一種淺埋薄基巖煤層短壁連採技術適用條件的分類方法

2023-04-29 19:10:01 1

專利名稱：：一種淺埋薄基巖煤層短壁連採技術適用條件的分類方法
技術領域：
：本發明涉及一種淺埋薄基巖煤層短壁連採技術適用條件分類方法，尤其適用於淺埋薄基巖短壁連採工作面採硐的合理布置及安全高效回採工藝方式，屬於煤炭地下開採方法領域。
背景技術：
：連續採煤機短壁機械化開採是為了提高資源回收率，提高工作面安全性，改善工作面環境，實現工作面高產高效，解凌開採深度較大、頂板中等穩定性條件下的煤層開採而發展起來的，是一種高效的短壁式採煤方法。其實質是從順槽掘支巷，形成回收區段，然後在支巷內用連續採煤機雙翼或單翼斜切進刀回收煤柱。其基本條件有①一定的基巖厚度；②合理的護巷煤柱、支巷煤柱尺寸；③足夠的支架支承力；④相應的、合理的安全技術措施。.然而，如何合理確定淺埋煤層基巖較薄區域的開採方法和工藝方式，一直是急需妥善解決的問題。實踐表明，在基巖較薄情況下採用長壁式開採體mi曾加了礦井生產的不安全因素。連續採煤機房柱式採煤法以其機動靈活、對煤厚適應性強等優點在一定條件下得到了成功應用，積累了不少可以借鑑的經驗，但在淺埋薄基巖煤層的開採應用中還沒有較為成熟的經驗，還未形成一種完善的、系統的短壁開採模式，並且在生產中也遇到了諸如在基巖厚度發生變化時如何選擇合理的採硐布置方式、採硐間煤柱尺寸等問題。因此，按照基巖厚度對淺埋煤層基巖較薄區域短壁連採技術適用條件實施分類是急待解決的一大問題。
發明內容本發明的目的就是為了解決在基巖厚度較薄的條件下的短壁連採合理工藝方式問題，提出了一種連採工作面在不同基巖厚度時應採用的合理開釆方法。本發明的淺埋薄基巖煤層短壁連採技術適用條件分類方法，具體包括以下內容a.根據煤層地質條件，選取老頂關鍵層破斷距作為分類的綜合指標及①上覆巖層巖石單軸抗壓強度；②基巖厚度(Hb);③基載比(4);④工作面採動影響指數(D);⑤巖體完整性指數.(/)為分類指標；b.以典型短壁連採工作面為樣本，通過模糊聚類方法，得到以基巖厚度為主要指標的淺埋薄基巖煤層短壁連採技術適用條件的分類中心；c.對將開採煤層的貝.體條件按分類中心的指標進行分類並確定各分類合理的關鍵技術參數。當基巖厚度不小於35m時，採高為56m，支巷煤柱寬度為15m，採硐間煤柱寬度為0.20.5m，按多硐連續式布置，雙翼進刀，支巷煤柱錨杆支護間排距為1000x1200mm，採硐寬度為6m，工作面長100m;當基巖厚度在2535m之間時，採高為56m，支巷煤柱寬度為15m,採硐間煤柱寬度為0.20.5m，按多硐間隔式布置(10間5m)，雙翼進刀，支巷煤柱錨杆支護間排距為1000x1000mm，採硐寬度為6m，工作面長90m;當基巖厚度在1525m之間時，採高為45m,支巷煤柱寬度為17m，採硐間煤柱寬度為0.5lm,按多硐間隔式布置(5間5m)，雙翼進刀，支巷煤柱錨杆支護間排距為800x1000mm，採硐寬度為5.5m，工作面長80m;當基巖厚度在1015m之間時，採高為45m,支巷煤柱寬度為Hm，採硐間煤柱寬度為11.5m，按多硐間隔式布置(5間10m)，單翼進刀，支巷煤柱錨杆支護間排距為700x800mm，採硐寬度為5m，工作面長70m;當基巖厚度不大於10m時，採高為4m，支巷煤柱寬度為20m,採硐間煤柱寬度為4m，按單一採硐式布置，單翼進刀，支巷煤柱錨杆支護間排距為700x700mm，採硐寬度為5m,工作面長60m。採用上述分類方法，煤炭資源回收率高，安全性強。圖1:短壁連採工作面巷道系統；圖2:短壁採硐布置方式(a-單一採硐式b-多硐間隔式C-多硐連續式)；圖中符號說明如下-1—主巷2—支巷3—聯絡巷4_採硐5—煤柱具體實施例方式本發明的淺埋薄基巖煤層短壁開採技術適用條件分類方法，根據煤層地質條件及覆巖物理力學參數，具體進行下列步驟1.確定分類指標對淺埋煤層而言，關鍵層是防止"潰水潰沙"的、對其上覆巖層的保護層，所以，在進行短壁連採分類中，選取老頂關鍵層破斷距作為分類的綜合指標，並選取以下5個分類指標①上覆巖層巖石單軸抗壓強度。以工作面範圍內巖層單軸抗壓強度的加權平均值而確定，用實驗室標準巖樣加壓法測取。實踐表明，上覆巖層的巖性對巖層移動有很大影響。②基巖厚度(玩)。煤層以上到鬆散層之間的巖層厚度，m。③基載比(A)。基巖層與承載層厚度比。④工作面採動影響指數(Z)),是指因工作面回採引起的超前支承壓力的影響，以直接頂的總厚度作為採動影響指標D的主要影響因素。⑤巖體完整性指數(/),是指煤層上覆巖層節理、裂隙、層理的影響程度。2.確定分類中心'通過對典型樣本工作面原始數據的線性化、標準化、分類指標加權處理、標定及聚類，得到表l所示的淺埋薄基巖煤層短壁連採技術適用條件分類中心。4表l淺埋薄基巖煤層短壁連採技術適用條件分類中心tableseeoriginaldocumentpage50.653.確定各分類相應技術參數(1)確定工作面長度按噸煤費用最低的準則求解。影響工作面長度的主要因素有掘進費、運輸費、維護費等，由相關參數計算得工作面長度為60100m較為合理。(2)確定採硐4布置方式及寬度1)布置方式。本發明創造性地提出了三種短壁連採的採硐4布置形式單一採硐式(圖2a)、多硐間隔式(圖2b)、多硐連續式(圖2c)。2)採硐4寬度。根據相關參數計算確定釆硐4寬度為5.56.Om。_(3)確定煤柱尺寸.1)支巷煤柱尺十支巷間煤柱以下列經驗公式計算.-『=4.505'/;VD)u5-0.778(1)式中K,i、屍、X,0>、(Tc分別為煤柱寬度、開釆比、安全係數、應力增高係數、煤柱強度、試塊單軸抗壓強度。依照計算結果並參照經驗數據，支巷煤柱寬度取為1520m。2)硐間煤柱5尺寸不同基巖厚度硐間煤柱5採用經驗數據。上述計算結果見表2。表2不同基巖厚度條件下的支巷煤柱寬度及硐間煤柱尺寸tableseeoriginaldocumentpage5(4)聯絡巷3錨杆支護間距通過對淺埋煤層短壁連採巷道錨杆支護研究，以"圍巖加固"原理為基礎，結合實際條件，確定採硐及聯絡巷3頂板均採用錨杆支護，錨杆規格為016x1800ram,間排距為700x700mm1000x1200mm，採硐每排4根；聯絡巷每排3根。4.短壁連採技術適用條件分類及關鍵技術參數確定由以上分析，將短壁連採技術適用條件分類及相應的技術參數匯總於表3。表3短壁連採技術適用條件分類及關鍵技術參數tableseeoriginaldocumentpage6權利要求1.一種淺埋薄基巖煤層短壁連採技術適用條件分類方法，其特徵在於a.根據煤層地質條件，選取老頂關鍵層破斷距作為分類的綜合指標及上覆巖層巖石單軸抗壓強度(σc)、基巖厚度(Hb)、基載比(Jz)、工作面採動影響指數(D)和巖體完整性指數(I)為分類指標；b.以典型短壁連採工作面為樣本，通過模糊聚類方法，得到以基巖厚度為主要指標的淺埋薄基巖煤層短壁連採技術適用條件的分類中心；c.對將開採煤層的具體條件按分類中心的指標進行分類並確定各分類合理的關鍵技術參數。2.根據權利要求1所述的淺埋薄基巖煤層短壁連採技術適用條件分類方法，其特徵在於當基巖厚度不小於35m時，採高為5.6m，支巷煤柱寬度為15m，採硐間煤柱寬度為0.20.5m,按多硐連續式布置，雙翼進刀，支巷煤柱錨杆支護間排距為1000x1200mm,採硐寬度為6m，工作面長100m。3.當基巖厚度在2535m之間時，採高為56m，支巷煤柱寬度為15m，採硐間煤柱寬度為0.20.5m，按多硐間隔式布置(10間5m)，雙翼進刀，支巷煤柱錨杆支護間排距為1000x1000mm,採硐寬度為6m，工作面長90m。4.當基巖厚度在1525m之間時，採高為45m，支巷煤柱寬度為17m,採硐間煤柱寬度為0.5lm，按多硐間隔式布置(5間5m)，雙翼進刀，支巷煤柱錨杆支護間排距為800x1000mm，.採硐寬度為5.5m，工作面長80m。5.當基巖厚度在1015m之間時，採高為45m，支巷煤柱寬度為17m，採硐間煤柱寬度為1〗.5m，按多硐間隔式布置(5間10m),單翼進刀，支巷煤柱錨杆支護間排距為700x800mm,採硐寬度為5m，工作面長70m。6.當基巖厚度不大於10m時，採高為4m，支巷煤柱寬度為20m，採硐間煤柱寬度為4m，按單一採硐式布置，單翼進刀，支巷煤柱錨杆支護間排距為700x700mm,採硐寬度為5m，工作面長60m。全文摘要一種淺埋薄基巖煤層短壁開採(短壁連採)技術適用條件的分類方法，適用於淺埋薄基巖短壁連採工作面採硐的合理布置及安全高效回採工藝方式。選取老頂關鍵層破斷距作為分類的綜合指標及上覆巖層巖石單軸抗壓強度、基巖厚度、基載比、工作面採動影響指數、巖體完整性指數為分類指標；採用模糊聚類方法，得到以基巖厚度為主要指標的淺埋薄基巖煤層短壁連採技術適用條件的分類中心；對將開採煤層的具體條件按分類中心的指標進行分類並確定各分類合理的關鍵技術參數。該方法能夠有效提高淺埋薄基巖煤層的生產效率和回採率，具有廣泛的實用性。文檔編號E21C39/00GK101509378SQ20081008081公開日2009年8月19日申請日期2008年2月17日優先權日2008年2月17日發明者劉玉德,張東升,王旭鋒申請人:劉玉德;張東升;王旭鋒