采煤工作面合理支护密度的确定
对井下采煤支护方法的
2023-11-11CATALOGUE 目录•井下采煤支护方法概述•采煤工作面支护方法•巷道支护方法•顶板管理方法•井下采煤支护方法的发展趋势01井下采煤支护方法概述根据采煤工作面的工程条件、地质条件和开采技术，选择合适的支护类型，如液压支架、单体支柱等。
采煤工作面支护确定支护类型根据工作面的采煤计划、地质条件和液压支架的特性，确定合理的支护密度和布置方式，以保证工作面的稳定性和安全性。
支护密度与布置采煤工作面顶板管理是支护的重要环节之一，需要采取有效的措施控制顶板的稳定性，防止顶板事故的发生。
顶板管理巷道支护选择支护材料根据巷道的工程条件和地质条件，选择合适的支护材料，如混凝土、钢材等。
确定支护方式根据巷道的用途、地质条件和工程要求，选择合适的支护方式，如锚杆支护、喷射混凝土支护等。
确定巷道断面形状和尺寸根据巷道的用途、地质条件、通风和运输要求，选择合适的巷道断面形状和尺寸，以满足使用要求。
通过观测和预报顶板的状况，及时采取措施控制顶板的稳定性，防止顶板事故的发生。
顶板观测与预报合理确定采高加强支架支撑力合理确定采高可以减少顶板压力，提高采煤效率，降低事故发生的概率。
加强支架支撑力可以防止顶板下沉和冒落，提高采煤工作的安全性和效率。
03顶板管理020102采煤工作面支护方法主要用于采高较大的工作面。
适用范围结构简单，成本低，维护方便。
优点支撑能力有限，需要人工操作，效率较低。
缺点单体支柱支护优点支撑能力强，可自动操作，提高生产效率。
适用范围适用于煤层条件变化较大、采高较大的工作面。
缺点成本较高，需要定期维护和更换液压油。
液压支架支护适用于厚煤层、煤质松软、煤层赋存稳定的工作面。
适用范围可以充分利用顶煤资源，提高采出率，降低成本。
优点容易引起煤尘和瓦斯积聚，需要采取相应的安全措施。
缺点综采放顶煤技术03巷道支护方法03应用场景木垛支护常用于井下巷道支护的初期，以及需要快速安装的临时支护场合。
01原理木垛支护是一种被动支护方式，它利用木材堆砌成垛，为巷道提供支撑和保护。
采煤工作面合理支护方式的选择及支护密度的确定
采煤工作面合理支护方式的选择及支护密度的确定摘要:回采工作面支护方式因工作面的支护地点不同分为一般支护和特殊支护,根据煤层赋存条件和矿压观测结果,确定工作面支护强度后之后,合理支护方式的选择、合理支护密度的对于回采工作面的顶板管理起着非常重要的作用。
在我国井工煤矿的开采过程中，总结出了一套比较完善的矿山压力控制理论，由最初的定性分析发展到了定量计算顶板应力和顶板下沉量。
回采工作面顶板控制设计的内容主要包括：选择采场支护形式、选择采空区顶板的处理办法、决定控顶板距离、选择支护形式、制定工作面日常顶板管理方案等。
这些顶板管理的方法在实践中得到了充分的验证，并且从实践中得到了许多宝贵的经验。
目前对于顶板事故的控制与预防，主要研究需控岩层的范围。
采场需控制的岩层范围是指上覆岩层中运动对采场产生的明显影响的那部分岩层，包括直接顶与老顶。
从矿压控制的要求出发，直接顶是指在采空区已经冒落，在工作面推进方向上推动失去了传递力联系的那部分岩层；老顶则是由运动对采场产生明显影响的岩梁组成，每一岩梁由同时运动或近乎同时运动的一层或数层组成，尽管岩梁会发生断裂，但其在工作面推进方向上始终能保持传递力的联系（包括规则垮落）。
确定采场需要控制的岩层范围是顶板控制设计的首要问题，其中包括各部分岩层的厚度和运动步距的确定。
国内外特别是我国在围岩控制技术的研究方面取得了一系列卓有成效的研究成果，如支护形式的选择、支架选型设计、高档普采工作面围岩关系、支护设计、特殊支护、支护质量与顶板动态监测等。
合理支护强度确定之后，合理支护方式的选择对于回采工作面的顶板管理起着非常重要的作用。
根据回采工作面的不同地点支护方式一般分为基本支护和特殊支护两类。
基本支护要求支架在顶板不发生特殊情况时，能支和护住顶板。
特殊支护要求支架在顶板出现悬顶、滑动、冲击等隐患时，能防止顶板事故的发生。
1 一般支护方式各煤层工作面的控制实践表明，在单体液压支护的回采工作面，基本支护方式一般采用单一支护方式和棚梁支护方式。
高档工作面合理支护密度计算分析
收稿日期：２００４－０１－０９作者简介：柴久茂（１９４９－），山西大同市人，高级工程师，现任汾西矿业集团公司董事长。
文章编号：１００３－５９２３（２００４）０３－００６４－０２高档工作面合理支护密度计算分析柴久茂（汾西矿业集团公司，山西介休０３２０００）摘 要：针对高档工作面顶板合理支护密度的确定、支护密度计算方法的选择进行了详细的介绍，并举例进行分析。
关键词：高档工作面；支护密度；计算分析中图分类号：TD ３５５ 文献标识码：B 在高档工作面顶板管理中，支护密度至关重要。
支护密度过小，易发生顶板事故；若一味加大支护密度，又可能带来一系列问题：单体液压支柱低效率运行、材料浪费、工人工作量增加、工作面操作空间狭窄。
以上因素不但制约了工作面单产效率的提高，还有可能经常性地发生小的安全事故（如挤伤工人手脚等），影响安全生产。
因此，顶板支护密度计算就成为高档工作面支护设计的核心。
1 支护密度计算方法选择支护密度是指工作面单位面积的支护支柱数量（根／m ２），它直接反映了顶板的支护状况。
支护密度与支架阻力、顶板压力、支护费用等密切相关。
合理支护密度的确定，应考虑工作面顶板压力和支柱的工作阻力，可通过下式进行计算：n ＝P TR T（１）式中 n ———支柱密度，根／m ２；P T ———顶板支护强度，kN ／m ２；R T ———支柱实际承载能力，kN ／根。
可见，要求得到合理的工作面支护密度，必须首先针对具体的工作面顶板条件确定出相应的支护强度及单体支柱在井下工作过程中实际能达到的承载能力。
1．1 按顶板岩性、结构计算1．1．1 计算工作面支护强度（１）正常回采期间在“给定载荷”工作状态下，工作面支护系统仅承受直接顶岩层的重量：P T １＝１k －１M γ１（２）式中 P T １———给定载荷下顶板压力，kN ／m ２；M ———工作面采高，m ；γ１———直接顶岩层密度，kN ／m ３；k ———直接顶岩层碎胀系数，软弱岩层k ≥１．５；中硬岩层k ＝１．３～１．５；坚硬岩层k ＝１．１～１．２。
采煤工作面有效支护方式及创新的探讨
采煤工作面有效支护方式及创新的探讨摘要最近几年，采煤力度的逐步加深，适度的支护采煤工作面，直接关联到采煤企业经济效益的同时，影响着煤矿的安全生产。
对此，本文通过深入探讨煤矿采煤层的实际状况，基于支护工作面根本性原则的基础之上，选择切实可行的支护方式，合理有效的支护工作面，保障采煤安全生产，提高经济效益，对煤矿企业立足市场具有起到尤为重要的现实性作用。
关键词采煤；工作面；支护方式；创新中图分类号td8 文献标识码a 文章编号 1674-6708（2011）49-0009-02目前，主要有五大类自然灾害造成煤矿事故，特别是顶板事故，管理顶板回采工作面的过程中，选择恰当的支护方式、明确支护密度起到显而易见的重要性作用。
1 采煤工作面的支护方式及原则1.1支护方式的合理性管理顶板回采工作面的关键，即是明确支护的合理强度以及选择恰当的支护方式。
建立于不同回采工作面的基础之上，通常可分为两大类支护方式：基本支护和特殊支护。
针对顶板在正常情况下，要求支架可支护顶板的方式，也即基本支护方式。
而所谓的特殊支护，需在顶板发生悬顶、移动、冲击等安全隐患时，支架能支护起顶板并预防顶板事故的发生。
针对回采工作面处于单体液压支柱支护情况，通常采取单一和棚梁两种基本支护方式。
完整的坚硬的下位直接顶通常采用单一支护方式。
金属铰接的顶梁通常采用适中的棚梁支护方式。
同时，顶板事故的预防可采用特殊支护方式，也是强化补充基本支护的良好支护方式之一。
通常情况下，特殊支护方式大多应用于较为薄弱环节区域的回采工作面。
当前，应用较为广泛的支护方式是“四对八梁”支护方式有效支护回采工作面的上下各端，并获得了一定的良好成效。
在刮板运输机机道处预防冒落顶板，主要应用煤壁处的特殊支护方式，确保顶板的完整性。
1.2 合理支护采煤工作面的基本原则支护较大面积采煤工作面，可通过单根支柱支护，特殊支护方式支护特殊顶板环节，合理结合二者为完整的支护面，控制好顶板，构建采煤最佳作业空间。
采煤工作面上下端头、超前支护的管理规定
采煤工作面上下端头、超前支护的管理规定Through the process agreement to achieve a unified action policy for different people, so as to coordinate action, reduce blindness, and make the work orderly.编制：___________________日期：___________________采煤工作面上下端头、超前支护的管理规定温馨提示：该文件为本公司员工进行生产和各项管理工作共同的技术依据，通过对具体的工作环节进行规范、约束，以确保生产、管理活动的正常、有序、优质进行。
本文档可根据实际情况进行修改和使用。
采煤工作面上下端头、超前支护的管理规定一、采煤工作面上下端头必须加强支护。
二、工作面上下端头和输送机机头、机尾加强支护的方式、质量要求等必须在采煤工作面作业规程中明确规定。
三、端头液压支架前顶板破碎时, 必须提前维护, 并有专项安全施工措施。
四、两端口进刀侧, 采煤机回头前, 靠近工作面帮的巷道支护材料要提前回撤。
五、工作面端头普通顶梁下在没有条件支柱时, 必须使好扁销,挂好防飞链, 使顶梁成一整体, 足顶有力。
六、两端头的支架与两巷超前支架连接处支架护帮必须正常使用, 支撑平稳有力, 出现歪、咬架时应立即处理。
七、拉两端头的支架时要坚持少降快移的原则, 以减少空顶时间。
八、回采工作面上下顺槽从面前煤壁以外要提前加强支护, 其支护方式、支护距离等必须在采煤工作面作业规程中明确规定。
九、液压支架初撑力必须按《煤矿安全质量标准化标准及考核评级办法》（试行）中的《综采（放）工作面工程质量标准化及检查评分办法》规定要求执行。
十、两顺槽超前支护以外巷道出现破碎、开裂、离层等现象时, 要及时采用单体液压支柱支护, 并有专项安全施工措施。
十一、工作面超前支护的材料、密度、初撑力必须在采煤工作面作业规程中明确规定。
25112采煤规程
六盘水煤矿恒鼎实业有限公司盘县鸡场坪乡椅棋煤矿采煤作业规程采面名称：1011采煤工作面单位：采煤一队编制人：黄权林队长：_________________________二00八年六月三十日编规程贯彻学习记录矿会审意见：1、工作面必须保持整体推进，煤壁平直，支架上肢靠顶板紧扣煤壁。
2、工作面风道超前支架长度不小于5米，且尾架严禁滞后行人2米；工作面段控架支柱间距不大于2米，尾架和溜煤眼口往上2米范围内控架支柱间距不大于1.0米，风道内超前支架段点柱间距不大于1.0米。
3、工作面上出口拐点处，伪斜角不能过大，严禁出现真倾斜情况，过度要均匀变坡，圆滑过度，防止支架皱架。
4、工作面尾架段（溜煤眼口至拆架点）必须使用好控架支柱和接架支柱，以便增大尾架作业人行空间，接架支柱间距1.0米。
5、工作面上、下出口压力大时，出现皱架、断架、断绳等情况时，控架支柱间距改为1.0米。
6、所有使用单体人员，不论是支柱还是卸柱作业人员，必须位于支柱的上方，防止倒柱伤人。
7、加强工作面控架支柱的检查，工作面严禁出现闲置支柱，失效及空载支柱。
8、加强工作面溜煤眼口及工作面与尾架段拐角处支护，防止拐角点走架伤人。
参加会审人员：二00八年六月三十日三、回采工作面地质概况（一）、回采范围煤层赋存状况及储量二)、煤层特征1、煤层的物理化学特征：2、煤层顶、底板矿压特征：2、水文情况：（1）该工作面水文地质条件较复杂，54测点遇较大渗水，54点以内刀柱式回采。
（2）严禁回采风道以上的+1694米水平阶段保护煤柱，以防采空区积水，涌入工作面，影响安全生产。
3、与临近煤层及采空区的关系（简述）：该工作面上方为+1694米水平阶段煤柱, 下方为1013工作面,现未开采,左方为1670石门1694石门；右方为未采动区域。
4、地质构造对开采的影响：该工作面近似于单斜构造，地质构造对开采存在较大影响。
54、55测点遇三个倾向正断层，落差在2.5m 左右，公司决定，54测点以外采用柔掩支护回采，54测点以内采用刀柱式回采。
581采煤压力计算
微增阻支柱 0.91 0.85 0.8 1.5~2.2m 0.95 11°~25° 0.95
急增阻支柱 0.5 0.7 0.7 1.5~2.2m 0.95 26°~45° 0.9
木支柱 0.5 0.7 0.7 ＞2.2m 0.9 45°＞ 0.85
Ld—最大控顶距，米； L 柱—柱距，0.75 米 n —支护密度，根/米 2 向上取整，确定合理的柱数 n1 4、验算校核实际支护密度及支护安全系数 顶板压力计算 1） 、顶板一次冒落高度计算 H= K h1
1、采面工作面合理支护强度（Pt） ： Pt=9.81khr 其中： Pt—工作面合理的支护强度，KN/m2 K—工作面支柱应该支护的上覆岩层厚度与采高之比， 一般为 4~8， 应根据 具体情况合理选择，开采煤层薄、顶板条件好、周期压不明显时，应选用 低倍数；反之则采用高倍数。我局一般取值不低于 6。 h—采高，m; r—顶板岩石重力密度，一般取 2.5，t/m3 2、支柱实际支撑能力计算公式： Rt=kgkzkbkhkaR 式中：R—支柱额定工作阻力，KN； k—支柱阻力影响系数，可以从支柱阻力影响系数中查得。 项目 工作系数 kg 增阻系数 kz 不均匀系数 kh 采高系数 kh 倾角系数 ka 液压支柱 0.99 0.95 0.9 ＜1.4m 1.0 ＜10° 1.0 3、工作面合理的支护密度（n） n= Rtt 式中：n—支柱密度，根/m2 Rt—支柱实际支撑能力，KN/根。 4、根据采煤方法选定支护管理方式，确定排、柱数。 根据我局技术管理规定，炮采工作面最大循环进度 1.2 米，排数不低于三 排， 最多采用四排管理方式； 机采工作面根据采煤机截深循环进度最大 0.8 米，排数不低于四排，最多采用五排管理方式。柱距按公司统一规定 0.75 米。 首先根据采煤方法，确定支柱支护排数，排、柱距及最大控顶距。 然后计算每排支柱数 n1=Ld·L 柱·n 式中： n1—每排支柱数；
24061炮采段安全技术措施10
一、补充原因24061综采工作面随着工作面的推进下口无法割透，经研究决定，对此段采取爆破落煤的工艺采煤，特报如下补充安全技术措施。
二、补充内容炮采段安全技术措施三、炮采段支护设计1、采用经验公式计算：Pt=9.81h γk=9.81×2.6×2.5×5=318.8kN/m 2式中: Pt —工作面合理支护强度，kN/m 2h —采高2.6mγ—顶板岩石容重 ,取2.5t/m 3k —工作面支柱应该支护的上覆岩层厚度与采高之比（4—8），取5。
2、根据每根液压单体实际支撑能力的公式计算：Rt=KgKzKbKhKaR=0.99×0.95×0.9×0.9×0.9×300=205.7 kN /根。
式中：R —支柱额定工作阻力，取300 kN /根；K —支柱阻力影响系数，工作系数Kg 取0.99；增阻系数Kz 取0.95；不均衡系数Kb 取0.9；采高系数Kh 取0.9；倾角系数Ka 取0.9；3、工作面单体支柱支护段的合理支护密度根据公式 n=Rt Pt =7.2058.318=1.54根/㎡ 式中：n ——支柱的密度，根/㎡；Pt ——工作面合理的支护强度，318.8kN/㎡；Rt ——支柱实际支撑能力，205.7kN /根；4、根据单体支柱支护段最大控顶时支柱的排数为7排，支柱的排距b 为1.0m ，支柱的柱距a 根据以下公式计算 a=tt P F Nb N R )(+=8.318)2.00.17(77.205⨯+⨯⨯≈0.7m 式中：Rt ——支柱实际支撑能力；取205.7kN/根；N ——支柱的排数，取7排；F ——梁端头距煤壁的距离，取0.2m ；b ——支柱的排距，取1.0m ；Pt ——顶板支护的强度，取318.8kN /㎡；根据以上计算，24061综采工作面炮采段支护所需的强度，确定炮采段支柱的柱距为0.7m 。
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采煤工作面合理支护密度的确定
【摘要】本文主要分析了煤炭开采过程中，关于采煤工作面的支护密度的确定问题。
文章首先分析了采煤工作面合理支护的基本原则，继而从影响支护密度的因素、工作面顶板压力的计算、单体液压支柱的选择以及支柱支护密度的确定等几方面详细探讨了采煤工作面支护系统中支护密度的合理确定方法及注意事项。
【关键词】采煤工作面；顶板压力；支护密度；确定
在煤炭企业的日常开采生产工作中，为了确保生产的正常稳定和开采人员的安全，都需要对采煤工作面进行必要的支护，支护系统工程的施工质量以及支护方式的合理性与否是直接影响到开采效率与安全的关键。
为此，必须要加强对采煤工作面支护作业的管理，确保支护系统的稳定可靠。
而其中，支护密度的合理确定不但能够保证采煤生产顺利进行，而且能够降低支护成本，减少支护设施对开采工作的影响，提高生产效率，节约成本，增大生产经济效益。
本文中笔者就从实践经验出发，来探讨在采煤工作面应当如何确定支护系统的最佳支护密度。
1、采煤工作面合理支护的基本原则
一般情况下，采煤工作面的支护系统大都是以单根支柱进行支护，除非是顶板的情况较为特殊，方才采用一些特殊的支护形式与单根支柱结合使用来实现工作面的支护体系，以确保顶板的稳定性，为采煤作业提供一个安全稳定的作业空间。
其中，在采用单根支柱作为支护体系的主要支护方式时，需要从支柱的柱距、排距、排数、角度以及长短等各个方面对支柱的支护方式进行合理布局，以确保支护质量。
因此，在采煤工作面进行支护系统施工时，需要做到按照一定的支护布置原则来进行设计施工。
首先，支柱的排列应当处于一条直线上，当然这样排列的前提条件是采煤工作面的煤壁是呈直线形态的，这样才能保证工作面的所有部位都处于一种均匀受力的状态，形成一定的压力集中点。
否则压力集中点处的顶板压力会是其他部位顶板压力的数倍，这样就极易使顶板因失控而掉落。
其次，支柱的排数必须要满足设计要求，不可擅自减少支柱的排数，否则就会降低整个支护系统的支撑作用，从而发生切工作面的事故。
另外，要确保采煤作业是完全按照相关规定合理开采，并遵照一定的推进顺序进行开采，否则支柱的排距就无法根据开采进度合理推进，从而出现排距过大或过小的状况，影响支护系统的稳定性。
第三，要保证支柱的长度恰当合理。
若支柱过短，则无法达到预期的初撑力要求，无法起到支撑作用。
而支柱过长，就会使支柱的角度难以满足要求，同样也会形成无效的支柱。
第四，支柱的柱距和角度合理。
支柱之间的柱距若过大，会使得悬顶的面积超过规定允许的范围，就易使两个支柱之间出现顶板冒落的现象。
当然，柱距若果小虽然能够保证顶板的稳定可靠，但对工人的作业会带来不便，也不易采用。
除此之外，支柱的支撑角度也应当达到一定要求，使支柱承受的压力尽可能的分散均匀，以防止某一点压力过大使得支柱出现倒伏现象。
2、采煤工作面合理支护密度的确定
合理的确定采煤工作面的支护密度对于保证采煤作业的正常高效生产具有很大影响作用，因此，在确定支护密度时必须要综合考虑施工现场的地质条件，以及作业需要，根据支护工程施工有关规定与技术要求进行，以实现最佳的支护密度值。
2.1影响支护密度的因素
在采煤工作面的支护密度确定中，其主要的影响因素有顶板压力的大小；支柱类型、性能、质量的优劣；工作面支护布置的方式以及生产管理水平的高低、操作是否合理，工作面推进快慢，工作面的规章制度是否健全，执行是否认真等多个方面。
2.2工作面顶板压力计算
支柱所承受的载荷由下列三个部分组成：直接顶的重量作用到支柱上的载荷Q1；由于裂隙影响，而使老顶不能形成平衡拱那部分岩石重量及老顶周期压力影响，通过直接作用到支柱上的载荷Q2；由于支柱性能改变及操作质量影响使支柱所承受的附加载荷Q3。
由于矿田煤层顶板多为I·Ⅱ类顶板，因此，以I.Ⅱ类顶板特点为依据。
通过煤层采高计算直接顶垮落高度和岩石重量，并用系统数考虑老顶和支护质量的影响，对顶板压力做以计算。
2.3单体液压支柱的选型与实际工作阻力的计算
2.3.1支柱选择的依据：不同型号的支柱工作阻力，支护密度的大小也不同.因此。
在确定支护密度之前，要对支柱进行选型，以确定支柱的额定工作阻力。
为此，以计算支柱的最大与最小高度，做为支柱选型的依据。
2.3.2单体液压支柱实际工作阻力的计算，在工作面上由于单体液压受支柱完好情况、支柱支护质量、控顶距变化、支柱在工作面中所处的位置及支柱增阻特性等不同因素的影响.其实际可能达到的工作阻力变化是很大的。
因此不能用说明书上的工作阻力直接进行支护密度的计算，必须用支柱实际可能达到的阻力计算支护的密度。
2.4支柱支护密度的确定
2.4.1支护密度的选择计算。
由于支柱实际可能达到的工作阻力Ps和顶板压
力Pi已经确定，因此，可用下式计算工作面的支护密度.Ni=Pi/Ps，式中Ni--顶板支护密度，根/立方米；Pi一顶板单位面积上的压力；PF一支实际可能达到的工作阻力。
而工作面实际支护密度还要受场支架布置方式、下料、行人、机道宽度、通风断面等条件的限制，因此，必须通过对采场支架布置图的支护密度进行计算，才能验算其是与M值相符合与否。
2.4.2讨论：当Ns<Ni时.说明工作面支护密度达不到安全的要求，当Ns≥Ni 时.并且互相接近时为合理，否则应重新调整工作面支架布置方式。
一般情况下N3-NiN3不大于10%时为合理.若Ns比Ni之大于10%以上时.说明工作面的实际支护密度太大。
不经济，劳动强度大，也不合理。
当出现上述情况，要对工作面的支护规格进行调整。
调整到合理支护密度。
为此式中的Ni，用Ns代替得下式N=n/L[s（n—1）+a]，一般情况下，工作面的支柱排数n是根据工作面的必要工作空间和通风断面要求确定的。
机组截深s是由顶板状况、机组功率大小、机组滚筒宽度，配套的顶梁长度决定的。
机道宽度a一般可定为1.2m，因此.n、s、a为已确定的已知道.这样只要调整柱距L。
就可以达到调整N的目的。
故转换成下式L=n/Ni[s×（n一1）+s]分别将n，Ni，s，a已知值代人式中就可以计算出Ni应的I值。
则按L、n、S、8各值设计采场支护布置。
其支护密度Ns和用顶板压力Pi，支柱实际工作阻力Ps算出的支护Ni，必定是相等和十分相近的，因此该支护密度是合理的。
3、结语
总之，采煤工作面的支护密度的合理与否不仅影响着生产的安全问题，对生产经济效益也是起到很大影响作用的。
在进行支护密度的确定时，要结合实际施工现场条件，充分考虑各方面的因素，做出最佳的支护设计方案，以确保采煤工作面的高产、稳产以及安全性、经济性。
参考文献
[1]潘文来.浅谈高档工作面合理的支护密度[J].煤炭技术，2004（11）.
[2]苑明军.采煤工作面合理支护方式的选择及支护密度的确定[J].煤炭技术，2008.。