專利名稱：：一種淺埋薄基巖煤層短壁連采技術(shù)適用條件的分類方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及一種淺埋薄基巖煤層短壁連采技術(shù)適用條件分類方法，尤其適用于淺埋薄基巖短壁連采工作面采硐的合理布置及安全高效回采工藝方式，屬于煤炭地下開采方法領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
：連續(xù)采煤機短壁機械化開采是為了提高資源回收率，提高工作面安全性，改善工作面環(huán)境，實現(xiàn)工作面高產(chǎn)高效，解凌開采深度較大、頂板中等穩(wěn)定性條件下的煤層開采而發(fā)展起來的，是一種高效的短壁式采煤方法。其實質(zhì)是從順槽掘支巷，形成回收區(qū)段，然后在支巷內(nèi)用連續(xù)采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(yīng)的、合理的安全技術(shù)措施。.然而，如何合理確定淺埋煤層基巖較薄區(qū)域的開采方法和工藝方式，一直是急需妥善解決的問題。實踐表明，在基巖較薄情況下采用長壁式開采體mi曾加了礦井生產(chǎn)的不安全因素。連續(xù)采煤機房柱式采煤法以其機動靈活、對煤厚適應(yīng)性強等優(yōu)點在一定條件下得到了成功應(yīng)用，積累了不少可以借鑒的經(jīng)驗，但在淺埋薄基巖煤層的開采應(yīng)用中還沒有較為成熟的經(jīng)驗，還未形成一種完善的、系統(tǒng)的短壁開采模式，并且在生產(chǎn)中也遇到了諸如在基巖厚度發(fā)生變化時如何選擇合理的采硐布置方式、采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(qū)域短壁連采技術(shù)適用條件實施分類是急待解決的一大問題。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)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采合理工藝方式問題，提出了一種連采工作面在不同基巖厚度時應(yīng)采用的合理開釆方法。本發(fā)明的淺埋薄基巖煤層短壁連采技術(shù)適用條件分類方法，具體包括以下內(nèi)容a.根據(jù)煤層地質(zhì)條件，選取老頂關(guān)鍵層破斷距作為分類的綜合指標(biāo)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工作面采動影響指數(shù)(D);⑤巖體完整性指數(shù).(/)為分類指標(biāo)；b.以典型短壁連采工作面為樣本，通過模糊聚類方法，得到以基巖厚度為主要指標(biāo)的淺埋薄基巖煤層短壁連采技術(shù)適用條件的分類中心；c.對將開采煤層的貝.體條件按分類中心的指標(biāo)進行分類并確定各分類合理的關(guān)鍵技術(shù)參數(shù)。當(dāng)基巖厚度不小于35m時，采高為56m，支巷煤柱寬度為15m，采硐間煤柱寬度為0.20.5m，按多硐連續(xù)式布置，雙翼進刀，支巷煤柱錨桿支護間排距為1000x1200mm，采硐寬度為6m，工作面長100m;當(dāng)基巖厚度在2535m之間時，采高為56m，支巷煤柱寬度為15m,采硐間煤柱寬度為0.20.5m，按多硐間隔式布置(10間5m)，雙翼進刀，支巷煤柱錨桿支護間排距為1000x1000mm，采硐寬度為6m，工作面長90m;當(dāng)基巖厚度在1525m之間時，采高為45m,支巷煤柱寬度為17m，采硐間煤柱寬度為0.5lm,按多硐間隔式布置(5間5m)，雙翼進刀，支巷煤柱錨桿支護間排距為800x1000mm，采硐寬度為5.5m，工作面長80m;當(dāng)基巖厚度在1015m之間時，采高為45m,支巷煤柱寬度為Hm，采硐間煤柱寬度為11.5m，按多硐間隔式布置(5間10m)，單翼進刀，支巷煤柱錨桿支護間排距為700x800mm，采硐寬度為5m，工作面長70m;當(dāng)基巖厚度不大于10m時，采高為4m，支巷煤柱寬度為20m,采硐間煤柱寬度為4m，按單一采硐式布置，單翼進刀，支巷煤柱錨桿支護間排距為700x700mm，采硐寬度為5m,工作面長60m。采用上述分類方法，煤炭資源回收率高，安全性強。圖1:短壁連采工作面巷道系統(tǒng)；圖2:短壁采硐布置方式(a-單一采硐式b-多硐間隔式C-多硐連續(xù)式)；圖中符號說明如下-1—主巷2—支巷3—聯(lián)絡(luò)巷4_采硐5—煤柱具體實施例方式本發(fā)明的淺埋薄基巖煤層短壁開采技術(shù)適用條件分類方法，根據(jù)煤層地質(zhì)條件及覆巖物理力學(xué)參數(shù)，具體進行下列步驟1.確定分類指標(biāo)對淺埋煤層而言，關(guān)鍵層是防止"潰水潰沙"的、對其上覆巖層的保護層，所以，在進行短壁連采分類中，選取老頂關(guān)鍵層破斷距作為分類的綜合指標(biāo)，并選取以下5個分類指標(biāo)①上覆巖層巖石單軸抗壓強度()。以工作面范圍內(nèi)巖層單軸抗壓強度的加權(quán)平均值而確定，用實驗室標(biāo)準(zhǔn)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)。煤層以上到松散層之間的巖層厚度，m。③基載比(A)?；鶐r層與承載層厚度比。④工作面采動影響指數(shù)(Z)),是指因工作面回采引起的超前支承壓力的影響，以直接頂?shù)目偤穸茸鳛椴蓜佑绊懼笜?biāo)D的主要影響因素。⑤巖體完整性指數(shù)(/),是指煤層上覆巖層節(jié)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(shù)據(jù)的線性化、標(biāo)準(zhǔn)化、分類指標(biāo)加權(quán)處理、標(biāo)定及聚類，得到表l所示的淺埋薄基巖煤層短壁連采技術(shù)適用條件分類中心。4表l淺埋薄基巖煤層短壁連采技術(shù)適用條件分類中心<table>tableseeoriginaldocumentpage5</column></row><table>0.653.確定各分類相應(yīng)技術(shù)參數(shù)(1)確定工作面長度按噸煤費用最低的準(zhǔn)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(guān)參數(shù)計算得工作面長度為60100m較為合理。(2)確定采硐4布置方式及寬度1)布置方式。本發(fā)明創(chuàng)造性地提出了三種短壁連采的采硐4布置形式單一采硐式(圖2a)、多硐間隔式(圖2b)、多硐連續(xù)式(圖2c)。2)采硐4寬度。根據(jù)相關(guān)參數(shù)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(jīng)驗公式計算.-『=4.505'/;VD)u5-0.778(1)式中K,i、尸、X,0>、(Tc分別為煤柱寬度、開釆比、安全系數(shù)、應(yīng)力增高系數(shù)、煤柱強度、試塊單軸抗壓強度。依照計算結(jié)果并參照經(jīng)驗數(shù)據(jù)，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采用經(jīng)驗數(shù)據(jù)。上述計算結(jié)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<table>tableseeoriginaldocumentpage5</column></row><table>(4)聯(lián)絡(luò)巷3錨桿支護間距通過對淺埋煤層短壁連采巷道錨桿支護研究，以"圍巖加固"原理為基礎(chǔ)，結(jié)合實際條件，確定采硐及聯(lián)絡(luò)巷3頂板均采用錨桿支護，錨桿規(guī)格為016x1800ram,間排距為700x700mm1000x1200mm，采硐每排4根；聯(lián)絡(luò)巷每排3根。4.短壁連采技術(shù)適用條件分類及關(guān)鍵技術(shù)參數(shù)確定由以上分析，將短壁連采技術(shù)適用條件分類及相應(yīng)的技術(shù)參數(shù)匯總于表3。表3短壁連采技術(shù)適用條件分類及關(guān)鍵技術(shù)參數(shù)<table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table>權(quán)利要求1.一種淺埋薄基巖煤層短壁連采技術(shù)適用條件分類方法，其特征在于a.根據(jù)煤層地質(zhì)條件，選取老頂關(guān)鍵層破斷距作為分類的綜合指標(biāo)及上覆巖層巖石單軸抗壓強度(σc)、基巖厚度(Hb)、基載比(Jz)、工作面采動影響指數(shù)(D)和巖體完整性指數(shù)(I)為分類指標(biāo)；b.以典型短壁連采工作面為樣本，通過模糊聚類方法，得到以基巖厚度為主要指標(biāo)的淺埋薄基巖煤層短壁連采技術(shù)適用條件的分類中心；c.對將開采煤層的具體條件按分類中心的指標(biāo)進行分類并確定各分類合理的關(guān)鍵技術(shù)參數(shù)。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的淺埋薄基巖煤層短壁連采技術(shù)適用條件分類方法，其特征在于當(dāng)基巖厚度不小于35m時，采高為5.6m，支巷煤柱寬度為15m，采硐間煤柱寬度為0.20.5m,按多硐連續(xù)式布置，雙翼進刀，支巷煤柱錨桿支護間排距為1000x1200mm,采硐寬度為6m，工作面長100m。3.當(dāng)基巖厚度在2535m之間時，采高為56m，支巷煤柱寬度為15m，采硐間煤柱寬度為0.20.5m，按多硐間隔式布置(10間5m)，雙翼進刀，支巷煤柱錨桿支護間排距為1000x1000mm,采硐寬度為6m，工作面長90m。4.當(dāng)基巖厚度在1525m之間時，采高為45m，支巷煤柱寬度為17m,采硐間煤柱寬度為0.5lm，按多硐間隔式布置(5間5m)，雙翼進刀，支巷煤柱錨桿支護間排距為800x1000mm，.采硐寬度為5.5m，工作面長80m。5.當(dāng)基巖厚度在1015m之間時，采高為45m，支巷煤柱寬度為17m，采硐間煤柱寬度為1〗.5m，按多硐間隔式布置(5間10m),單翼進刀，支巷煤柱錨桿支護間排距為700x800mm,采硐寬度為5m，工作面長70m。6.當(dāng)基巖厚度不大于10m時，采高為4m，支巷煤柱寬度為20m，采硐間煤柱寬度為4m，按單一采硐式布置，單翼進刀，支巷煤柱錨桿支護間排距為700x700mm,采硐寬度為5m，工作面長60m。全文摘要一種淺埋薄基巖煤層短壁開采(短壁連采)技術(shù)適用條件的分類方法，適用于淺埋薄基巖短壁連采工作面采硐的合理布置及安全高效回采工藝方式。選取老頂關(guān)鍵層破斷距作為分類的綜合指標(biāo)及上覆巖層巖石單軸抗壓強度、基巖厚度、基載比、工作面采動影響指數(shù)、巖體完整性指數(shù)為分類指標(biāo)；采用模糊聚類方法，得到以基巖厚度為主要指標(biāo)的淺埋薄基巖煤層短壁連采技術(shù)適用條件的分類中心；對將開采煤層的具體條件按分類中心的指標(biāo)進行分類并確定各分類合理的關(guān)鍵技術(shù)參數(shù)。該方法能夠有效提高淺埋薄基巖煤層的生產(chǎn)效率和回采率，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(yōu)先權(quán)日2008年2月17日發(fā)明者劉玉德,張東升,王旭鋒申請人:劉玉德;張東升;王旭鋒