一种确定急倾斜煤层综放工作面支架载荷的方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种确定急倾斜煤层综放工作面支架载荷的方法及装置，属于煤矿开采设备领域。解决液压支架载荷确定方法多针对单一煤层开采，未涉及急倾斜近距离煤层采空区下综采放顶煤支架载荷确定。包括：根据急倾斜煤层综采放顶煤工作面的走向，将煤层从上至下依次分为老顶垮落层，直接顶层，顶煤层和采高层；确定急倾斜煤层综采放顶煤工作面长度，直接顶层未充分垮落长度，工作面控顶距，老顶周期性垮落步距，液压支架宽度，老顶垮落层高度和急倾斜煤层倾角；根据顶煤层高度，采高层高度，急倾斜煤层综采放顶煤工作面长度和直接顶层未充分垮落长度，液压支架宽度，老顶垮落层高度，老顶周期性垮落步距和急倾斜煤层倾角，确定液压支架载荷。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于煤矿开采设备
，更具体的涉及一种确定急倾斜煤层综放工作面支架载荷的方法及装置。
技术介绍
我国倾角超过35°煤层的煤炭储量占17％，主要分布在我国西部。其中，倾角大于45°的急倾斜煤层储量约占60％。在急倾斜走向长壁综采放顶煤工作面，由于倾角大，并且超过了冒落矸石的自然安息角，采空区冒落矸石会沿工作面倾斜向下滑滚，从而形成不同的充填特征。工作面下部填满、压实，工作面中部部分填满，工作面上部为空洞区。在工作面下部被矸石填满后，破碎的矸石对顶板形成支撑，限制和缓解了工作面倾斜方向下部顶板的下沉，顶板的位移量小，工作面下部的压力小；而工作面上部形成空洞，对顶板没有支撑，顶板的位移量大，工作面上部压力大。这是急倾斜煤层走向长壁综采放顶煤工作面矿压显现的显著特点。而在近距离煤层采空区下开采时，由于对急倾斜煤层开采顶板充填规律的复杂性，其顶板来压规律不同于近水平或缓倾斜煤层，使得开采下煤层支架载荷的确定不同于单一煤层开采。现有的液压支架载荷及工作阻力确定方法主要针对缓倾斜煤层，包括：传统的采高容重法、顶板形成结构的平衡关系估算法、数值模拟法、实测统计法、理论分析法。但是上述确定方法还存在以下问题：1)采高容重法：适用于较小采高的工作面，但具体倍数不易确定，因此估算结果不准确；2)岩石自重法：忽视了综采放顶煤工作面顶煤放出的影响；3)实测统计法：得出的经验公式不具有普适性；4)老顶结构估算法：主要针对缓倾斜和近水平煤层；综上所述，现有的液压支架载荷确定方法多针对单一煤层开采，未涉及急倾斜近距离煤层采空区下综采放顶煤工作面的液压支架的载荷确定。专利技术内容本专利技术实施例提供了一种确定急倾斜煤层综放工作面支架载荷的方法及装置，可以针对急倾斜煤层采空区下近距离煤层的开采，提供液压支架载荷定量分析和计算，确定工作面支护参数。本专利技术实施例提供一种确定急倾斜煤层综放工作面支架载荷的方法，包括：根据急倾斜煤层综采放顶煤工作面的走向，将所述急倾斜煤层从上至下依次分为老顶垮落层、直接顶层、顶煤层和采高层，并确认所述顶煤层高度和所述采高层高度；根据所述急倾斜煤层综采放顶煤工作面，确定所述急倾斜煤层综采放顶煤工作面长度、所述直接顶层未充分垮落长度、工作面控顶距、液压支架宽度、老顶垮落层高度、老顶周期性垮落步距和急倾斜煤层倾角；根据所述顶煤层高度、所述采高层高度、所述急倾斜煤层综采放顶煤工作面长度和所述直接顶层未充分垮落长度，采用公式(1)确定所述直接顶层高度；根据所述顶煤层高度、所述直接顶层高度、所述工作面控顶距和所述液压支架宽度，采用公式(2)确定所述直接顶层及所述顶煤层重量；根据所述老顶垮落层高度、所述老顶周期性垮落步距、所述液压支架宽度和所述急倾斜煤层倾角，采用公式(3)确定上煤层开采后老顶垮落层作用力；根据所述上煤层开采后老顶垮落层作用力和所述直接顶层及所述顶煤层重量，采用公式(4)确定液压支架载荷；其中，公式(1)如下所示： M Z = [ M 1 + M 2 - ( M 1 + M 2 ) ( 1 - η ) K 2 - S A ] [ L / ( L - L 1 ) ] K 1 - 1 ]]>公式(2)如下所示：W＝K(M2γ+Mzγz)Blc公式(3)如下所示：Pc＝(Y+l)BlγEcosα公式(4)如下所示：PT＝W+Pc＝K(M2γ+MZγZ)Blc+(Y+l)BlγEcosα在公式(1)，公式(2)，公式(3)和公式(4)中，MZ为直接顶层高度，M1为采高层高度，M2为顶煤层高度，η为煤炭回采率，K1为矸石碎胀系数，K2为煤体碎胀系数，SA为老顶触矸处沉降量，L为工作面长度，L1为直接顶层未充分垮落长度，W为顶煤层和直接顶层重量，K为顶煤层和直接顶层冒落动载系数，γ为煤层容重，γZ为直接顶层岩层容重，B为液压支架宽度，lc为工作面控顶距，Y为老顶垮落层高度，l为老顶周期性垮落步距，γE为老顶垮落层容重，α为急倾斜煤层倾角，Pc为上煤层开采后老顶垮落层作用力，PT为液压支架载荷。本专利技术实施例还提供一种确定急倾斜煤层综放工作面支架载荷的装置，包括：参数确定单元，用于根据急倾斜煤层综采放顶煤工作面的走向，将所述急倾斜煤层从上至下依次分为老顶垮落层、直接顶层、顶煤层和采高层，并确认所述顶煤层高度和所述采高层高度；根据所述急倾斜煤层综采放顶煤工作面，确定所述急倾斜煤层综采放顶煤工作面长度、所述直接顶层未充分垮落长度、工作面控顶距、液压支架宽度、老顶垮落层高度、老顶周期性垮落步距和急倾斜煤层倾角；第一确定单元，用于根据所述顶煤层高度、所述采高层高度、所述急倾斜煤层综采放顶煤工作面长度和所述直接顶层未充分垮落长度，采用公式(1)确定所述直接顶层高度；第二确定单元，用于根据所述顶煤层高度、所述直接顶层高度、所述工作面控顶距和所述液压支架宽度，采用公式(2)确定所述直接顶层及所述顶煤层重量；第三确定单元，用于根据所述老顶垮落层高度、老顶周期性垮落步距、所述液压支架宽度和所述急倾斜煤层倾角，采用公式(3)确定上煤层开采后老顶垮落层作用力；第四确定单元，用于根据所述上煤层开采后老顶垮落层作用力和所述直接顶层及所述顶煤层重量，采用公式(4)确定液压支架载荷；其中，公式(1)如下所示： M Z = [ M 1 + M 2 - ( M 1 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种确定急倾斜煤层综放工作面支架载荷的方法，其特征在于，包括：根据急倾斜煤层综采放顶煤工作面的走向，将所述急倾斜煤层从上至下依次分为老顶垮落层、直接顶层、顶煤层和采高层，并确认所述顶煤层高度和所述采高层高度；根据所述急倾斜煤层综采放顶煤工作面，确定所述急倾斜煤层综采放顶煤工作面长度、所述直接顶层未充分垮落长度、工作面控顶距、液压支架宽度、老顶垮落层高度、老顶周期性垮落步距和急倾斜煤层倾角；根据所述顶煤层高度、所述采高层高度、所述急倾斜煤层综采放顶煤工作面长度和所述直接顶层未充分垮落长度，采用公式(1)确定所述直接顶层高度；根据所述顶煤层高度、所述直接顶层高度、所述工作面控顶距和所述液压支架宽度，采用公式(2)确定所述直接顶层及所述顶煤层重量；根据所述老顶垮落层高度、所述急倾斜煤层倾角、所述液压支架宽度和所述老顶周期性垮落步距，采用公式(3)确定上煤层开采后老顶垮落层作用力；根据所述上煤层开采后老顶垮落层作用力和所述直接顶层及所述顶煤层重量，采用公式(4)确定液压支架载荷；其中，公式(1)如下所示：MZ=[M1+M2-(M1+M2)(1-η)K2-SA][L/(L-L1)]K1-1]]>公式(2)如下所示：W＝K(M2γ+Mzγz)Blc公式(3)如下所示：Pc＝(Y+l)BlγEcosα公式(4)如下所示：PT＝W+Pc＝K(M2γ+MZγZ)Blc+(Y+l)BlγEcosα在公式(1)，公式(2)，公式(3)和公式(4)中，MZ为直接顶层高度，M1为采高层高度，M2为顶煤层高度，η为煤炭回采率，K1为矸石碎胀系数，K2为煤体碎胀系数，SA为老顶触矸处沉降量，L为工作面长度，L1为直接顶层未充分垮落长度，W为顶煤层和直接顶层重量，K为顶煤层和直接顶层冒落动载系数，γ为煤层容重，γZ为直接顶层岩层容重，B为液压支架宽度，lc为工作面控顶距，Y为老顶垮落层高度，l为老顶周期性垮落步距，γE为老顶垮落层容重，α为急倾斜煤层倾角，Pc为上煤层开采后老顶垮落层作用力，PT为液压支架载荷。...

【技术特征摘要】
1.一种确定急倾斜煤层综放工作面支架载荷的方法，其特征在于，包括：根据急倾斜煤层综采放顶煤工作面的走向，将所述急倾斜煤层从上至下依次分为老顶垮落层、直接顶层、顶煤层和采高层，并确认所述顶煤层高度和所述采高层高度；根据所述急倾斜煤层综采放顶煤工作面，确定所述急倾斜煤层综采放顶煤工作面长度、所述直接顶层未充分垮落长度、工作面控顶距、液压支架宽度、老顶垮落层高度、老顶周期性垮落步距和急倾斜煤层倾角；根据所述顶煤层高度、所述采高层高度、所述急倾斜煤层综采放顶煤工作面长度和所述直接顶层未充分垮落长度，采用公式(1)确定所述直接顶层高度；根据所述顶煤层高度、所述直接顶层高度、所述工作面控顶距和所述液压支架宽度，采用公式(2)确定所述直接顶层及所述顶煤层重量；根据所述老顶垮落层高度、所述急倾斜煤层倾角、所述液压支架宽度和所述老顶周期性垮落步距，采用公式(3)确定上煤层开采后老顶垮落层作用力；根据所述上煤层开采后老顶垮落层作用力和所述直接顶层及所述顶煤层重量，采用公式(4)确定液压支架载荷；其中，公式(1)如下所示： M Z = [ M 1 + M 2 - ( M 1 + M 2 ) ( 1 - η ) K 2 - S A ] [ L / ( L - L 1 ) ] K 1 - 1 ]]>公式(2)如下所示：W＝K(M2γ+Mzγz)Blc公式(3)如下所示：Pc＝(Y+l)BlγEcosα公式(4)如下所示：PT＝W+Pc＝K(M2γ+MZγZ)Blc+(Y+l)BlγEcosα在公式(1)，公式(2)，公式(3)和公式(4)中，MZ为直接顶层高度，M1为采高层高度，M2为顶煤层高度，η为煤炭回采率，K1为矸石碎胀系数，K2为煤体碎胀系数，SA为老顶触矸处沉降量，L为工作面长度，L1为直接顶层未充分垮落长度，W为顶煤层和直接顶层重量，K为顶煤层和直接顶层冒落动载系数，γ为煤层容重，γZ为直接顶层岩层容重，B为液压支架宽度，lc为工作面控顶距，Y为老顶垮落层高度，l为老顶周期性垮落步距，γE为老顶垮落层容重，α为急倾斜煤层倾角，Pc为上煤层开采后老顶垮落层作用力，PT为液压支架载荷。2.一种确定急倾斜煤层综放工作面支架载荷的装置...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄庆享，高健华，
申请(专利权)人：西安科技大学，
类型：发明
国别省市：陕西;61