒落范围及其性质,一般可分为小范围局部冒顶和大面积切顶事故两大类。
13.支架、运输机保持直线有哪些作用?
答:
支架保持直线,可使支架受力均匀,提高支护强度,有效的控制顶板,同时支架呈直线可控制输送机和工作面保持直线。
输送机保持直线,可提高运输效率、延长使用寿命。
14.影响采煤工作面煤壁片帮的因素有哪些?
答:
影响采煤工作面煤壁片帮的因素主要有:
(1)煤层节理裂隙等弱面分布及地质破碎带。
(2)煤壁处的支承压力。
当受上部煤层的煤柱影响或在老顶来压期间都能引起支承压力增高,进而煤壁片帮面为松塌区,支承压力再向煤体深转移,支承压力愈高,松塌区愈宽。
(3)采高,松塌区煤壁的片帮深度随着采高的增加而扩大。
(4)工作面管理及操作不当,如支架初撑力和工作阻力过低使支架不能有效接顶,移架不及时,或移架时降柱过多;未发挥护帮板作用,工作面工程质量差,支架挤、倒或架间距过大,移不动仍盲目降柱,设备故障多,推进速度慢等。
15.为什么要特别加强采煤工作面的端头支护?
答:
因为工作面上下端头连接回风巷和运输巷,控顶面大;两巷在掘进过程中受过一次压力重新分布的影响,同时由于巷道支护初承力一般很小,使顶板下沉、松动甚至破坏;工作面开采后又承受工作面超前支撑压力的作用,使两巷顶板大量下沉,甚至发生破碎局部跨落;机头、机尾和其他设备体积较大,在移动设备时经过撤柱、支柱反复支撑的结果,使顶板更加破碎。
因而工作面上下端头出口处容易发生冒顶事故,如果再有基本顶来压的影响,其危险性就更严重了。
所以必须进行特殊管理,加强支护。
16.按什么顺序回柱?
必须几人同时在场及注意什么?
答:
按“由上向下”、“由里向外”的顺序回柱;必须有二人同时在场,一人操作一人监视顶板情况;注意清除退路的一切障碍物。
17.拆除与更换巷道支护时,应采取哪些措施?
答:
更换巷道支护时,在拆除原有支护前,应先加固临近支护,拆除原有支护后,必须及时除掉顶帮活矸和架设永久支护,必要时还应采取临时支护措施,在倾斜巷道中,必须有防止矸石、物料滚落和支架歪道的安全措施。
18.采煤工作面初次放顶及收尾时,应采取哪些措施?
答:
放顶人员必须站在支架完整、无崩绳、崩柱、甩钩、断绳、抽人等危险的安全地点工作。
回柱放顶前,必须对放顶的安全工作进行全面检查,清理好退路。
回柱放顶时,必须指定有经验的人员观察顶板。
19.如何把工作面割直割平?
答:
要割直割平工作面必须掌握以下几点:
(1)液压支架移成一条直线,顶梁升平。
(2)工作面输送机在推移时将浮矸清理干净,推移步距一致,保持输送机在推移后平、直、稳。
(3)采煤机截割煤壁时,要保持滚筒规定高度,不留底、不留台阶,必要时可留有适当的卧量,保持煤壁割直。
20.冒顶前有哪些预兆?
答:
(1)响声;
(2)掉碴;(3)片帮;(4)裂缝;(5)脱层;(6)漏顶。
21.怎样试探有没有冒顶危险?
答:
试探有没有冒顶危险的方法主要有:
(1)木楔法。
在裂缝中打入小木楔要,过一段时间,如果发现木楔松动或夹不住,说明裂缝在扩大,有冒落的危险。
(2)敲帮问顶法。
用钢钎或手镐敲击顶板,声音清脆响亮的,表明顶板完好;发出“空空”或“嗡嗡”声的,表明顶板岩层已离层,应把脱离的岩块挑下来;(3)震动法:
右手持凿子或镐头,左手指尖扶顶板,用工具敲击时,如感到顶板震动,即使听不到破裂声,也说明此岩石层与整体顶板分离。
22.采煤工作面任意丢失顶煤和底煤会出现哪些不利影响?
答:
(1)浪费煤炭资源,使工作面回采率降低。
(2)对于有自然发火倾向的煤层,丢失采空区内的煤炭易产生自然发火,引起矿井火灾。
(3)会使由顶板、支架、底板构成的支护系统的刚度降低,引起支柱钻底或液压支架底座下陷等不利顶管理的局面。
23.为什么要严禁在采煤工作面范围内再布置另一采煤工作面同时作业?
答:
在采煤工作面范围内再布置另一采煤工作面同时作业,可造成循环风,不利于瓦斯事故的防治,同时也不利于顶板管理。
24.什么叫敲帮问顶?
答:
敲帮问顶就是利用钢钎等工具支敲击工作面帮顶已暴露的而未加管理的煤体或岩石。
利用发出的回音来探明周围煤体是否松坳、断裂或离层。
25.在顶板比较破碎的情况下应如何操作支架?
答:
在破碎顶板的条件下移架的方法有:
及时移架法、带压移架法,超前移架法。
如果顶板严重漏空时,要采取特殊措施来处理,方法有:
挑顺山梁,架走向棚或走向梁、顶梁上架设木垛,铺金属网。
26.梁端距对支护有什么影响?
梁端距应保持多大?
答:
梁端距对支护无立柱空间的顶板有很大的影响,梁端距过小,容易造成顶板离层、破坏,引起漏顶,因此要求顶梁前段必须有足够的支撑力。
梁端距一般应保持在150-200mm,过大容易片帮,过小容易割前梁和割网。
27.为什么液压支架必须接顶?
答:
液压支架是靠顶梁支护工作面顶板、保护工作面空间的安全,若支架不接顶,顶板与支架间有空隙,势必造成顶板的离层、下沉,顶板出现台阶状,造成支架前移困难,甚至移不动支架,所以支架必须接顶。
28.什么叫对底板的比压?
为什么要满足比压?
答:
支架底座作用在底板单位面积上的垂直作用力叫对底板比压。
对底板比压是衡量支架工作性能的重要指标之一,因为如果对底板的比压大于底板的抗压强度,就会造成支架底座陷入底板,使移架发生困难,对顶板维护不利。
29.合理的支护方式必须满足哪些要求?
答:
(1)有足够的作业空间,满足采煤、通风和行人的要求;
(2)能有效地控制顶板,保证安全生产;(3)最低的材料消耗;(4)合理的支护密度。
30.单体支柱工作面,在初次放顶时,应采取哪些顶板管理措施?
答:
采煤工作面从开切眼开始回采,推进一定距离后,要按作业规程的规定进行回柱放顶,如果第一次回柱时顶板冒落没有达到作业规程规定的标准时,在下一循环回柱时,还必须采取放顶措施,直至符合规定。
人们把从第一次回柱放顶到顶板冒落状况符合作业规程规定为止的整个过程称为初次放顶。
初次放顶时由于断裂的直接顶可能沿倾斜方向移动,因而容易失去稳定被成片地推倒,造成工作面冒顶,为避免发生这种事故,单体支柱采煤工作面初次放顶时要采取下列顶板管理措施:
(1)除随回柱能随着冒落的顶板外,在初次放顶时,一般的工作面都应采取爆破强制放顶措施,这不仅能避免采空区大面积悬顶的危险,也能缩小老顶初次来压的步距,减少老顶来压时对工作面的冲击力。
(2)初次放顶前,必须全面检查工作面支柱的实际支护状况,对于歪斜支柱,特别是向煤壁歪斜的支柱,已插入底板的支柱、漏液支柱、顶梁架设不合格的支柱,必须重新打好。
(3)要成立初次放领导小组,干部跟班指挥,发现问题及时处理。
(4)对坚硬不易垮落的顶板,沿工作面(包括上下出口)根据顶板压力隔一定距离增设木垛。
压力很大时,为防止推倒木垛,木垛四角再增设铁柱固定。
(5)为防止煤壁处顶板出现采动裂隙和台阶下沉,要增设贴帮柱。
为防止直接顶垮落的侧向推力,在密集支柱的工作面一侧,支设向采空区倾斜的戗柱或戗棚,提高支架的稳定性。
(6)第一次回柱放顶,以回两排柱为宜,即放够开切眼的宽度,并采取自下而上顺序回柱,或分段同时回柱。
(7)初次放顶时,要密切观察顶板活动和冒落情况。
31.采煤工作面回柱放顶必须遵守哪些要求规定?
答:
(1)用跨落法管理顶板的采煤工作面必须及时回柱放顶,控顶距超过作业规程规定时,禁止回采。
如果回采后顶板仍不冒落,超过规定的悬顶距离时,必须停止采煤,采取人工强制放顶或其他措施进行处理。
(2)回柱放顶必须按作业规程规定的回柱放顶方法和安全措施进行。
回柱放顶同放炮、机采落煤等工序的平行作业的安全距离都必须符合作业规程的规定。
(3)回柱放顶前,必须对放顶所用设备的完好情况及作业区域内安全情况进行全面检查,清理好退路。
回柱放顶时,放顶人员必须站在支架完整,无崩绳、崩柱、甩钩、断绳抽人等危险情况的安全地点工作,同时必须指定有经验的人员观察顶板。
木支柱必须用机械回撤,放顶区域内的支架、木垛等都必须回收干净。
(4)采煤工作面采用密集支柱切顶时,两段密集支柱之间必须留有宽0.5m以上的出口,出口间的距离和新密集支柱的超前距离都必须符合作业规程的规定。
采用无密集支柱切顶时,应有防止工作面冒顶和矸石窜入工作面的措施。
32.悬臂梁支架有几种形式?
各有什么优缺点?
答:
悬臂梁支架是由单体液压支柱或摩擦式金属支柱与金属铰接顶梁组成的支架。
按顶梁与支柱的关系,可分为正悬臂(顶梁的悬臂方向在工作面一侧)和倒悬臂(顶梁的悬臂方向在采空区一侧)两种形式。
用正悬臂支护方式的优点是,机(炮)道有悬臂支护顶板,必要时还可提前挂梁,机(炮)道安全条件较好,同时由于顶梁在采空区一侧伸出不长,不易折断。
其缺点是靠近采空区一侧的末排支柱,在回柱时易被矸石压埋不易回收。
倒悬臂支护方式的优点是,靠采空区一侧的末排支柱,不易被碎石压埋,同时悬臂较长工人回柱比较安全。
缺点是由于悬臂梁伸向采空区较长,增加了切顶线一排支柱的压力,顶板来压时顶梁容易折断,支柱容易压入底板。
33.悬臂梁支架有几种布置方式?
适于什么条件?
答:
悬臂梁支架按支架布置方式分为齐梁直线柱式、错梁直线柱式及错梁交错柱式三种。
(1)齐梁直线柱式。
其特点是:
梁头相齐,相邻支柱在一条直线上,支柱布置均匀放顶线齐整,采煤机截深、排距、顶梁长度均相同,每割煤一刀挂一次顶梁,支一次支柱。
它的优点是支架形式简单,规格质量易撑握便于管理。
缺点是机道无支柱空间较大。
这种支护方式适用于顶板较稳定,采高不大的工作面。
(2)错梁直线柱式。
其特点是:
梁头相错,相邻支柱在一条直线上。
这种支护方式能及时支护悬露的顶板,克服了齐梁式沿工作面全长挂梁和在顶板破碎条件下打临时支柱的缺点。
但其缺点是放顶线不齐,回柱困难。
同时在放顶线有倒悬臂梁,顶梁易损坏。
它适于顶板破碎而压力不大的工作面。
错梁直线柱式有一梁两柱及一梁一柱两种形式。
一梁两柱的优点是,采煤机每割一刀煤隔一架支架挂一次顶梁,再割一刀煤时挂另一半顶梁,作业速度快,有利于顶板支护。
一梁一柱式优点是,支柱数量较两柱式少一半,顶梁正悬臂与倒悬臂结合,有利于回柱安全。
(3)错梁交错柱式。
其特点是梁头错距为梁长的一半,支柱采取交错排列呈三角形,顶梁为正悬臂布置。
其优点是支护工作量均衡,支护密度均匀,但规格不易撑握。
这种支护方式适于顶板压力大或顶板破碎的工作面。
34.怎样支设托棚与戗柱?
在个么情况下使用?
答:
托棚是由金属支柱与木柱与圆木梁组成的一梁三柱与工作面煤壁平行的支架。
它用于无密集切顶支柱放顶的工作面,靠采空区一侧的末排基本支柱顶梁下支设,防止采空区垮落矸石推倒基本支柱;或在工作面来压时,基本支架变形严重,用托棚临时加强支护。
戗柱是由金属支柱或木柱与短梁组成,支设方法是柱腿斜向加强方向,顶住原支设的基本支架或密集切顶支柱。
戗柱也是属于加强支护的一种,用于直接顶比较坚硬,回柱放顶后垮落的大块矸石有可能推倒密集切顶支柱或基本支架的条件下。
另外在金属网人工顶板下分层工作面支设戗柱或戗棚,防止出现网兜或撕网的现象。
35.“顶板八关”是指哪八关?
答:
1、初次放顶2、周期来压3、过煤柱4、过老巷5、过断层破碎带6、采复合煤层(厚煤区)7、回柱放顶8、工作面收尾
超前支护:
点柱带帽法,液压支柱法,前探梁法,初喷法等等
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