急倾斜特厚煤层开采微型放顶煤支架适应性分析.pdf

第$$卷第/期!!!!!!!!!!!!!煤炭科学技术!!!!!!!!!!!!!!!(##-年/月

急倾斜特厚煤层开采微型放顶煤支架适应性分析

刘峻峰，王国法

（煤炭科学研究总院，北京!"###"$）

摘!要：通过对急倾斜特厚煤层水平分层放顶煤开采矿山压力显现和岩层控制、顶煤冒放机理及设
备配套的研究，提出了急倾斜特厚煤层水平分层开采放顶煤支架工作阻力确定公式，分析急倾斜特
厚煤层微型放顶煤支架的适应性，并举例进行了说明。
关键词：急倾斜煤层；特厚煤层；放顶煤开采；微型放顶煤支架
中图分类号：%&’($)*+!!!文献标识码：,!!!文章编号：#(-$.($$/（(##-）#/.##(’.#*
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!!科技的进步促进了煤炭开采机械化水平的提!#!"急倾斜特厚煤层水平分层放顶煤开采矿压显
高，其不仅表现在单产效率的不断刷新和大型、特现规律
大型设备的研制和使用，而且也表现在机械化开采!!急倾斜特厚煤层开采在世界各国都有一定比
应用范围的不断扩大上。重。通过对分层放顶煤开采的现场观测和实验模拟
［］
!!急倾斜煤层总的储量和历年产量在我国仅占研究进行理论概括后归纳出如下一些规律(A*：
-@左右，但它主要分布在广东、四川、福建、海（"）急倾斜特厚煤层水平分层工作面支架载
南、新疆、甘肃、青海、内蒙古等省地。急倾斜煤荷普遍较小，而且支架载荷与分层分段高度没有明
层形成是剧烈地壳运动的结果，赋存条件复杂多显关系。
变，开采条件困难，采煤机械化发展缓慢。微型放（(）随工作面推进支架有周期增压现象，支
顶煤支架的研制成功，为急倾斜煤层水平分层放顶架上方为顶煤和散体煤矸时，有可能形成拱结构；
煤开采降低生产成本、提高效率、保证安全打开了而随工作面推进，拱结构的周期破坏和形成，有可
新的局面。能造成水平分层工作面周期性矿压显现，但表现不
!!液压支架适应性指支架对所使用工作面的岩层明显。
控制、回采工艺实现以及和其它设备的相互配套等（$）急倾斜特厚煤层水平分层工作面巷道矿
的适应性，其表现为合理工作阻力的确定和架型、压显现的剧烈程度与煤体硬度、顶底板岩性有关。
结构参数的选择［"］。!#$"支架工作阻力的确定
!!对急倾斜特厚煤层水平分层放顶煤开采采用如
支架工作阻力的确定
!"下方法确定工作阻力。根据矿山压力监测结果和理
!!由于顶板压力随着回采工作面推进而处于变化论分析，将支架载荷确定为顶煤的重量和上覆岩层
状态，支架工作阻力确定应该考虑最危险状态时载通过顶煤作用到支架的作用力两部分。其中，顶煤
载荷为
荷，即顶煤在控顶区内的全部重量和考虑老顶来压3"
（）
时所处的状态。同时要考虑支架立柱的系列化、标3"4"56!""
准化和泵站的合理压力。实践证明，在条件允许的式中!"———顶煤分段厚度，B；
情况下，支架选用大工作阻力不但可以确保工作面5———悬顶距，B；
安全而且可以提高支架可靠性、提高支架使用寿6———支架宽度，B；
———煤层容重，$。
命、减小维修量。!"C<DB
(’万方数据
第11卷第7期!!!!!!!!!!!!!煤炭科学技术!!!!!!!!!!!!!!!%664年7月

!!上覆岩层通过顶煤作用到支架的作用力同样分!!上覆岩层通过顶煤作用到工作面的载荷为
为两部分（图"）：一部分为顶板通过顶煤对支架)#$"%&’(!
("!)!"%)
的作用力（见图"中#区载荷）；另一部分为其上%#$’
分层开采过的破碎煤矸通过顶煤传递的作用力#$%
"%)&’(!"（）
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（图"中$区载荷），其位置处于上分层开采过后%(23!’%(23!
的采空区范围，破碎煤矸对顶板压力的吸收能力很!!从)式可以看出，煤层厚度和倾角对会影响支
强，属于压力降低区。架工作阻力的确定。
!!通过分析可以看出，由于顶煤的卸压作用，并
考虑一定的载荷传递系数，在急倾斜特厚煤层水平
分层放顶煤中，工作面支架所受载荷为

("(")*(%"+#$"")
)&’(!"
#$"*%())（4）
%’%(23!
!!其中*为传递系数，式（4）可以用来确定急
倾斜煤层水平分层放顶煤支架工作阻力。可以看
出，随着煤层厚度和分段高度的增加，支架所需工
作阻力增大；在煤层倾角14-56+的范围内，随着
图"!急倾斜特厚煤层水平分层放顶煤开采顶煤所受载荷
煤层倾角的增大，支架所需工作阻力减小。
应用实例
!!建立