【正文】 布表 阻力區(qū)間kN 0~100 100~200 200~300 300~400 400~500 ＞ 500 數(shù)量 50 132 701 528 98 4 頻率 頻率％阻力區(qū)間 kN 圖 工作面支架增阻量頻率分布圖 工作面支架循環(huán)阻力增阻比例為 %。 支架的承載特征及適應(yīng)性分析 (1)支架的支護(hù)阻力頻率分布表 ， ， 及頻率分布直方圖 ， ， 。工作面基本頂周期來(lái)壓步距為 10~13m，平均 12m。 經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)觀測(cè)，當(dāng)工作面基本頂初次來(lái)壓過后，工作面推進(jìn)速度有所加快，再加上本工作面頂板冒落充填系數(shù)較大 ， 所以工作面基本頂周期來(lái)壓時(shí)，礦壓顯現(xiàn)不明顯，來(lái)壓強(qiáng)度也較 低，整個(gè)工作面的支架立柱壓力值及活柱下縮量也均比正常推采時(shí)有所增高，但增幅不大。 (3)初次來(lái)壓和周期來(lái)壓 隨著工作面的不斷推進(jìn)，基本頂來(lái)壓有一定顯現(xiàn)但不明顯。 初次來(lái)壓當(dāng)量 (Pe) 值由基本頂初次來(lái)壓步距 (Lf)， 直接頂充填系數(shù) (N)和煤層采高 (hm)按式確定。 (1)直接頂類別的確定 根據(jù) 31503 東面直接頂初次垮落步距 Lr， 按下式計(jì)算其綜合弱化常量 (Cz)， 并進(jìn)而按ME5541996 直接頂分類指標(biāo)及參考要素表 ， 確定直接頂類別 ： 0 .1 1 8 6 1LrCzRc ho?? ? () 式中 Lr—直接頂?shù)某醮慰迓洳骄啵?； Cz—綜合弱化常量； Rc—直接頂單向抗壓強(qiáng)度 ， 據(jù) XX 煤礦 15 層煤直接頂?shù)臏y(cè)式 結(jié)果為 Rc＝ ； ho—工作面 的直接頂分層厚度 ， 經(jīng)實(shí)際現(xiàn)場(chǎng)觀測(cè)，取 。 礦壓觀測(cè)分析 頂板來(lái)壓及頂?shù)装宸诸惽闆r 自開切眼 5m 開始設(shè)點(diǎn)進(jìn)行觀測(cè)，先后經(jīng)歷了直接頂初次跨落、基本頂初次來(lái)壓、 六 次山東科技大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 21 周期來(lái)壓。 (2)工作面觀測(cè) ① 在工作面上、中、下部布置 3 條測(cè)線，每條測(cè)線布置 2 臺(tái)圓圖自記儀，觀測(cè)數(shù)據(jù)用于分析工作面支架阻力變化規(guī)律及頂板來(lái)壓規(guī)律，評(píng)價(jià)支架的適應(yīng)性，為以后綜采工作面支架參數(shù)確定提供依據(jù)。 ② 頂板離層 采用 LBY3 型頂板離層指示儀監(jiān)測(cè)頂板巖層錨固范圍內(nèi)外離層情況。 移動(dòng)變電站 6kV 電源來(lái)自三采變電所，采煤機(jī)、接面溜子、乳化液泵站由移變站供電 。 山東科技大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 19 說(shuō)明： 3移變3150 3東工作面2315運(yùn)輸上山31315軌道上山31503工作面示 意圖500340 圖 31503 工作面示意圖 新風(fēng)： 180m 矸石井（管子井、皮帶井） → 400m 矸石井（管子井） → 400m 車場(chǎng) → 400m東大巷 → 400m 北區(qū)石門 → 三采石門 →315 軌道上山 → 工作面上平巷 →31503 東工作面。 (2)裝煤、運(yùn)煤方式 工作面采用 SGZ630/264W 輸送機(jī)運(yùn)煤，通過運(yùn)輸巷 SZD630/110 轉(zhuǎn)載機(jī)和 SD80 皮帶輸送機(jī)接力運(yùn)輸至煤倉(cāng)。 采煤工藝 山東科技大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 17 采煤機(jī)采用斜切進(jìn)刀方式，雙向割煤，由上往下割煤，上行掃浮煤，液壓支架及時(shí)支護(hù)頂板。 。 ② 巷幫支護(hù) 錨桿形式和規(guī)格： Φ181800mm 等強(qiáng)度螺紋鋼錨桿。 錨固方式：樹脂加長(zhǎng)錨固，采用兩支錨固劑，鉆孔直徑 32mm，錨固長(zhǎng)度 1000mm。巷道斷面規(guī)格：梯形斷面，凈寬 ? 高 (下幫 )＝30002400mm2。 ，靠近底板的錨桿呈 30176。 錨桿布置：錨桿間排距 8501100mm，每排長(zhǎng)鋼帶之間布置錨桿安裝 2m 短鋼帶。 ① 頂板支護(hù) 錨桿形式和規(guī)格： Φ202022mm 全螺紋鋼等強(qiáng)錨桿。山東科技大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 15 采用樹脂加長(zhǎng)錨固，錨帶網(wǎng)支護(hù)。 錨桿布置：錨桿間排距 1200700mm，兩幫各布置 2 條錨桿。 錨固方式：樹脂端部錨固，采用一支錨固劑。 錨桿角度：靠近巷幫的頂板錨桿安設(shè)角度為與鉛垂線呈 30176。錨桿支護(hù)形式和規(guī)格 ： Φ202022 mm 等強(qiáng)度全螺紋鋼錨桿。850 850 85085020176。 山東科技大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 14 10030176。 ，長(zhǎng)度 160m。平均傾斜寬 160m。 所以 選用ZY2600/09/20 型液壓支架。 具體技術(shù)特征見表 ?；卷敒闇\灰色中砂巖，厚度為 16m，矽質(zhì)膠結(jié)，堅(jiān)硬不易冒落， f =5，弱含水；直接底板為深灰色 1m 左右粉砂巖，易碎，含有大量的植物化石， f =3，屬 Ⅲ a 類軟底。 由于 XX 礦 的 綜采 首采 工作面已經(jīng)限定平均長(zhǎng)度 160m 左右，因此，只能按工作面的日最小循環(huán)數(shù)驗(yàn)證工作面長(zhǎng)度是否滿足要求。 ⑤ 防治水安全措施 突水前安全措施：工作面上下兩巷水溝保持暢通，無(wú)淤泥、積水及臟雜物堆積 ； 下巷有積水時(shí)，必須安泵排干 ； 該面水文地質(zhì)條件簡(jiǎn)單，雖不會(huì)影響生產(chǎn)， 但隨工作面推進(jìn)，老空水流入該面下巷，因此面下巷應(yīng)有一臺(tái)備用排水泵 ； 要保持工作面下部超前開采 5m，實(shí)現(xiàn)仰采，出現(xiàn)淋水后，可盡量減少進(jìn)入工作面的水量 ； 工作面開采過程中，必須堅(jiān)持有疑必探的原則。 采煤工作面的快速推進(jìn)不僅是一個(gè)效益問題，而且是一項(xiàng)極其重要的防火措施，是保持工作面采空區(qū)較低自燃幾率的根本問題。 另外，還需在綜采工作面設(shè)置瓦斯自動(dòng)報(bào)警斷電儀和安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，對(duì)綜采工作面的瓦斯進(jìn)行監(jiān)測(cè)并及時(shí)分析。 ，操作空間小，不利于人員安全操作和躲避災(zāi)害。 ?；卷敒闇\灰色中砂巖，厚度平均 16m，鈣質(zhì)膠結(jié)，堅(jiān)硬不易冒落， f=5，基本頂初次來(lái)壓步距為 21m，屬于 Ⅰ 級(jí)來(lái)壓不明顯頂板。 15 煤層綜采適應(yīng)性分析 (1)煤層賦存 煤層厚 ～ ，平均 ，含夾石 0～ 2 層，夾石厚度 ～ ，平均 ，山東科技大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 10 為復(fù)雜煤層，一般由夾石將煤層分為上下兩個(gè)分層，上分層厚 左右，下分層厚 左右。 ④ 促進(jìn)我礦 “雙高 ”礦井建設(shè)。而在薄煤層工作面實(shí)施綜采尚屬首次。 ④ 礦井全員效率低，生產(chǎn)成本高，安全條件差等一系列問題日益突出。 目前綜采已成為我國(guó)實(shí)現(xiàn)高產(chǎn)高效的重要途徑，綜采工作面年產(chǎn)量大多在 80 萬(wàn) t 以上。最大控頂距 ，最小控頂距 ，見四回一， 見附圖 。 ，煤層硬度 f =。 地溫 常溫帶一般在孔深 40～ 60m，溫度 16℃ 左右。容重 ，工業(yè)儲(chǔ)量 22 萬(wàn) t，可采儲(chǔ)量 萬(wàn) t。) 落差 (m) 性 質(zhì) 影響程度 F1 65 335 60 正斷層 頂板破碎 F2 55 325 60 正斷層 頂板破碎 F3 80 350 60 1 正斷層 頂板破碎 F4 78 348 70 正斷層 頂板破碎 F5 50 320 65 正斷層 頂板破碎 F6 165 255 40 正斷層 頂板破碎 F7 140 50 50 正斷層 頂板破碎 山東科技大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 7 F8 30 300 50 正斷層 頂板破碎 F9 145 55 40 正斷層 頂板破碎 F10 145 235 45 逆斷層 頂板破碎 F11 180 90 70 3 正斷層 需補(bǔ)切眼 F12 95 185 50 正斷層 頂板破碎 F13 170 80 60 正斷層 頂板破碎 F14 20 290 40 正斷層 頂板破碎 F15 55 325 50 正斷層 頂板破碎 F16 50 320 40 逆斷層 頂板破碎 F17 180 270 10 正斷層 頂板破碎 F18 120 210 35 正斷層 頂板破碎 F19 150 240 50 正斷層 頂板破碎 F20 145 235 70 正斷層 頂板破碎 F21 182 272 70 正斷層 頂板破碎 (3)水文地質(zhì)情況 該區(qū)水文地質(zhì)條件簡(jiǎn)單，直接充水含水層為煤 15 基本頂中砂巖，富水性弱，在斷層破碎帶及采空區(qū)冒落帶出現(xiàn)一定量淋水，根據(jù)同煤層工作面 開采情況分析，不會(huì)影響正常生產(chǎn)。具體見表 。局部發(fā)育煤層變薄帶。煤層的厚度變化范圍為 ～（逆斷層重復(fù)及煤 15 與煤 16 合層除外） ， 平均 。每煤層傾角總體上呈西緩東陡之勢(shì)，西部 最小傾角 15176。 。目前 生產(chǎn)能力 60 萬(wàn) t/a， 2022年生產(chǎn)原煤 萬(wàn) t。其中 1 1 19 層為 可采煤層。一部分是由運(yùn)動(dòng)著的巖梁重量所決定的內(nèi)應(yīng)力場(chǎng)，另一部分是與上覆巖層總體重量相聯(lián)系的外應(yīng)力場(chǎng)，包括新擴(kuò)展的塑性區(qū)及彈性區(qū)兩部分。因此，足夠的水平應(yīng)力是該部位煤層在一定壓力下能保持穩(wěn)定的條件。 (2)塑性破壞區(qū)的分布 該分布由塑性區(qū)及彈性 區(qū)兩個(gè)部分構(gòu)成。這些因素的不同使支承壓力參數(shù)的變化范圍很大，支承壓力參數(shù)主要由現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)取得。但礦山壓力顯現(xiàn)則是相對(duì)的、有條件的。在這其中有前蘇聯(lián)工程師山東科技大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 3 Ф. 許普魯特提出的壓力拱假說(shuō)；前蘇聯(lián)學(xué)者 。 31503 東工作面 是 XX 煤礦 315 采區(qū)的首采 工作 面，綜采工作面的推進(jìn)速度 明顯快于普采工作面，采場(chǎng)頂板運(yùn)動(dòng)將呈現(xiàn)新的規(guī)律，對(duì)超前巷道的影響也將發(fā)生較大變化。 由于經(jīng)濟(jì)效益差，開采該類煤層的綜采設(shè)備機(jī)械化水平普遍較低。近年來(lái)，由于薄煤層開采，工作面作業(yè)空間狹窄，工人勞動(dòng)強(qiáng)度大，特別是煤山東科技大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 2 層埋藏深，地質(zhì)條 件復(fù)雜，斷層多，礦壓大，造成薄煤層開采經(jīng)濟(jì)效益低。 (3)提高我國(guó)的無(wú)人工作面采煤技術(shù)。 我國(guó)薄和極薄煤層開采技術(shù)研究主要集中在： (1)提高薄和極薄煤層開發(fā)的機(jī)械化。這種情況一方面說(shuō)明薄煤層的開拓儲(chǔ) 量大，另一方面也說(shuō)明薄煤層的煤質(zhì)好。緩傾斜薄和極薄煤層開采已經(jīng)成為全局性的問題。 論文的最 后對(duì)綜采與普采的經(jīng)濟(jì)效益進(jìn)行了對(duì)比分析，提出了工作面安全生產(chǎn)技術(shù)措施，以期指導(dǎo)薄煤層高產(chǎn)高效綜采在煤礦開采工作中的實(shí)際應(yīng)用。 1 薄煤層 高產(chǎn)高效綜采技術(shù)研究 摘要 ： XX 煤礦位于萊蕪煤田東部，第 15 層煤為本井田主可采煤層之一，煤厚 ～ ，平均 ，含夾石 0～ 2 層，夾石厚度 ～ ，平均 ，為復(fù)雜煤層。 為 了改善勞動(dòng)環(huán)境，做到高效、安全的生產(chǎn)，本文針對(duì) 31503 東工作面進(jìn)行了采煤方法改革的研究，由普采改為綜采生產(chǎn)，并進(jìn)行了礦壓觀測(cè)，得出了其顯現(xiàn)規(guī)律，為指導(dǎo)同等條件下的薄煤層開采工作提供了科學(xué)依據(jù)。據(jù) 1985~1995 年度煤礦機(jī)械化生產(chǎn)年度報(bào)告， 1985 年 以下的薄煤層產(chǎn)量為 3487萬(wàn) t，占該年度回采總產(chǎn)量的 %， 1995 年下降到 %。近年來(lái)，國(guó)外主要產(chǎn)煤國(guó)家十分重視薄煤層和極薄煤層開采技術(shù)的改進(jìn)。 目前，井工開采的薄煤層主要是厚度為 ~緩傾斜煤層。 (2)薄煤層礦壓顯現(xiàn)相對(duì)緩和，在液壓支架有足夠的初撐力和工作阻 力，足夠強(qiáng)度前提下，盡量減小頂梁，底座厚度，增加頂梁下人行道的尺寸，提高支架調(diào)高范圍，發(fā)展支架遠(yuǎn)距離遙控操作，減小勞動(dòng)強(qiáng)度。 研究的目的和意義 我國(guó)薄煤層煤炭資源豐富且分布廣泛，可采儲(chǔ)量約 6150Mt， 占總可采儲(chǔ)量的20%。如何實(shí)現(xiàn)薄煤層安全高效、綜合機(jī)械化開采，提高煤炭資源的利用率，進(jìn)行薄煤層綜采配套設(shè)備的研究與應(yīng)用勢(shì)在必行。 目前，開采中厚偏薄煤層的綜采設(shè)備的發(fā)展趨勢(shì)主要有 ： 簡(jiǎn)化生產(chǎn)系統(tǒng)，減少中間環(huán)節(jié)，加大工作面尺寸，提高設(shè)備的生產(chǎn)能力和可靠性，提高工 作面的自動(dòng)化水平。 20 世紀(jì) 60 年代至 80 年代初，出現(xiàn)了很多采場(chǎng)頂板結(jié)構(gòu)的假說(shuō)和理論，每種假說(shuō)都以不同方式回答了上覆巖層結(jié)構(gòu)的形式問題。即 礦山壓力的存在是客觀的、絕對(duì)的，它存在于采動(dòng)空間的周圍巖體中。 影響支承壓力參數(shù)的因素很多，主要有與開采深度有關(guān)的原巖應(yīng)力、采空區(qū)的形狀和尺寸、采空區(qū)上覆巖層的性質(zhì)及動(dòng)態(tài)、煤柱的強(qiáng)度及其周圍采動(dòng)狀況以及煤層的開采厚度等。因此，各巖梁的斷裂只能在煤壁處發(fā)生，而且在巖梁斷裂時(shí)，煤壁前方的巷道中除了可能觀測(cè)到頂板反彈現(xiàn)象之外，將看不到頂?shù)装逡平让黠@的壓力顯現(xiàn)。顯然，進(jìn)入該狀態(tài)的煤層，如果沒有水平應(yīng)力的約束，其變形都將會(huì)繼續(xù)