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2、撑力中图分类号:TD355+·41 文献标识码:B 文章编号:1671-0959(2002)07-0016-04 寺河矿井初期开采3号煤层,煤层赋存及开采技术条件如下:①赋存稳定,厚度5·20~6·88m,平均厚度6·00m左右;②属不易自燃煤层;③倾角一般为2°~5°,属近水平煤层,仅局部挠曲带倾角达12°~15°;④顶底板多为粉砂岩,少数为泥岩、细砂岩,直接顶中等稳定;⑤地质构造和水文地质条件均比较简单。1999~2000年《寺河矿井修改初步设计》对采煤方法进行了充分比选,认为:在一定开采条件下,加大开采强度是提高规模经济效益的主要途径,而综采设备生产能力的提高,为扩大矿井规模创造
3、了条件。鉴于此,设计采用长壁大采高综采,装备具有世界先进水平的大功率、高可靠性设备,以实现工作面单产300~400万t/a,并保证煤质。全矿井于西一、东二盘区各配备1个长壁大采高综采工作面,4个连续采煤机掘进工作面以保证800万t/a生产能力。根据支架支护强度的计算,借鉴国外经验,结合高产高效工作面的特点,对液压支架的技术参数要求如下:架型为掩护式,结构高度2·55~6·0m,支护强度不小于110t/m2,工作阻力大于900t,推移行程950mm,支架中心距1750mm。《采煤质量标准化标准及考核评级办法》中有对综采工作面液压支架的初撑力不小于额定工作阻力80%的规定,结合晋城无烟煤矿业集团
4、公司寺河矿井液压支架额定工作阻力约900t的实际情况,对这两者的关系从以下几方面进行初步探讨。1 液压支架额定与初撑支护强度、工作阻力的确定及其关系1·1 采用倍数岩重法计算寺河矿井液压支架额定支护强度这种方法是从根据支架承受的顶板载荷与采高近似成直线关系增长的观点出发的,不少国家还以此作为制定规程的基础,其关系为:q=n×m×Y计算,式中 q———液压支架支护强度,t/m3; m———采高,5·0m; Y———顶板岩石容重取Y=2·6t/m3; n———不同条件下的倍数:德国取n≥6日本取n≥5英国取n≥6前苏联取n≥6~8。我国目前尚无这方面的规范。一般认为,对中等稳定以下顶板,可取n=
5、6~8;对周期来压明显、顶板稳定条件,应取n=9~11;来压极强烈的坚硬顶板,取n=11。从国内及世界主要产煤国家大采高综采设备的使用情况来看,现阶段长壁式大采高综采在技术上·16·设计技术 煤 炭 工 程 2002年第7期收稿日期:2002-04-15的可靠高度一般为5·0m左右。据此,工作面采高取为5·0m。当各方面条件成熟时,将工作面采高逐步加大至5·5m,以减少资源浪费,提高回收率。寺河矿井液压支架额定支护强度计算结果如下:q=(6~8)×m×Y=(6~8)×0·5×2·6=78·0~104t/m2,取110t/m2(1100kN/m2
6、),即不小于1·1MPa。1·2 确定支架初撑支护强度的常用方法1·2·1 国内常用方法1·2·1·1 临界阻力法(煤炭科学研究总院北京开采研究所)临界阻力是使支架与围岩相互作用达到相对稳定时必须的最低阻力。其大小可用对综采工作面实测载荷数据进行统计分析的方法确定,见表1。表1 临界初撑支护强度(q0k)分级临界初撑支护强度(kN/m2)≤150150~200200~250250~300300~350350~400分组平均(kN/m2)109±26172±29215±173272±6335±64397±9统计量8118233 液压支架初撑支护强度设计见表2。表2 液压支架初撑支护强度设计初
7、撑支护强度(q0h)计算公式1类(不稳定)顶板q0h=1·35q0k(kN/m2)2类(中等稳定)顶板q0h=1·2q0k(kN/m2)3类(稳定)顶板q0h=1·1q0k(kN/m2) 注:q0k为临界初撑支护强度。1·2·1·2 支架载荷数理统计回归法(山西矿业学院)液压支架初撑支护强度qz=200K×Kc,kN/m2式中 K———富余系数,取1·0~1·3,采高小于1·5m时取K=1; KC———悬顶
