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第二十一节停送电安全技术措施44
第二十三节初采初放安全技术措施44
第二十四节末采贯通安全技术措施48
第二十五节辅助运输安全技术措施53
第二十六节短期用工安全技术措施55
第二十七节个人防护安全技术措施55
第二十八节急救用品管理制度56
第五章特殊情况下处理措施57
第一节综采工作面过空巷安全技术措施57
第二节综采工作面过薄基岩及富水区区安全技术措施58
第三节综采工作面过冲刷带安全技术措施59
第四节综采工作面过断层安全技术措施60
第五节过上覆采空区及切眼外房采区安全技术措施63
编写依据65
第一章采煤方法、采煤工艺
第一节基本概念综述
采煤工艺——在采煤工作面内按照一定顺序完成各项工序的方法及配合。
在一定时间内,按照一定的顺序完成采煤工作各项工序的过程,称为采煤工艺过程。
采煤系统——采煤巷道之间在时间上的配合以及在空间上的相互位置关系,称为采煤巷道布置系统。
也即为采煤系统。
采煤方法——采煤工艺与采煤系统在时间上和空间上相互配合的总成。
我矿使用采煤方法:
单一走向长壁一次采全高全部垮落法。
综合机械化采煤工艺,简称“综采”,即破、装、运、支、处五个生产工序全部实现机械化,是目前最先进的采煤工艺。
配套设备:
双滚筒采煤机、可弯曲刮板输送机、转载机、破碎机、液压支架、皮带输送机等。
综采面横向配套尺寸:
人行横道宽度大于等于0.7m,移架千斤顶行程大于滚筒截深0.1-0.2m。
设备选型与生产能力配套:
采煤机选型依据有煤层高度、煤质硬度、地质构造等;
输送机选型与采煤机尺寸、割煤能力、配套、支架的尺寸配套、运输能力与铺设长度、煤层倾角、机槽和刮板链的特点等有关。
第二节综合机械化采煤工艺
一、综采工作面双滚筒采煤机工作方式
1、滚筒的转向和位置
面向煤壁站在工作面时,通常采煤机的右滚筒应为右螺旋,割煤时顺时针旋转,左滚筒应为左螺旋,割煤时逆时针旋转。
采煤机正常工作时,一般其前端的滚筒沿顶板割煤,后滚筒沿底板割煤。
这种布置方式司机操作安全,煤尘少,装煤效果好。
2、采煤机工作方式
采煤机割煤方式考虑因素:
顶板管理、移架与进刀方式、端头支护等因素。
采煤两种型式:
(1)单向割煤:
采煤机上行割煤,下行清理浮煤,推一个截深;
适用于煤层厚度略大于滚筒直径而煤质坚韧的条件。
工艺说明:
液压支架全截深推进,采煤机前滚筒割顶煤,后滚筒调高割取约1m煤层,返回时前后滚筒割取剩余厚度煤层,往返两行程割一刀煤。
煤流具有波动性,割顶刀时煤量大,割底刀时煤量小,但在单行程中煤量均匀,刮板机负荷比较均匀,采煤机每天调向一次,综采面设备故障率较低。
特点:
①大块煤少因而煤机生产连续,煤流波动均匀,刮板机无大的冲击负荷变化,设备事故较少。
②煤机返回割底刀煤时,支架工不拉架可检查液管u型销固定完好情况,利于安全生产。
③煤机往返过程中,负荷均低于煤机标称保护额定值,煤机处于不过载运行状态。
④回采后可及时拉架,顶板支护较好,有利于顶板管理。
⑤可实现全过程一个煤机司机操作。
当主司机割顶刀时,副司机操作机尾滚筒,对其业务素质要求较低,有利于新员工的培训学习。
⑥煤机司机、支架工往返一次完成一道煤,在割底刀煤时,人员行进很快,劳动强度较大。
⑦煤机回割底刀时,速度较大,对链轮、销排具有较大的冲击,同时电缆夹板弯折次数增多,磨损量加大,不利于电缆及水管的维护。
⑧刮板机上下窜动较大,对控制刮板机窜动技术要求较高。
(2)双向割煤:
往返两刀,煤层厚度接近滚筒直径,而且煤不粘连顶板,即可实现双向采煤,往返行程各推进煤壁一个截深。
端部斜切进刀:
利用煤机在工作面两端头20-30m范围内斜切进刀割三角煤。
特点为简化了进刀工序,工作量均衡,窝工现象少,提高了采煤机的装煤率为推溜、移架创造了有力条件。
液压支架全截深推进,采煤机前后滚筒一次回采设计高度煤层,一个行程割一刀煤。
①煤机在往复割煤中,前后滚筒实现上下角色转变,两摇臂、滚筒负荷分配比较均匀。
②煤机司机、支架工单行程完成一次割煤过程,劳动强度较低。
③回采后,支架及时跟进,有利于顶板的支护管理。
④刮板机上下窜动平衡较小,容易控制。
⑤机尾方向割煤时,大块卡在破碎机前,煤机暂停或前后运动,正常生产中断。
⑥因大块煤的影响,刮板机负荷变化较大,链条断链事故较多。
⑦为提高产量,煤机割煤时行进速度依靠截割反馈进行自动调节,摇臂、滚筒负荷较重,对机械润滑要求较高。
⑧回采割煤需两个煤机司机配合。
(3)半截深割煤:
液压支架半截深推进,采煤机两端头全截深割煤,中部半截深割煤,两个行程割一刀煤。
煤流均匀变化较小,生产环节连续性强,设备故障较少。
①煤机前后滚筒负荷相当,往返实现上下位置交换,机械润滑良好,故障少。
②生产中煤流均匀,三机负荷变化较小,事故率低。
③煤机、三机生产中负荷较小,电流低,一定上可延长电气设备、部件寿命。
④刮板机上下窜动较小,易于控制。
⑤煤机、工作面工作人员往返两行程完成一刀煤,煤机行走距离远,人员劳动强度大。
⑥由于每次要实现液压支架两端头全截深、中部半截深推进,对支架工业务技术素质要求较高。
(在煤机支架联动自动化割煤时,参数的设置就更为重要)⑦由于中部支架半推,煤机半截深割煤,存在顶板不能及时支护的问题。
⑧回采割煤需两个煤机司机协调配合。
(4)端部斜切进刀:
采用端头斜切进刀,采煤机割到端头后,将前滚筒降下来,返回进行斜切进刀,同时液压支架滞后采煤机跟机移架,如附图a所示;
直到走完弯曲段进入溜子的直线段,然后向机头方向依次将溜子推直,如附图b所示;
采煤机升起前滚筒沿溜子机尾方向运行割三角煤,如附图c所示;
割完三角煤采煤机割煤返回,然后进行正常割煤,完成采煤机的进刀如附图d所示。
采煤机在机头的进刀方式同在机尾进刀方式相同。
端头斜切进刀进刀距离确定为:
D=2L煤机+L弯曲
式中:
D—进刀距离,m;
L煤机—采煤机机身长,m;
L弯曲—运输机弯曲段长度,m。
3、液压支架移架方式
选择移架方式不仅考虑移架速度,还要考虑对顶板管理的影响。
单架依次顺序式:
支架依次前移,移架步距等于截深,操作简单,保证质量,适应不稳定顶板。
移架速度取决于泵站流量及阀组和管路的乳化液通过能力、支架所处于状态及操作方便程度、人员操作技术等因素。
移架中操作调整时间约占移架总时间的60%-70%。
依次顺序式达到额定工作阻力时间长,分组间隔交错式较快,全卸载与带载移架对顶板管理影响较大。
不卸载或部分卸载有利于控制顶板,尽量采用。
及时支护方式——采煤机割煤后,支架依次或分组随机立即前移支护顶板,输送机随移架逐段移向煤壁,推移步距等于采煤机截深。
这种支护方式,推移运输机后,在支架底座前端与输送机之间要富裕一个截深的宽度,工作空间大,有利于行人、运料、通风;
若煤壁易片帮时,可先于割煤进行移架,支护新暴露出来的顶板。
但这种支护方式增大了工作面控顶宽度,不利于控制顶板。
采煤工艺特点
矿压显现及支护特点:
对于仰斜工作面,由于倾角的影响顶板将产生向采空区方向的分力。
在此力作用下顶板的悬臂岩层将向采空区方向移动,使顶板岩层受拉力作用。
因此,它容易出现裂隙和加剧破碎,并有将支柱推向采空区侧的趋势;
对于俯斜工作面,沿顶板岩层的分力指向煤壁侧,顶板岩层受压力作用,使顶板裂隙有密合的趋势,有利于顶板保持连续性和稳定性。
工艺特点:
仰采时,水可以自动流向采空区。
工作面无积水,劳动条件好,机械设备不易受潮,装煤效果好。
当煤层倾角小于10度左右时采煤机及输送机工作稳定性好。
如倾角较大采煤机在自重影响下,割煤时偏离煤壁减少了截深;
输送机也会因采下的煤滚向溜槽下侧,易造成断链事故;
俯斜开采时,随着煤层倾角的加大采煤机和输送机的事故也会增加,装煤率会降低。
由于采煤机的中心偏向滚筒,俯斜开才将加剧机组的不稳定,易出现机组掉道和断链事故,并且采煤机机身两侧导向装置磨损严重。
工艺评价
巷道布置简单,巷道掘进及维护费低,投产快,巷道掘进工程量少15%,相应工期短;
运输系统简单,占用设备少,运输设备及辅助人员可减少30-40%;
回采巷道沿煤掘进,易固定方向,采面可等长布置,利于生产管理;
通风系统简单,风路短,通风构筑物少;
对某些地质条件的适应性强;
技术经济效益显著。
第二章矿压及顶板支护
第一节基本知识
一、基本概念
矿山压力——通常把由开采过程而引起的岩移运动对支架围岩所产生的作用力称为矿山压力。
矿压显现——因矿山压力作用而在采煤工作面或巷道内显示的一些力学现象叫矿压显现,如顶板下沉、产生裂隙、冒顶、工作面支架变形和折断、底鼓以及煤壁片帮等。
初次来压——基本顶初次垮落前的初次失稳或工作面矿压显现的加剧现象称为初次来压。
周期来压——基本顶周期垮落前的工作面矿压呈现加剧现象叫周期来压。
两次周期来压之间的距离称为周期来压步距。
正规循环作业——综采工作面在规定时间内,按质、按量、安全地完成作业规程中循环图表所规定的全部工序和工作量,并周而复始地完成规定的循次数,就是正规循环作业。
进刀——采煤机沿工作面全长割完一刀煤后,需要使其滚筒进入煤体,即推进一个截深的距离,以便割下一刀煤,这一过程叫进刀。
二、相关知识
1、采煤工作面初次来压时特点:
顶板下沉速度加快,下沉量加大延续时间长;
支架载荷剧增,折损增加;
支承压力增大,片帮严重;
大面积垮落时产生较大的响声和冲击波,冲到支架造成冒顶事故。
2、初次来压时应采取的措施:
适当缩小控顶距;
提高支护质量,增加初撑力和支架稳定性;
加强来压的预测预报,掌握老顶初次来压步距;
对于坚硬顶板,采用深孔爆破强迫放顶。
3、周期来压时应采取的措施:
通过矿压观测,准确判断周期来压的时间和位置,做好预测预报工作;
做好来压前的支护工作,保证支架的规格质量,保证一定的支护密度和支架稳定性;
合理缩小控顶距,以利于工作面维护;
保证直接顶垮落的质量;
保持工作面的推进速度。
4、采煤工作面矿压观测的目的:
掌握采煤工作面上覆岩层运动规律;
分析采煤空间支架与围岩的相互作用关系;
提供合理的顶板控制措施;
选择合理的采煤参数;
及时进行顶板来压预报;
合理安排采煤工艺;
为研制采煤机械和支架提供基础参数。
5、影响矿压显现规律的地质因素主要有:
岩石的力学性质,开采深度,煤层倾角,断层裂隙及节理。
6、按发生冒顶事故的力学原因分类,采煤面冒顶事故分为:
(压垮型)冒顶,(漏垮型)冒顶,(推垮型)冒顶.
7、采煤工作面的局部冒顶常发生地点有:
靠近煤壁附近,工作面两端头,放顶线附近,地质破坏带附近。
8、局部冒顶的预兆有:
发出响声,岩层下沉断裂,顶板掉渣,片帮,顶板出现裂缝,离层,漏顶,瓦斯涌出量突然加大,顶板淋水明显增加。
9、预防工作面煤壁附近的局部冒顶的主要安全措施:
A、采用能及时支护悬露顶板的支架;
B、尽量使工作面与煤层的主要节理,裂隙方向垂直或斜交,避免片帮;
C、炮采时,炮眼深度和装药量要合理,尽量避免崩倒支架;
D、严禁在无支护的空顶区作业。
10、防治上下出口的局部冒顶的措施:
A、支架必须有足够的强度,不仅能支撑松动易冒落的直接顶,还能支撑住老顶来压时的压力;
B、支护系统必须能始终控制局部冒顶,且具有一定阻力,防止老顶来压时推倒支架;
C、采煤工作面所有安全出口与巷道连接处20米范围内必须加强支护。
11、采煤面易发生大面积冒顶的地点:
开切眼附近,地质破坏带附近,老巷附近,倾角大的地段,顶板岩层含水地段,局部冒顶区附近等。
12、矿山压力显现基本形式
13、矿山压力显现规律
(1)工作面前后方支承压力分布
主要特点:
工作面前方支承压力远比工作面后方大;
工作面前后方支承压力是移动支承压力;
采煤工作面处于减压力范围。
(2)工作面两侧支承压力分布
结论:
其影响区并不在煤体边缘,而是位于煤体边缘有一定距离的地带;
其边缘处于应力降低区,支承压力低于原岩压力;
合理滞后时间3个月到一年时间。
第二节液压支架选型
一、液压支架的选型原则
支架选型应使支护强度与采面矿压相适应
支架结构与煤层赋存条件相适应
支护断面与通风要求相适应
液压支架与采煤机、输送机等设备相匹配
二、液压支架的确定
根据工作面顶、底板岩性、煤层厚度等条件以及神东煤炭集团设备管理中心统一安排,选用XX公司生产的双柱式掩护支架及其配套的端头支架。
(一)支架的核算
1、高度的核算
Hmax=hmax-S1
Hmin=hmin-S2-a-c
式中Hmax--支柱最大高度,m;
Hmin--支柱最小高度,m;
hmax--煤层最大采高,m;
hmin--煤层最小采高,m;
S1--支架前柱上方(前部)的顶板下沉量,一般可取0.1m;
S2--支架后部上方(后部)的顶板下沉量,一般可取0.2m;
a--支架前移所需的支柱可缩余量,一般不小于0.05m;
c--支架与煤层顶底板之间的浮煤、浮矸厚度,一般取0.1m。
根据核算所需理想支架最小支护高度XXm,最大支护高度XXm,所选XX公司生产的双柱式掩护支架支护范围XX-XXm,符合要求。
2、支护强度和工作阻力校验
支护强度可根据下列公式估算
式中K—作用于支架上的顶板岩石系数,一般取5-8。
顶板条件好、周期来压不明显时取下限,否则取上限,取8;
H—采高,m;
—顶板岩石密度,一般取2.3×
103kg/m3。
支架工作阻力P应满足顶板支护强度要求,即支架工作阻力由支护强度和支护面积所决定。
式中F—支架的支护面积,m。
可按下式计算
式中L—支架顶梁长度,m;
C—梁端距,m;
B—支架顶梁宽度,m;
K—架间距,m;
A—支架中心距,1.75m。
对支撑式支架,支架立柱的总工作阻力等于支架工作阻力。
对于掩护式和支撑掩护式支架,由于受到立柱倾角的影响,支架工作阻力小于支架立柱的总工作阻力。
支架立柱的总工作阻力
为
支撑式支架的
=100%,支掩护式和支撑掩护式支架取
=80%左右。
第三节工作面顶板管理安全技术措施
一、顶板管理的一般规定
1提高全队人员主动管理顶板的意识,特别是煤机司机、支架工、班长和带班队长。
2提高作业规程和安全技术措施的编制水平,并保证规程、措施贯彻到位。
3建立顶板管理责任制,落实各级管理人员及岗位工的职责,当出现人为因素造成顶板管理不到位时,必须落实责任;
造成顶板局部冒落时,必须根据回采经验进行追查处罚,以不断提高各岗位及管理人员的责任心。
4建立调度室、控制台工作人员、跟班队长三级检查支架初撑力制度,发现初撑力不足时,必须查明原因落实责任,及时整改。
5成立综采工作面矿压观测小组,对老顶初次来压、周期来压、末次贯通的矿压规律和显现强度进行矿压观测和总结,每个工作面回采完毕后必须编制技术总结,以指导下个工作面的生产。
6专人负责进行工作面矿压显现规律观测,总结工作面周期来压规律以及支架工作阻力增阻点、煤壁压力显现等征兆和停产检修对矿压的影响,每天预报周期来压位置。
7根据周期来压预报位置与周期来压规律,协调检修班与生产班的工作任务,不得将大型检修布置在周期来压期间,并保证周期来压期间的快速推进。
8跟班队长、控制台工作人员负责每班观测老顶周期来压情况、架后悬顶面积以及工作面的压力显现情况,并认真做好记录,升井后向队值班人员进行汇报,并记录在交接班记录上。
下个班的跟班队长必须根据记录全面了解前三个小班的周期来压和压力显现情况,并根据矿压观测小组的周期来压预测预报,在班前会上进行当班工作安排和重点工作布置。
9当采空区悬顶面积大、周期来压步距增大或异常时,必须向矿分管领导进行汇报,防止支架压死或产生冲击波。
10合理控制机头机尾超前量,工作面调斜时控制好加刀数量和加刀位置,防止快速加刀造成倒架。
11加强液压支架安全阀的管理,保证安全阀开启值达到额定值。
12加强两顺槽的顶板管理,特别是超前支护区域,应定期检查单体初撑力情况,及时更换损坏的单体。
当顺槽两帮片帮严重、顶板局部下沉时,应在顺槽顶板两侧锁边,防止三角区域冒落,并加强顶板、两帮的支护强度。
两顺槽局部超过或掘进时已冒顶时,综采面回采期间必须超前支护有效,端头支架接顶严密。
13工作面遇地质构造、初采、末采期间,结合本规定制定专项措施,并贯彻落实到位。
二、综采工作面交接班期间的顶板管理
1综采队在班前会布置生产任务时,值班人员、带班人员必须将井下现场情况了解清楚,由本班带班副队长根据井下情况安排各项工作,特别是在顶板管理方面的重点。
2每班带班副队长必须在现场进行手拉手交接班,接班时由验收员或跟班副队长进行推进度、工程质量的验收,发现工程质量不合格时,必须交接清楚,落实好责任。
3交班时上一个班的带班队长和班长必须将本班顶板状况、压力显现情况、设备的运行状况等交接清楚。
4煤机司机在交班时要将本班的顶、底煤留设情况,提底、卧底情况以及工作面出现上窜或下窜时的加刀情况交接清楚。
5支架工在交接班时要将工作面顶板压力显现情况、顶底板台阶情况、支架出现“低头”、“高射炮”以及倒架、咬架情况交接清楚,以便下一班采用合理方法调整。
三、综采工作面非来压期间的顶板管理
1在生产过程中必须保证工作面三直两平、两畅通,所有设备正常运行,杜绝设备“带病”运行。
2煤机司机要根据顶板压力、煤层厚度和直接顶岩性等各方面因素合理确定顶煤留设厚度,并根据周期来压步距及压力显现强度合理确定正常来压和周期来压期间的顶煤留设厚度。
3综采工作面生产过程中要根据顶板变化、地质构造、工作面涌水情况等合理调整采高。
4煤机司机每刀煤的卧底、提底或降低采高、增大采高的幅度不得超过100mm,连续推采调整量一般不得超过1刀,即调整一刀必须平推一刀。
5工作面出现上窜和下窜时,煤机司机在机头和机尾加刀过程中要保证刮板运输机的承受弯度,一般连续加刀不得超过3刀,详细加刀位置和刀数要根据工作面的上下窜的程度和距离来确定。
6煤机司机在割煤过程中要合理控制煤机割煤速度,保证支架工能够实现跟机移架,当工作面周期来压时,若出现片帮增加和悬顶面积大等漏顶迹象时,合理增加支架工数量,必要时采取隔一架拉一架。
7支架工拉架时,液压支架顶梁必须全断面接顶,达到初撑力,并根据顶底板平整度合理调整平衡油缸,保证支架合理架型和支架顶梁接顶效果。
8如顶板完整,支架滞后煤机后滚筒不大于3架,如顶板破碎,支架要紧跟煤机前滚筒,如顶板有漏矸现象支架工必须根据梁端距尽可能超前拉架,保证支架接顶效果。
9工作面推移运输机时不要出现急弯,要平缓过渡,当工作面底板坡度大时要停止推移运输机,通知煤机司机重新扫底后方可推出。
10推溜工要根据工作面支架初撑力情况及时对支架进行二次补压,在支架拉出后及时打出护帮板,护帮板滞后煤机不大于10架。
11工作面有水患影响时要加强排水工作,避免运输机顶链带水,造成皮带打滑及运输系统不畅,工作面排水设备不能影响工作面拉架和推移运输机。
四、工作面周期来压期间的顶板管理
1工作面顶板管理措施
(1)工作面周期来压期间支架工必须跟紧煤机前滚筒拉架,煤机司机控制好割煤速度,出现煤壁片帮增加、悬顶面积增大等漏顶征兆时,为了保证快速推进,可以适当提高煤机速度,在保证拉架速度和支架初撑力的情况下,增加支架工的数量,实现多点拉架或隔一架拉一架,推溜工补齐。
(2)调度室和控制台人员实时监控液压支架工作阻力及增阻情况,发现连续3架及以上初撑力不足时,要及时通知跟班队长查明原因、及时处理。
控制台工作人员发现液压支架持续增阻或压力较大时,及时通知工作面和跟班队长。
(3)当工作面局部压力较大或有漏顶预兆时,在刮板运输机可弯曲程度内,实行局部反复割煤,快速推过压力集中区。
(4)周期来压期间,根据梁端距及前梁平整度,尽可能超前拉架,压力集中区域应采用带压擦顶拉架,但必须保证支架一次拉到位,当工作面出现顶台阶无法处理或不能够及时处理时,必须调整支架架型,保证支架前梁接顶(初撑力应不小于252bar),但调整的总架数应适当控制,防止产生压力集中,压死支架。
(5)充分发挥护帮板的作用,提前收回护帮板及滞后采煤机打出护帮板的架数必须严格规定。
2加强液压系统及设备的日常维护和保养,保证周期来压期间的快速推进。
(1)加强液压系统及液压支架的检修和维护,保证所有液压支架能够达到初撑力,保证所有支架的立柱、平衡油缸安全阀能够正常开启。
(2)加强三机的检修和维护,定期检测刮板链张力、有无破损、检查液压马达的完好情况以及三机各电机、减速箱、轴承等运行是否正常,发现异常情况时提前制定检修计划。
(3)严格落实好设备点检制度,合理利用检修时间处理设备隐患,防止来压期间的设备故障。
(4)保证供电、供排水等系统的可靠性。
3保证仓位及运输系统的正常运转
(1)周期来压期间,采煤机司机必须控制好割煤速度,控制台工作人员认真观察运输机电流,发现运输机过载时,及时发信号通知工作面,推溜工根据运输机内的煤量,合理确定一次推移运输机长度,防止运输机过载或压死。
采煤机司机割至机尾段时,应适当减慢速度,防止运输机过载或压死。
(2)周期来压期间给综采工作面正常生产留有足够的仓位,保证工作面周期来压期间的连续生产,调度室在仓位高、可能会仓满停产的情况下,必须了解综采工作面的周期来压情况,必要时停止其他工作面割煤。
(3)合理安排主运输系统与综采工作面检修时间,保证主运输系统运行可靠。
五、停机检修期间的顶板管理
1在进行预防性停机检修前必须避开周期来压,工作面停在合理的位置上进行检修。
停机检修前将支架初撑力升到位、护帮板打到位,梁端距大且顶板平整时及时超前拉架。
2停机检修期间,设置专人巡查工作面来压情况以及支架接顶、梁端距、护帮板和工作面片帮情况,发现问题及时采取预防性措施。
3当工作面出现设备故障停机时,要安排专人对支架进行二次补压,同时保证护帮板全部打开,并定期巡查工作面顶板管理情况,发现问题及时采取预防性措施;
如果工作面顶板状况较差,要根据设备故障的处理时间,采取其他措施加固顶板和煤壁;
当工作面压力显现较大时要对支架增加辅助设施,防止支架被压死。
六、工作面内局部冒顶的处理措施
1如果采煤机通过冒落区不会产生大面积冒落时,要
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