缓倾斜煤层工作面顶板分类方案

2业学院、阜新矿业学院和大同、开滦、阳泉、徐州、阜新等22个矿务局、7所高等院校、4个研究所共同努力，经过大量的工作，提出了我国“缓倾斜煤层工作面顶板分类方案”,煤炭部下文颂发，要求全国煤矿试用。本已不能适应生产的需要。为了改善顶板管点的顶板分类方案。通过对350个回采工作0.3～0.5米以下，随采随冒，允许暴露面积和时间在5～8米²和20分钟以下。老顶—位于直接顶之上，厚度大于2米、单向抗压强度大于600～800公斤/厘米²、节性较强的岩层(裂隙间距和分层厚度一般大作面具有明显或强烈的初次和周期来压作稳定性不同将直接顶分为4类，按来压强度不同将老顶分为4级，并分别提出相应的架型、支护强度和顶板管理方法(主要针对全a、节理裂隙间距I和分层厚度h综合而成的强度指数D作为岩性指标，将直接顶分为4算误差，再用工程指标—直接顶初次垮落式中σ——岩石单向抗压强度，公斤/3c₁——节理裂隙影响系数；C₂—分层厚度影响系数。c₁可按测得的节理裂隙间距I查表2而得。C₂可按测得的分层厚度h查表3而得。1234D层厚度在公斤/厘米²I和h>1米的整体岩层即老顶次垮落I(米)I(米)h(米)h(米)测定岩石单向抗压强度α的试样可从老塘内的冒落研石内取得。采样范围是紧贴煤层(或伪顶)上1.5～2米内的直接顶下位岩层，按不同岩性分别取样。每一岩性的岩层内各取有代表性的试样两块，试样的规格大致为：20×20×15厘米(即长×宽×高)。也可利用向顶板打钻方法取样，岩芯直径为48～56毫米，每段长度不小于13厘米。不论取岩块或岩芯，其数量应保证能制取φ48~56毫米、高径比为1.8～2.2的试样3～5个，然后按部颁标准在实验室测定。如果不具备实验室测定条件，暂时可用捣碎法测定。捣碎法的取样、测定和计算方法见附件所示。由于用捣碎法测定岩石抗压强度的方法还不够成熟，因此所得的强度值只作为顶板分类面的岩层厚度超过1米时，即以该岩层的强度值作为分类的计算指标，否则以1.5～2米内各不同岩层厚度的平均值作为计算指标。节理裂隙间距I以在巷道内测得肉眼可见的最发育一组的构造裂隙为准，以测定有代表性的10～15个观测数据的平均值作为计算指标。如果在巷道内观测有困难，也可以在回采工作面观测，但不要把回采造成的裂隙统计在内。一般来说，构造裂隙面较平整、光滑、有充填物，而回采裂隙面不平整、断面新鲜，且大多数平行工作面，应将两者加以区别。分层厚度h指的是不同岩性的岩层之间和同一岩性内沿层理的离层面间距。它可以在巷道、工作面控顶区或老塘冒落区观测统计有代表性10～15个数据的平均值作为分类的计算指标。如果最下面的分层厚度大于1米时，即以该层厚度为准，否则取直接顶下位岩层1.5～2米内各分层厚度的平均值。直接顶初次垮落步距U以冒落高度1~面切顶线到开切眼煤壁之间的距离作为分类计算指标。如果工作面长度a与I之比小于3时，可采用等效步距U′=a·L/(a+l)作为分类的参考指标。老顶来压强度主要根据直接顶厚度和采高的比值N=M/m(M——直接顶厚度，米；m——采高，米)和老顶初次来压步距L将老顶分成4级，如表4所示。直接顶厚度与采高的比值N应根据构成老顶的条件和地质柱状图找出所在位置和直接顶的厚度计算而得。表中所列N值中的3～5,系指直接顶冒落后能基本充满采空区所需的倍数比。对于41、2、3类直接顶板可分别取N=3、4、5或根据实测而定。II不明显极强烈老顶初次来压步距L可根据现场实测或矿压显现特征确定。三、架型、支护强度和顶板管理方法的选择根据现有资料统计和国内外使用的经验，对于不同级类顶板的架型、支护强度和顶板管理方法建议如下(表5):II12312312344撑护撑护撑护支掩2.5米)(吨/米²)孔爆破、理采空区(吨/米²)和密背背板或点柱落的全部陷落；局部垮落；局部充填注：1.计算液压支架支护强度时的支护面积应为：支架中心距×(顶梁长度+壁之间距离)。表中括号内数字系掩护支架顶梁上的支护强度，设计和选用时应根据括号内(a)撑；效率，即为所需的支架总阻力。表中所列的支护强度根据各矿实际可允许±5%(b)2.表中支护强度栏内的1.3、1.6和2为老顶分级的增压系数，即I.ⅢV级来压强度与I级来压强度的增压比值，系根据同类型顶板统计分析所得。2.表中支护强度栏内的1.3、1.6和2为老顶分级的增压系数，即I.ⅢV级来压强度与I级来只给出最低值2,各局矿可根据实际情况确定其适宜值；3.单体支柱的支护密度应根据表中的支护强度除以支柱实际达到的支撑力而得；(d)4.表中采高系指最大采高，具体采高的支护强度可根据表内值用插值法确定；5.全部充填和厚煤层的下分层工作面的支护强度可根据具体情况确定。缓慢下沉系全部陷落(e)法的一种特殊形式，其老顶级别和支护强度可根据实际情况自行确定；6.根据支柱对顶板合力作用点的位置、切顶能力并照顾到当前使用的习惯，具体架型可按下列划分选择(见图):①支撑式：垛式(图a)、节式(图b);②支撑掩护式：四柱支在顶梁上(图c)、二柱支在顶梁上和一或二柱支在掩护梁上(图d);③掩护式：插腿(图e)、不插腿(图f);液压支架架型图7.表中所列的架型、支护强度和顶板管理方法适用于缓倾斜煤层。液压支架架型的选择虽然主要取决于顶板条件、但还应根据其它地质条件结合各类支架的不同性能和特点，最终选择一种较为51.煤层厚度根据我国煤层赋存的特点，厚度超过2.5米、顶板有侧向推力或水平推力时，应选用抗扭能力强的支架，一般不宜用支撑式支架。根据煤层的不同硬度，厚度达到2.5～2.8米以上时，需要选择带有护帮装置的掩护式和支撑掩护式支架。煤层厚度变化大时，应选择调高范围较大的掩护式或双伸缩支柱的支架。2.煤层倾角倾角在10°~15°(支撑式支架取下限，掩护式和支撑掩护式支架取上限)以上时，应选用带防滑装置的支架。倾角在18°以上时，应同时带防滑防倒装置。岩石单向抗压强度简易测量方法(捣碎法)R/100相符的占74%,差±1的占19%,差±2的占7%。因此按岩石坚固性系数f与R(单向抗压强3.底板强度应使支架对底板的比压不超过底板的允许比压。在底板较软条件下，选用时应作验算。4.瓦斯含量对瓦斯涌出量大的工作面，应符合《煤矿安全规程》的要求，并优先选用通风断面较大的支撑式和支撑掩护式支架。5.地质构造断层十分发育，煤层厚度变化过大，顶板的允许暴露面积和时间在5～8米²、20分钟以下时，暂不宜使用综采。6.设备成本在同时允许选用几种架型时，应优先选用价格便宜的支架。(1)捣碎筒：如图1所示；(2)计量筒：如图2所示；(3)分样筛：孔径20毫米、30毫米和0.5毫米各1个；(4)天平：最大称量1000克，感量0.5克；(5)小锤、漏斗、容器。(1)在工作面上、中、下3个地点分别取同一岩层的试样各1块为1组；(3)将每块试样筛出的小块称取50克为1份，共5份为1组。(1)捣碎筒放置在混凝土地板或2厘米厚的(2)将每组(5份)捣碎后的试样倒入0.5(1)岩粉高度l<20时(2)岩粉高度l=20～80、试样为煤或软6片盘斜井群集中改造的主要技术途径鸡西矿务局艾宝光刘长海吴静矿井合理集中生产是煤矿的一项重要技术政策。它关系到当前生产和矿井长远发展的问题。实践表明，矿井稳产、高产迫切要求实现生产集中化。为了更好地总结分析矿井合理集中改造的经验与教训，现就我局片盘斜井群技术改造的情况分述如下：一、矿井集中生产的现状鸡西矿区是一个开采60余年的，以片盘斜井为主体，以开采薄煤层为重点的大型矿区。1950～1962年，新建矿井34处(其中改建矿井24处),经1958年大开“小井群”,矿井数最多达101个，使全局产量直线上升(图1)。1962年核定矿井数为86对，生产能力为870万吨。采掘机械化程度提高到40%和7.8%。1963～1974年，由于片盘斜井向深段多，煤层薄，地质构造复杂，工作面搬家频繁等。以上缺点导致矿井产量下降、效率低、安全隐患多，产量长期徘徊在900万吨左右。所以深部不改造，势必出现产量波动和经济效果不佳(表1)。1975～1980年，在持了老矿挖潜、革新、改造的方针，有计划地进行矿井改扩建和环节改造，采掘机械化程度分别提高到84.4%和58.7%;矿井数由1975年的48对，1980年集中为26对；矿井实际生产能力由21万吨，提高为42,5万吨。产量平均每年递增60万吨，连续5年大幅度①4951535557596163656769717981年图11949～1980矿区产量变化曲线①—实际产量变化曲线；②—1958～19二、片盘斜井群深部的改造方