[发明专利]一种用于急倾斜特厚煤层水平分段开采的支架选型方法

说明书

本发明公开了一种用于急倾斜特厚煤层水平分段开采的支架选型方法，先确定矿井类型并确定对应类型的支架工作阻力采煤循环最大值；将最大值基于动静载叠加原理分成动载阻力值与静载阻力值，并分别确定所处的动载强度等级和静载强度等级；进而初步确定所需的支架类型，并获得其额定工作阻力；然后结合急倾斜特厚煤层来压特点，综合考虑基于老顶破断时，多个块体之间、块体与直接顶冒落矸石之间形成搭接结构导致应力分布的不均匀性计算顶煤及上一分层残留顶煤和采空区部分冒落矸石的载荷、直接顶载荷、基本顶产生的载荷，由此确定支架实际最大工作阻力；实际值与额定值比较后确定支架选型；最后经过校验完成选型工作；从而有效保证矿井的安全生产。

技术领域

本发明涉及一种支架选型方法，具体是一种用于急倾斜特厚煤层水平分段开采的支架 选型方法。

背景技术

水平分段综采放顶煤开采是先进的急倾斜特厚煤层开采技术，在许多矿区应用取得了 良好的技术经济效果。近年来，随开采深度的增加和开采强度的增大，急倾斜特厚煤层由 于其煤层埋藏条件和开采方式的特殊，导致了严重的冲击地压显现，且该类冲击地压具有 覆岩运动结构的特殊性和复杂性，严重影响了矿井的安全生产。

目前工作面液压支架选型设计的确定办法主要针对单一缓倾斜煤层开采，急倾斜特厚 煤层水平分段开采工作面液压支架选型主要以工程类比的方法进行。此类方法根据工程经 验，选取若干个固定的影响因素进行工程类比评价，进而确定液压支架选型设计方案，忽 略了急倾斜特厚煤层水平分段开采老顶破断时，多个块体之间、块体与直接顶冒落矸石之 间形成搭接结构导致应力分布不均匀、工作面中部上方老顶岩块受到铰接点及直接顶冒落 矸石的共同支撑作用并将部分应力传递到顶煤及支架上对工作面开采的影响。因此，单一 缓倾斜煤层开采过程中支架选型设计的方法不能应用于急倾斜特厚煤层水平分段开采中支 架选型设计，因此如何提供一种用于急倾斜特厚煤层水平分段开采的支架选型方法，能根 据急倾斜特厚煤层的特点经过计算后确定相应的支架型号，从而保证矿井的安全生产，是 本行业的研究方向。

发明内容

针对上述现有技术存在的问题，本发明提供一种用于急倾斜特厚煤层水平分段开采的 支架选型方法，能根据急倾斜特厚煤层的特点经过计算后确定相应的支架型号，并能对确 定的支架型号进行动载校验，最终有效保证矿井的安全生产。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种用于急倾斜特厚煤层水平分段开 采的支架选型方法，具体步骤为：

步骤一、确定所需支架的矿井类型并确定对应类型的支架工作阻力采煤循环最大值： 将矿井分类成已投产矿井、新建矿井且其周围具有相似地质条件的已投产矿井和新建矿井 且其周围无参照的已投产矿井；

其中对于已投产矿井，采用压力监测手段获取当前矿井投产时间内的支架工作阻力采 煤循环最大值；对于新建矿井且其周围具有相似地质条件的已投产矿井，采用压力监测手 段获取周围已投产矿井投产时间内的支架工作阻力采煤循环最大值；对于新建矿井且其周 围无参照的已投产矿井，分析新建矿井覆岩结构，取其8倍采高岩体重量计算得到支架工 作阻力最大值；

步骤二、将获取支架工作阻力最大值，基于动静载叠加原理分成动载阻力值与静载阻 力值，并根据动载阻力值与静载阻力值分别确定所处的动载强度等级和静载强度等级；最 后根据动载强度等级和静载强度等级的情况初步确定所需的支架类型；

步骤三、将步骤二选择的支架类型支护到矿井后，先确定该支架类型的额定工作阻力， 并计算该支架类型来压阶段的支架承受的载荷：确定水平分层综放工作面支架上的载荷由 顶煤载荷及上一分层残留顶煤和采空区部分冒落矸石的载荷、直接顶载荷和基本顶载荷共 同组成；基本顶断裂后迅速下沉，以冲击载荷的形式作用于支架，此时支架承担的载荷最 大，来压阶段支架承受的载荷R为：

R＝R_I+R_T+K_dR_P