水峪矿300万吨新井设计.doc

《水峪矿300万吨新井设计.doc》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在应用文档-天天文库。

1、综放面顶板顶煤分类及研究摘要本文深入研究了煤层的埋深、强度和裂隙发育程度以及夹石层的层位、厚度和强度对综放面顶煤可放性的影响，运用数值与经验相结合的分类方法对顶煤进行了可放性分类。采用岩层质量指数法，综合考虑影响岩层稳定性的岩层强度、裂隙发育程度和分层厚度等“三因子”要素，对直接顶和老顶进行分类。关键词:综放面、顶煤分类、敏感性指标、夹石层、可放性、稳定性、顶煤相对强度、顶板结构。概述世界主要产煤国家可用于井工开采的煤炭资源中，厚及特厚煤层储量占20-50%，厚煤层井工产量平均比重为32%。我国是世界二主要产煤大国之一，厚煤层储

2、量十分丰富，约占储量的45.6%，产量占原煤产量的44.8%以上。据2000年我国国有大中型煤矿统计，拥有5.0m以上厚煤层的生产矿井数量占生产矿井总数的40.6%。可见，厚煤层开采在我国煤炭开采中起到举足轻重的作用。由于各国煤层赋存条件和开采习惯的不同，厚煤层开采方法也是多种多样。目前世界各国厚煤层的开采方法基本上可分为三类，即一次全厚开采、分层开采和放顶煤开采，其中以倾斜分层开采方法在世界各国厚煤层中应用最广。自80年代我国应用放顶煤采煤方法以来，综采放顶煤技术在我国得到了迅速发展。例如，1997年年产超过百万吨的76个综采

3、队中，有22个用放顶煤综采的，其中年超过2Mt的12个综采队中，有8个用放顶煤综采。可见，综采放顶煤开采方法是厚及特厚煤层开采技术发展方向之一，必将得到进一步的推广和应用。尽管综采放顶煤技术在我国得到了迅速的发展，并且取得了较好的技术经济效果，但是在顶板控制中，对于综采放顶煤工作面的顶板分类，目前一直沿用或套用了单一煤层及分层开采的理论依据和分类标准。这与实际情况有很大的差异性。根据目前的顶板分类方案进行的支护设计和支架选型在实用过程中存在着不适应性。对于综采放顶煤工作面的顶板(顶煤)分类和异常压力等问题，目前国内外尚未进行系统

4、的分析研究，更没有统一的理论、可行的顶板分类方案和切合实际的支架选型、支架工作阻力计算办法可遵循。为此，本人在前人研究的基础上，结合充州矿区实际，对综采放顶煤工作面的顶板(顶煤)分类、活动规律和支架围岩关系进行了专题研究，以便指导支架设计、支架选型和现场顶板管理。本课题的研究具有重要的理论和实践意义，也将产生较大的社会及经济效益。1研究的主要内容和技术路线从研究现状分析知，目前国内普遍参照MT554-1996《缓倾斜煤层采煤工作面顶板分类》方案对综采放顶煤工作面顶板进行分类。在这种分类中并未考虑顶煤在综采放顶煤工作面顶板控制中的

5、作用，从而导致支护设计和支架选型不切合实际情况。为此，本文将对综采放顶煤工作面顶板(顶煤)分类从.以下几个方面进行探讨:(1)采用模糊数学的方法对综采放顶煤工作面的顶煤进行分类。影响顶煤可放性的因素很多，本课题将主要探讨煤层埋藏深度、强度、裂隙发育程度及煤层结构对顶煤稳定性的影响，并据此对顶煤进行分类。(2)采用岩层质量指数法[17,181对直接顶、老顶进行分类。影响岩层稳定性的主要因素是岩层的强度、分层厚度和节理裂隙间距，常称为三因子。为了能定量的表达岩层的稳定性将决定岩层的“综合强度”叫做岩层的质量。我们根据岩层质量指数对直

6、接顶和老顶进行分类。(5)研究本分类方案在放顶煤工作面顶煤的可放性诊断、支架选型和放煤机构设计中的应用。根据以上研究内容的特点，本文采用的研究方法主要从理论研究方面进行，即本文共分六章，二、四、五章为主要研究内容，技术路线见图图1.1论文技术路线2综放面顶煤分类研究放顶煤采煤法是开采厚煤层的一种有效方祛，自80年代以来，我国进行了大量的理论研究与实践[4_191。但是，实践证明放顶煤采煤方法并非在所有的厚煤层条件下均可获得成功。为了保证安全和避免经济和资源的浪费，在工作面采用放顶煤方法之前，根据其具体地质条件，对顶煤进行分类。分

7、类的目的是对放顶煤工作面顶煤的可放性进行评价，而且，通过结合顶板分类方案能为采煤方法的选择、支架选型和综放面放煤机构设计提供理论依据。2.1分类方法的选择目前国内外学者对顶煤分类有很多研究。综合他们的研究成果，对顶煤的分类主要有两种方法:一种是依据不同的权重，把各因索归结为一个分类指标;另一种是运用模糊数学聚类分析的方法对顶煤进行分类。康天合等在对影响顶煤的可放性因素分析的基础上，对5个主要因素(开采深度、煤层强度、煤体裂隙度、夹石层和煤层厚度)各取5个值进行正交试验，以岩石力学理论为基础，采用库仑一莫尔准则计算各单元平均破坏程

8、度的大小，称其为破坏系数Zo将各单元破坏系数Z按面积进行加权平均，得出各方案顶煤单元平均破坏系数Zp,然后将试验按影响因素分组，求出每组的顶煤破坏系数综合指标Y。为了明确各因素对顶煤破坏性影响的主次排序和影响程度，将各个因素一起作多元回归分析，得到顶煤可放性的综