【技术实现步骤摘要】
一种小煤柱开采技术中的切顶方法
本专利技术属于煤矿开采中的切顶
，具体涉及一种小煤柱开采技术中的切顶方法。
技术介绍
随着开采强度的增加，煤炭资源越来越少，传统长壁一面两巷留煤柱开采方式所造成的煤炭回收率低、采掘比高、资源浪费的问题日益突出。同时，受动压影响在留设煤柱上方产生的高应力集中而引起的巷道围岩变形、顶板塌方、冲击地压、煤与瓦斯突出等工程灾害也日趋严重以及相邻工作面由于保护煤柱留设不合理造成临空巷道采空区压力与工作面超前动压叠加后矿压显现强烈。因此，采用并推广“切顶卸压小煤柱留设开采技术”将是煤炭资源可持续发展的重要方向，在提高煤炭回收率的同时，也是解决煤矿重大灾害事故的有效手段。“切顶卸压小煤柱留设开采技术”是通过人为切顶，切断顶板的应力传递路径，减少相邻工作面顶板对小煤柱上方压力过大，同时受到回采动压影响，容易导致小煤柱承压过大致使围岩变形、顶板塌方甚至冲击地压等事故。在工作面煤层回采时，跟随回采进度将小煤柱侧顶板预裂成缝，切断本工作面顶板压力以及回采动压对小煤柱的压力传递。待工作面煤层回采一定周期...
【技术保护点】
1.一种小煤柱开采技术中的切顶方法，其特征在于，包括以下步骤：先依据矿方提供的某巷前期钻孔柱状图与近期钻孔探测获得的柱状图，对某巷顶板覆岩性、赋存状态进行系统分析，选出多个切割位置；再通过巷道顶板稳定性及巷煤柱稳定性理论计算分析出每个切割位置对某巷道顶板稳定性分析及相邻巷煤柱稳定性分析，确定切割位置；在切割位置确定后，使用链臂切顶机沿确定的切割路径进行切割。/n
【技术特征摘要】
1.一种小煤柱开采技术中的切顶方法，其特征在于，包括以下步骤：先依据矿方提供的某巷前期钻孔柱状图与近期钻孔探测获得的柱状图，对某巷顶板覆岩性、赋存状态进行系统分析，选出多个切割位置；再通过巷道顶板稳定性及巷煤柱稳定性理论计算分析出每个切割位置对某巷道顶板稳定性分析及相邻巷煤柱稳定性分析，确定切割位置；在切割位置确定后，使用链臂切顶机沿确定的切割路径进行切割。
2.根据权利要求1所述的小煤柱开采技术中的切顶方法，其特征在于，所述对某巷顶板覆岩性、赋存状态系统分析包括直接顶和老顶的各自组成岩层、平均厚度普氏硬度系数。
3.根据权利要求1所述的小煤柱开采技术中的切顶方法，其特征在于，所述选出多个切割位置是在距煤帮300mm至巷道宽度1/2处。
4.根据权利要求1所述的小煤柱开采技术中的切顶方法，其特征在于，进一步地，所述巷顶板稳定性分析的理论计算步骤如下：设某巷道顶板岩层在巷道内最大下沉量为E，θ1为岩层回转角，顶板岩层在某巷实体帮以里断裂距离为s1，巷道高度为b，顶板悬跨长度为C，C为周期来压步距，建立围岩变形预计模型：
假定沿空顺槽围岩变形来自煤层与直接顶厚度变化及扩容，建立围岩变形量计算模型：
根据围岩变形预计模型与围岩变形量计算模型中的几何关系，可得
联立可得：
由于某巷采用锚杆或锚索支护，所以
式中，k延-锚杆为螺纹钢锚杆最大延伸率，取k延-锚杆＝15％；k延-锚索为锚索最大延伸率，取k延-锚索＝4％；h为切顶高度；
可得
取
θ1＝[θ1](7)
由于基本顶和直接顶的刚度大于煤体的刚度，则实体煤帮上边界为施加给定变形的边界，下边界及左边界可视为固定边界；实体煤帮采用锚网带支护，作用于实体煤帮的支护阻力为P，取P＝0.10MPa，建立实体煤帮力学模型，煤柱沿走向的尺寸远大于沿x，y方向上的尺寸，因此该问题为平面应变问题，在平面应变问题中，用位移分量表示的形变势能U表达式为：
式中：E，μ分别为煤体的弹性模量和泊松比；
若弹性体位移分量u，v发生了位移边界条件所允许的微小变化u，v，则得到拉格朗日位移变分方程：
式中：X，Y均为体力分量；X，Y均为面力分量；
取位移分量u，v分别为
式中：Am，Bm均为待定系数；u0，v0均为设定的能够满足边界条件的位移函数；um，vm均为在边界上等于0的函数；
将式(10)代入(9)式，可得
视该问题为平面应变问题，根据实体帮力学模型，确定边界条件为：
体力分量：X＝0，Y＝0；
面力边界条件：x＝s1时，
位移边界条件：x＝0时，u＝v＝0；y＝0时，u＝v＝0；y＝b时，v＝-xtanθ；
采用位移变分法求解，设位移分量表达式：
式中：A1，B1均为待定系数；
由式(12)及该问题的边界条件，得
将...
【专利技术属性】
技术研发人员：鲍永生，宋银林，荣飞，胡锦东，王自卫，李海清，刘建平，刘阳，阎宁，
申请(专利权)人：大同煤矿集团有限责任公司综采装备安装分公司，
类型：发明
国别省市：山西;14
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