MT554-1996缓倾斜煤层采煤工作面顶板分类.pdf

中华人民共和国煤炭行业标准MT 5 5 4 一1 9 9 6缓倾斜煤层采煤工作面顶板分类1 主题内容与适用范围本标准规定了缓倾斜煤层采煤工作面直接顶稳定性分类( 以下简称直接顶分类) ， 基本顶压力显现分级( 以下简称基本顶分级) 和各类级顶板对支护设备选型和参数选择的要求。本标准适用于缓倾斜煤层采煤工作面， 对倾斜煤层采煤工作面也可参考使用。2 引用标准G B / T 1 6 4 1 4 煤矿科技术语岩石力学3 术语及代号本标准的术语及代号见表1 ,表 1 术语及代号编号术语名称代号单位符号定义或说明3 . 1直接顶厚度hn1G B / T 1 6 4 1 43 . 2直接顶平均分层厚度入 。p1直接顶下位岩层， 其厚度相当于煤层厚度的部分中，按岩性和强度形成的各组岩层的分层厚度平均值3 . 3直接顶初次垮落距1 ,n .G B / T 1 6 4 1 4 ( 直接顶初次垮落距按冒高超过 。 . 5 m,沿工作面方向冒落长度超过工作面总长度的5 0 %时工作面煤壁至切眼煤帮之间的 距离计算)3 . 4l ,1 n按给定公式计算得到的直接顶初次垮落距计算直接顶初次垮落距3 . 5综合弱化常量C ,了m. MP a / MP a反映煤层顶板结构， 分层厚度和裂隙分布对顶板稳定性综合影响的常量3 . 6基本顶G B / T 1 6 4 1 4 ( 老顶的同义词)3 . 7基本顶初次来压步距L ,n1GB / T 1 6 4 1 43 . 8修正基本顶初次来压步距L m当基本顶初次来压步距超过工作面长度 1 / 2 时， 需要将进行修正. 修正后的L , 称为修正基本顶初次来压步距3 . 9基本顶周期来压步距乌mGB / T 1 6 4 1 43 .1 0直接顶充填系数N直接顶厚度( h , ) 与 煤层采高( h . ) 的比 值3 .1 1煤层采高h .m4 直接顶分类4 . 1 类别名称 采煤工作面直接顶类别按其在开采过程中表现的稳定程度进行划分。 共分为4 类。 其中， 1 类又分-， 一 一- 一一， 一一内 -一一一中华人民共和国煤炭工业部1 9 9 6 一 0 8 一 1 4 批准1 9 9 7 一 0 2 一 0 1 实施MT 5 5 4 一 1 9 9 6为2个亚类。类别代号及名称见表2 表 2 直接顶类别代号及名称1类蹼一靛2类4类不稳定中等稳定非常稳定4 . 2 分类指标4 . 2 . 1 基本指标: 直接顶分类的基本指标是平均直接顶初次垮落距( l , )4 . 2 . 2 岩性和结构特征及主要力学参数参考区间: 岩性、 节理裂隙， 分层厚度、 岩石单向抗压强度及其乘积( 等效抗弯能力) 和综合弱化常量， 是划分直接顶类别的重要参考要素。4 . 2 . 3 分类指标和参考要素:直接顶分类指标及参考要素见表3 , 表 3 直接顶分类指标及参考要素类别1 类2 类3 类4 类l a1 6基本指标r , 44 r , 88 r , 1 81 8 r , 毛2 82 8 r , 5 0岩性和结构特征泥岩、 泥页岩、 节理裂隙发育或松软泥岩， 碳质泥岩节理裂隙较发育致密泥岩， 粉砂岩， 砂质泥岩节理裂隙不发育砂岩， 石灰岩节理裂隙很少致密砂岩， 石灰岩节理裂隙极少主要力学参数参考区间综合弱化常量C二0 . 1 6 3 士0 . 0 6 4Q=0 . 2 7 3 士0 . 0 9已二0 . 3 0 士0 . 1 2C r -0 . 4 3 士0 . 1 5 7C =0 . 4 8 士0 . 1 1单向抗压强度R , =2 7 . 9 4 士1 0 . 7 5凡=3 6 土2 5 . 7 5R, =4 6 . 3 士2 0凡=6 5 . 3 士3 3 . 7凡 -8 9 . 4 士3 2 . 6分层厚度h o =0 . 2 6 士0 . 1 2 5戊=0 . 2 8 5 士0 . 1 3h.=0. 5 1 士0 . 3 5 5h o =0 . 6 7 5 士0 . 3 4A . -O . 7 2 士0 . 3 4等效抗弯能力R 。 h . 7 . 5 2R, h-h . -2 . 9 -1 1 . 4尺 . h , =7 . 8 - 2 9 . 1R , 凡=3 3 - 1 0 4凡 h , =4 5 . 5 -1 3 9 . 44 . 2 . 4 2 类直接顶的划分: 对于2 类直 接顶， 可 根据需 要分为两 个亚类， 见表4 。 表4 2 类直接顶的划分 ft 4l 一一一丁一一一一一一一一基本指标区间8 r , -1 21 2 r , 毛1 8Za一Zb4 . 3直 接 顶 类 别 的 确 定 方 法一4 . 3 . 1 已采多个工作面的煤层: 根据本煤层实测的直接顶初次垮落距， 按式( ll求出其平均值r , , 查表3 , 确宁 t 1岸吉 # Z T a G O W A ,;别。_ _ _. . . (1)艺间 一一 Tt式中: l ,;同一煤层已开采工作面的实测直接顶初次垮落距;同一煤层已开采工作面数， 一般应不少于3 e标准分享网 w w w .b z f x w .c o m 免费下载MT 5 5 4 一 1 9 9 64 . 3 . 2 同一煤层由已采上作面推算未采工作面 : 如L : 知煤层某工作面直接顶初次垮落距t ， 可按式( 2 ) 计算其综合弱化常量， 并进而按式( 3 ) 推算该煤层其他工作面初次垮落距1， 取不少于3 个工作面的平均值用z代换表3 的I - 然后按表3 ,3 1 确定其直接顶类别0 . 1 1 8 6 1 , .丫 R. h o, 。. ， 。 (2)I -= 8 - 9 4 C 丫R， h -. . ，.二 ，. - ，.二(3)式中: 凡1 已采工作面的单向抗压强度; h o , 已采工作面的直接顶分层厚度R , ;某未采工作面的单向抗压强度;h - 某未采工作面的直接顶分层厚度。4 - 3 . 3 当基本指标处在两类界线附近时， 可根据岩性， 结构特征， 其他力学要素所处区间判定所属类别4 - 3 . 4 未采煤层: 如果煤层尚 未开采， 可根据地质条件相近的相邻煤层的 综合弱化常量( C . ) 及钻孔岩芯的取样试验，确定直接顶下位岩层的单向抗压强度及直接顶平均分层厚度， 按式( 3 ) 计算直接顶初次垮落距， 由表3确定直接顶类别。4 . 3 . 5 由直接顶强度指数， 推算直接顶类别: 如已 知直接顶强度指数( D ) ， 可按附录A ( 参考件) 推算直接顶类别。5 基本顶分级5 . 1 级别名称 根据基本顶压力显现强烈程度， 将基本顶进行分级， 共分为四级。 其中， N 级又分为两个亚级。 级别名称和代号见表5 ,级别名称及代号代号I 级N级峰一酬 名 称! 不 明 显 明 显52 分级指标 基本顶的分级指标是基本顶初次来压当量( P . )非常强烈， 其值由基本顶初次来压步距( L , ) ， 直接顶充填系数( N ) 和煤层采高( h m ) 按式( 4 ) 确定。 基本顶的分级指标见表6 。 各级基本顶相应的典型地质技术条件见附录B ( 参考件) 。 P ,式中: 只基本顶初次来压当量，= 2 4 1 . 3 1 n ( L) 一 1 5 . 5 N 十 5 2 . 6 h -k N/ m o 表 6 基本顶分级指标基本顶级别I 级I 级，级. . . (4) N级分级指标只 6 8 9 58 9 5 只毛9 7 59 7 5 P , l 0 7 5 1 1 0 7 5 1 1 4 5; :. 1基本顶级别确定方法 计算初次来压步距:MT 5 5 4 一 1 9 9 6 当初次来压步距不超过工作面长度的1 / 2 时， 取其实测值作为( 4 ) 式的L。如果初次来压步距超过工作面长度1 / 2 时， 实测的初次来压步距需按照式( 5 ) , ( 6 ) , ( 7 ) 进行修正。将修正后的基本顶初次来压步距 L , 取代式( 4 ) 中的 L ,四周未采的工作面一5 . 3 . 1 门5 . 31 . 25 . 31 . 3L 、 一1 止 一 了( 1 + k ) / ( 1 + 琳)一边采空或有走向断层的工作面: L 。 一 卫一一-2 ( 2 + k ) / ( 4 + 3 琳) . 。 。 (6)两侧已采的工作面 L石 =. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .7 、 ,/ 2 ( 1 +面/ad干面及式中: k =L , / L . ( L ， 为工作面长度) ; P - 基本顶岩石的波桑系数( 一般可取: 砂质页岩， p =0 . 3 5 ; 砂岩， 1 =0 . 2 -0 . 3 ; 砾岩， f 1 =0 . 2 ) 。5 . 3 . 2 用周期来压步距推算初次来压步距: 如已知基本顶周期来压步距( L O， 可用式( 8 ) 推算初次来压步距( L , ) L , = 2 . 4 5 L p ( 8)5 . 3 . 3 直接顶充填系数计算: 直接顶充填系数N按式( 9 ) 计算: N =人 / h ,p ，. . . (9)5 . 3 - 3 . 1 直接顶厚度确定原则: a . 当直接顶厚度小于6 倍采高时， 人 ， 取实测直接顶厚度; b当直接顶厚度大于6 倍采高时， 取h ; =6 h -5 . 3 . 3 . 2 煤层采高( h m ) 确定原则: a . 一次采全高的工作面， 以煤层厚度作为煤层采高; b分层开采的工作面， 以分层采高作为煤层采高。5 . 3 . 4 计算初次来压当量平均值系及级别划分: 由已 采工作面的L N , h . ， 按式( 4 ) 计算初次来压当量平均值系， 然后对照表6 ， 对该煤层基本顶级别进行判定6 直接顶分类和基本顶分级对支护设备的选型及参数选择的要求 直接顶分类和基本顶分级对支护设备的选型及参数选择的要求见附录C , D , E ( 参考件) 。标准分享网 w w w .b z f x w .c o m 免费下载MT 5 5 4 一 1 9 9 6 附录A由顶板强度指数D推算直接顶类别 ( 参考件)A 1 已知直接顶板强度指数( D) ， 可按公式A l , A 2 换算出直接顶初次垮落距l , 。然后按表3 确定直接顶类别。不稳定顶板中等稳定以上顶板Z 一2 . 4 3 +6 . 2 2了石 . . . . . . . 1 , =6 . 4 4 +2 . 2 D (Al)(A2) 附录B各级墓本顶相应的典型地质技术条件 ( 参考件)B 1 各级基本顶相应的典型地质技术条件的组合( 见表B 1 ) 表 B l 基本顶分级界限及相应的典型条件基本顶级别I 级I 级.级N级N aI V b分级界限， k :V / m P. (8 9 58 9 5 P . 9 7 59 7 5 八(1 0 7 51 0 7 5 1 1 4 5典型条件L -N 区间1 - 23 - 41 - 23 - 41 - 23 - 41 - 23 - 41 - 2h , . = 1 1 2 0h 二 一 2 9 6h - = 3 7 8h . - 4 6 2 附录C围岩可控程度分组和支架选型 ( 参考件)C i 顶板分类和围岩可控程度分组 根据直接顶， 基本顶和底板的类级的不同组合， 可将采煤工作面围岩可控程度分为三组: 难控围岩( G u , G 1 2 ) ， 较难控围岩( G 2 ) ， 易控围岩( G , ) ， 见表C 1 , 表 C 1 采煤工作面围岩可控程度分组 围岩可控程度难控围岩较难控围岩易控围岩G1 1G1 zG 2G,直接顶类别12 , 3 , 42 a2 b, 3基本顶级别t， I， 1NtI，1底板类别I，I.， N ， VI，I.， IV， VMT 5 5 4 一 1 9 9 6C 2 支护设备选型和围岩可控程度 支护设备选型和围岩可控程度的关系见表C 2 e 表 C 2 支护设备选型与围岩可控程度围岩组别G, .G, G2G，液爪支架1支掩掩护式重型支撑掩护式( TV a ) 0强力支撑掩护式( N b ) 支撑掩护式掩护式2轻型和中型支顶掩护式掩护式支撑掩护式单体液压支柱类别轻型和中型系列博 M 系 列 并 配 备 切 顶 支 柱轻型和中型系列轻型和中型系列底座结构分离式或装配式装配式( . 户,固定式( N， v y ,分离式或装配式装配式( 厄 ) a ,固定式( N， V) 注 单体液压支柱轻型系列是指液压缸内 径为6 3 m m和8 0 m m的支柱系列， 其额定工作阻力分别为1 5 0 k N和 2 5 0 k N。 中型系列的液压缸内径为1 0 0 m m, 额定工作阻力为3 0 0 k N, 重型系列的液压缸内径为1 1 0 m m以 上。 额定工作阻力为4 0 0 k N , 对干液压支架， 轻型， 中型和重型分别指其额定支护强度为: 小于4 0 0 k N / m 0 , 4 0 0 6 0 0 k N / m , 6 0 0 -8 0 0 k N / m “ 的支架。 强力支撑掩护支架是指额定支护强度大于8 0 0 k N / m ， 且具有特殊抗冲击结构的支架. 对于IV b 级顶板条件， 除支架合理选型外. 尚 需考虑辅以顶板预处理技术。 1)基本顶级别. 2 ) 底板类别 附录D顶板分类对液压支架额定支护强度的要求 ( 参考件)U 1 顶板分类对液压支架额定支护强度及沿米支护强度的要求 各级基本顶对液压支架额定支护强度的要求见表D 1 。用于N 级基本顶的液压支架应同时满足表D 1 中沿米支护强度的要求。 表D 1 各级基本顶必需的额定支护强度及沿米支护强度下限项 目额定支护强度下限， k N / m 沿米支护强度下限， k N / m基本顶级别IIlNaNbNa1 V b嘿h - = 139 04 2 04 7 06 1 07 5 02 7 4 53 3 7 5h . = 24 4 04 9 05 3 07 2 08 0 03 2 4 03 6 0 0人 m =35 0 05 5 05 8 08 3 09 7 03 7 3 54 3 6 5h m =45 7 06 1 06 8 09 3 51 0 9 04 2 0 04 9 1 0D 2 各级基本顶必需的额定支护强度及沿米支护强度下限的计算D 2 . ， 工 、 II 、 1、 N 级基本顶的额定支护强度下限按式( D D计算:P s =7 2 . 3 气 十4 . 5 L , + 7 8 . 9 及 一1 0 . 2 4 N 一6 2 . 1. . . . ( D 1): P额定支护强度下限， k N / m ; B , 控顶宽度( 其值为梁端距加上顶梁长度) 。N 级基本顶额定沿米支护强度下限按式( D 2 ) 计算k , = ( 2 4 1 . 3 1 n ( L f ) + 5 2 . 6 h m一 1 5 . 5 N 一 4 5 5 ) B , C k . ” . ( D 2)55 3标准分享网 w w w .b z f x w .c o m 免费下载MT 5 5 4 一 1 9 9 6式中: 凡 Ck额定沿米支护强度下限， k N / m;备用系数， Na 级基本顶取 C k =1 -2 -1 . 3 ; 1V b 级取 C k =1 . 4 -1 . 6 .D 3 液压支架额定工作阻力换算 已知必需的额定支护强度下