[发明专利]一种大采高综采采场顶板分类与支护阻力确定方法

摘要

一种大采高综采采场顶板分类与支护阻力确定方法，属于直接顶分类与确定支护阻力的方法。根据“关键层”理论，提出大采高综采采场直接顶以及直接顶关键层的定义，在缓斜、倾斜煤层条件下，垮落带高度根据计算；直接顶高度根据h_z＝H_k-Δ_z计算。根据每层岩层的力学性质参数，对每层岩层计算及确定硬岩层的位置；根据q₁|_j+1＜q₁|_j，确定直接顶关键层的位置。按是否存在直接顶关键层，将大采高综采采场直接顶分为两类：Ⅰ类直接顶和Ⅱ类直接顶。Ⅰ类直接顶中不存在直接顶关键层，Ⅱ类直接顶存在直接顶关键层。按照此方法对直接顶进行分类后，减小了大采高综采采场直接顶分类的误差，分别计算合理的支架工作阻力，适用于我国大采高综采工作面支架选型工作。

主权项

1.一种大采高综采采场顶板分类与支护阻力确定方法，其特征在与包括如下步骤：a、判断大采高综采采场直接顶关键层位置，步骤如下：1）计算垮落带高度H_k:在缓斜、倾斜煤层条件下，垮落带高度按照下式计算：Hk=MKk-1]]>式中M为采高，m；K_k为垮落带岩层平均碎胀系数，取值范围为1.25至1.5；2）确定直接顶高度h_z。直接顶高度根据覆岩垮落带高度计算：h_z＝H_k-Δ_z式中Δ_z为垮落带与平衡结构间自由空间高度，取值范围为1至3m；3）设直接顶由n(n为正整数）层岩层组成，根据直接顶关键层的定义，按照下列步骤判断：1.是否存在直接顶关键层；2.如果存在直接顶关键层，则确定其位置：（1）确定硬岩层的位置:从第1层直接顶岩层开始，根据每层岩层的力学参数自下而上对每层岩层计算式中：m为岩层的顺序编号，m≤n且m为正整数；E_m+1为第m+1层岩层的弹性模量，GPa；E_i为第i层岩层的弹性模量，GPa；h_m+1为第m+1层岩层的厚度，m；h_i为第i层岩层的厚度，m；γ_m+1为第m+1层岩层的体积力，kN/m³；γ_i为第i层岩层的体积力，kN/m³；当时，不再向上计算，此时从第1层向上，第m+1层岩层为第1层硬岩层；从第1层硬岩层、即第m+1层岩层开始，按上述的方法判断是否存在其他硬岩层，直至判断完位于最上面的一层岩层；若m+1>n，则停止计算，说明不存在直接顶关键层；若m+1≤n，则进行第（2）步计算；（2）判断硬岩层是否为直接顶关键层:由直接顶关键层的定义，若直接顶上方有jh₁为第1层岩层的厚度，m；γ_i为第i层岩层的体积力，kN/m³；E_i为第i层岩层的弹性模量，GPa；h_i为第i层岩层的厚度，m。若q₁|_j+1＜q₁|_j，则第j（j+m≤n）层岩层为直接顶关键层；若q₁|_j+1≥q₁|_j，则不存在直接顶关键层；b、按是否存在直接顶关键层，将大采高综采采场直接顶分为两类：Ⅰ类直接顶和Ⅱ类直接顶。Ⅰ类直接顶中不存在直接顶关键层，Ⅱ类直接顶存在直接顶关键层。Ⅰ类直接顶的支架的合理工作阻力P的计算式为：式中：n为动载系数；K_k为Ⅰ类直接顶破碎后碎胀系数；L_k为支架控顶距；B为支架中心距；M为采高；γ为岩层容重；Ⅱ类直接顶的支架的合理工作阻力P的计算式为：P＝γB[h₀₁l_k+(n-1)h_zl_k+C_d(h_z-h₀₁)(l₀+l_k)]式中：γ为岩层容重。B为支架中心距；h₀₁为下位直接顶厚度；l_k为支架控顶距；n为动载系数；h_z为直接顶总厚度；C_d为冲击动载系数；l₀为直接顶关键层悬顶长度。