The invention discloses a method of prediction and early warning system and method for working face support of shallow buried coal seam. It takes the mining face to advance to the next stage of the coal seam as the hinge point. Each individual rock of the overlying strata on the mining face is regarded as a cantilever beam fixed at the hinge point at one end, and the self stability of each individual rock stratum. The length of the fixed length is determined by the length of the cantilever beam of each rock stratum, and the working resistance of the support is predicted. The early warning system includes three dimensional geological information system, the mining real time information system and the ore pressure early warning system. The early warning method is: 1. The construction of the 3D geological information system model of the overlying rock on the mining face; two. Information input; three. Prediction of overlying rock information in front of the mining work; four, forewarning of rock pressure in front of overlying rock; five, 3D graphics correction of rock mass; repeated steps two to five to the end of mining. The invention forecasts and calculates the working resistance of the support of shallow coal seam working face, and then makes early warning to improve the operational reliability of the advance support. One
【技术实现步骤摘要】
浅埋煤层工作面支架工作阻力预测方法及预警系统和方法
本专利技术涉及煤矿开采安全
,特别是涉及一种浅埋煤层工作面支架工作阻力预测方法及预警系统和方法。
技术介绍
浅埋煤层开采工作面回采过程中,由于推进速度快,每天推进达到15m以上,工作面面长可达到300m,常常造成工作面发生压架事故,给矿井安全生产带来巨大的隐患。随着工作面的快速推进,覆岩结构不断地发生着变化,支架如何更好的进行选型,矿压灾害如何提前预防,成为浅埋煤层高强度开采的关键问题。为此,本专利技术提出一种支架浅埋煤层工作面支架工作阻力预测方法,并在此基础上提出灾害预警系统和预警方法,为预防该条件下矿压灾害提供一种新途径。
技术实现思路
针对现有技术存在的不足之处,本专利技术的目的在于提供一种浅埋煤层工作面支架工作阻力预测方法及预警系统和方法,为预防该条件下矿压灾害提供一种新途径。本专利技术的目的通过下述技术方案实现:一种浅埋煤层工作面支架工作阻力预测方法,以开采工作面推进到下一阶段的煤层面为铰接点,开采工作面上覆岩层的每一个单独岩层被认为是一个一端固定在铰接点的悬臂梁,每个单独岩层的自稳定长度由各岩层的岩性决定,其悬臂梁长度为式中,Lb为悬臂梁长度,t为悬臂梁岩层的厚度,T0为悬臂梁岩层的极限抗拉强度,q为悬臂梁单位长度上的作用力;支架支柱末端距离开采工作面推进到下一阶段煤层面的距离为Lc=A+B+C+lc(2)式中,A为开采工作面到下一阶段煤层面距离,B为支护支架距离开采工作面的距离,C为前伸护梁的长度,lc为支架顶梁的长度;在此基础上,开采面超前支架工作阻力预测方法为式中,Frd为支架载荷,D ...
【技术保护点】
1.一种浅埋煤层工作面支架工作阻力预测方法,其特征在于:以开采工作面推进到下
【技术特征摘要】
1.一种浅埋煤层工作面支架工作阻力预测方法,其特征在于:以开采工作面推进到下一阶段的煤层面为铰接点,开采工作面上覆岩层的每一个单独岩层被认为是一个一端固定在铰接点的悬臂梁,每个单独岩层的自稳定长度由各岩层的岩性决定,其悬臂梁长度为式中,Lb为悬臂梁长度,t为悬臂梁岩层的厚度,T0为悬臂梁岩层的极限抗拉强度,q为悬臂梁单位长度上的作用力;支架支柱末端距离开采工作面推进到下一阶段煤层面的距离为Lc=A+B+C+lc(2)式中,A为开采工作面到下一阶段煤层面距离,B为支护支架距离开采工作面的距离,C为前伸护梁的长度,lc为支架顶梁的长度;在此基础上,开采面超前支架工作阻力预测方法为式中,Frd为支架载荷,DF为考虑到采煤机割煤后相邻支架的前移以后的设计系数,取1.10~1.25,xj为第j个岩层重量中心距离铰接点的距离,Wj为第j个岩层的重量,FS为支架支柱工作阻力,α为支架支柱和顶板水平面的夹角,其中,xj和Wj的计算方法为:Wj=LjStjγj(5)当Lj-1≤Lj,xj=Lj/2(6)当Lj-1>Lj,xj=Lj-1/2(7)其中,Lj为第j个岩层悬臂梁的长度,S为支护间距,tj为第j个岩层的厚度,γj为第j层岩石的体积力。2.一种基于浅埋煤层工作面支架工作阻力预测方法的预警系统,其特征在于:包括三维地质信息系统、采掘实时信息系统和矿压预警系统;所述三维地质信息系统用于录入开采工作面钻孔相关数据并根据钻孔数据生成钻孔二维图,在二维图中通过圈定岩体确定某一剖面中岩体的大小和区域将相关的剖面岩体区域自动连接形成岩体分布三维图像或者根据录入的不同钻孔三维数据,按照钻孔的分层信息和所属剖面信息,自动生成岩体三维图形;随开采工作面的掘进,对利用摄像头结合图像分析技术探测、分析开采工作面上方钻探新的钻孔内岩层获得的数据进行自动分析,得出岩层分层位置,生成钻孔柱状图,并生成分层数据,根据分层数据修正原来的信息,并再次生成钻孔信息和岩体三维图形;所述采掘实时信息系统用于实时编录回采工作面和掘进工作面信息和采掘工作面上覆基岩的基本岩石力学参数;所述回采工作面和掘进工作面信息包括编号、煤层编号、采高、工作面长度、日进尺、推进距离等参数;所述基本岩石力学参数包括抗压强度、抗拉强度、弹性模量、泊松比、摩擦角、内聚力等参数;所述矿压预警系统包括:开采工作面前方上覆基岩预测模块:将采掘系...
【专利技术属性】
技术研发人员:杜锋,曹正正,李振华,马鸣啸,庞英坤,
申请(专利权)人:河南理工大学,
类型:发明
国别省市:河南,41
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