西马煤矿炮采工作面支护密度可行性研究

《西马煤矿炮采工作面支护密度可行性研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在工程资料-天天文库。

1、西马煤矿炮采工作面支护密度可行性研究于天顺谷郁伟王曾涛袁翠（辽阳市国土资源局弓长岭分局国十•资源服务屮心，辽宁辽阳弓长岭区111008）摘要：本文通过分析沈煤集团辽阳西马煤矿炮釆工作面的顶板类型，对工作面矿压的实际观测，控顶原则和单体液压支柱的性能，提出了工作面支护设计的具体方法，确定了工作面经济合理的支护密度，对类似的工作面支护设计，具有广泛的推广借鉴作用。关键词：炮采工作面单体液压支柱支护计算顶板管理引言沈煤集团辽阳西马煤矿地处辽宁省灯塔市西马峰镇境内，位于沈南煤出西南部，全井田为第四系冲积层覆盖，地表无出霜，主要含煤地层为石炭二迭纪地层,煤质为变质程度较高的无烟煤。

2、现开采的煤层为该矿主采煤层第十二和第十三层煤，这里本文仅阐述十二煤层炮采工作面支护。一、十二煤顶板状况概述十二煤的伪顶、直接顶、老顶发育完全，具有與型的海相沉积特点。其屮伪顶为黑色泥岩，节理裂隙发育，与直接顶之间有一薄层软泥，在开采过程中伪顶极易垮落，在架前和架间均有垮落现象，对工作面顶板管理构成直接威胁；直接顶是黑色泥岩，致密、裂隙发育，厚5—15米，在初次放顶时悬空跨度可达十多米，经常采用强制放顶措施。但在初次放顶后，并不形成较长的岩梁，基本上随回柱放顶随即垮落；老顶为黑色粉砂岩，性质接近于直接顶，厚度为4-14米，对回采工作而作用不太明显。二、直接顶分类与老顶分级根

3、据东北人学和沈煤集团生产处共同对西马煤矿十二煤层的直接顶和老顶进行科学分类判定知：西马煤矿顶板为工级2类顶板。采工作面合理支护密度西马煤矿十二煤层现有两个炮采工作面，工作面支护均采用单体液压支柱和金屈饺接顶梁支护，切顶线基本不设密集支护，采用“三、四”排控顶，最大控顶距4.8米，最小控顶距3.6米，排距1.2米，柱距0.6米，工作而支护状态较好。（一）、确定顶板载荷确定顶板支护密度的依据是首先确定工作面顶板载荷的大小，乂由于顶板岩性和岩层结构各段各异，计算顶板载荷大小现在述没冇准确的计算方法，因此,求得的顶板载荷也不可能十分准确，为此，确定顶板载荷大小拟按以下三种方法:1

4、、依据经验公式估算顶板载荷：按4一8倍采高的岩层厚度计算顶板载荷：p=(4-8).m.r式中：p…支护强度,kN/m2;m…采高，取m=2.0米；i顶板岩层平均容重，取r=27kN/m3依据西马煤矿岩层综合柱状图所反映的特点，考虑到伪顶和直接顶在煤层开采后冒落的高度、破碎程度及老顶的矿压特点，取系数为6.则支护强度为：pi=6X2X2.7X104=324kN/m22、依据国家文件规定值选取:西马煤矿顶板分类工级2类顶板，中等稳定顶板，但较靠近不稳定顶板，在实际生产表现明显，平均采高为2米。依据国家文件规定值则相应的支护强度不小于：p2=250kN/m23、依据西马煤矿现场

5、实测矿压资料换算根据现场矿压观测数据知，顶板支护密度为：p3=352.2kN/m2(二)、支柱实际支撑能力的计算由于采场内支护的排、柱距不均匀，不同控顶排处的顶板下沉量也不同，则相应的支柱载荷也不均匀，这样会造成支柱的实际支撑能力小于支柱的额定工作能力，因此，首先耍确定采场所选支柱的实际支撑能力。确定支柱实际支撑能力所依据公式：Rt=KbKzKgRb式中:Rt…支柱实际支撑能力,KN/m2;Kb…支柱承载不均匀系数，取Kb=0.90；Kz…支柱增阻系数，取Kz=0.92；Rb…支柱额定工作阻力，取Rb=298KN/根;Kg…支柱工作系数，取Kg=1.007—5.023/5

6、=0.99；其屮5=300；那么：Rt=0.90X0.92X0.99X298=244.3KN/根。以上取值见表一衣一：支柱实际工作影响系数有关实测参数的取值范围支柱类型KbKzKgRb说明单体液压支柱0.85—0.950.9—0.950.264+0.026560WSW14mm1.007—5.203/S14<§<800mm29.8终阻力3()t=3()()KN最大缩量600一800mm（三）、确定支护密度1、按估计顶板支护密度计算：已知顶板支护强度P和支柱实际支撑能力Rt,则支护密度n可由下式计算：n1=P

7、/Rt=324/244.3=1.33根/n?;式中：Pi…估计顶板

8、支护强度KN/m22、依据国家文件规定支护强度计算：n2=P2/R2=250/244.3=1.02Wm2;式屮：P?…国家文件支护强度规定值3、依据实测顶板支护强度计算：n3=P3/R3=352.2/244.3=1.44根/nF由上述三个结果可知，实测顶板支护强度确定的支护密度为最大，即支护密度为：21.44根/n?。为慎重起见，取支护密度为：n=1.5根/n?,曲此可知，当排距为1.2米，则柱距应为0.56米。考虑工作面支护强度，取柱距为0.5米。上面所确定的支护密度是从顶板矿压的角度考虑的，在实际生产屮，选择合理的支护密度