CN103670507B - 一种急倾斜综采工作面采空区矸石充填带宽度的确定方法 - Google Patents

Abstract

一种急倾斜综采工作面采空区矸石充填带宽度的确定方法，该计算方法如下：在急倾斜综采工作面一个采煤循环中，采煤机下行割煤，上行清理浮煤的同时从下向上依次移架，移架后极易冒落岩层在整个工作面长度内从下至上依次冒落，冒落后的矸石沿工作面下滑充填工作面下部采空区，由极易冒落矸石体积乘以极易冒落岩石压实后碎胀系数与极易冒落矸石充填体积相等的原则，计算出极易冒落岩层冒落采空区矸石充填带宽度；再计算出滞后冒落岩层冒落采空区矸石充填带宽度，两者相加即为采空区矸石充填带宽度。该方法计算方便，结果较为准确，对于倾角大于岩石的自然安息角的煤层都适用，特别适用于急倾斜煤层。

Description

一种急倾斜综采工作面采空区矸石充填带宽度的确定方法

技术领域

本发明涉及一种综采工作面采空区矸石充填带宽度的确定方法，具体是一种急倾斜综采工作面采空区矸石充填带宽度的确定方法

背景技术

急倾斜煤层倾角一般都大于其岩石的自然安息角，煤层开采后采空区的矸石会向采空区下部滑动，使采空区下部得以充填，而采空区上部则处于悬空状态。因此，采空区下部顶板由于得到矸石充填，老顶不会断裂，支架受力比较小，胶带运输平巷维护较易；而上部顶板则破坏比较剧烈，支架受力较大，轨道回风平巷维护困难。因此，采空区矸石充填带的宽度对工作面顶板的稳定性、胶带运输平巷和轨道回风平巷的维护具有重要影响。

发明内容

本发明的目的是要提供一种急倾斜综采工作面采空区矸石充填带宽度的确定方法。本发明的目的实现如下：

一种适用于急倾斜煤层的采空区矸石充填方法，其特征是在急倾斜综采工作面一个采煤循环中：

采煤机下行割煤，上行清理浮煤的同时从下向上依次移架；

移架后，极易冒落岩层在整个工作面长度内从下至上依次冒落；

冒落后的矸石沿工作面下滑充填工作面下部采空区；

由极易冒落矸石体积乘以极易冒落岩石压实后碎胀系数等于极易冒落矸石充填体积的原则，计算出极易冒落岩层冒落采空区矸石充填带宽度：

随后，滞后冒落岩层在采空区上部未充填部分从下至上依次冒落，下滑充填工作面中上部；

同样，由滞后冒落矸石体积乘以滞后冒落岩石压实后碎胀系数等于滞后冒落矸石充填体积的原则，计算出滞后冒落岩层冒落采空区矸石充填带宽度；

易冒落岩层冒落采空区矸石充填带宽度与滞后冒落岩层冒落采空区矸石充填带宽度相加即为采空区矸石充填带宽度；

最后按照相应的采空区矸石充填带宽度再进行填充。

本发明的急倾斜综采工作面采空区矸石充填带宽度的确定方法，具体步骤如下：

a、由矿井的地质资料可以得知极易冒落岩层厚度H₁、滞后冒落岩层厚度H₂、极易冒落岩石压实后碎胀系数K₁和滞后冒落岩石压实后碎胀系数K₂，根据采煤工作面基本参数可直接得到工作面长度L、采高M、工作面一采煤循环截深B。

b、在急倾斜综采工作面一采煤循环中，采煤机下行割煤，上行清理浮煤的同时从下向上依次移架，移架后工作面整个长度上极易冒落岩层的冒落体积V_1前=BLH₁乘以极易冒落岩石压实后碎胀系数K₁得到极易冒落岩层压实后的冒落体积V_1后＝BLH₁K₁与极易冒落岩层冒落形成的采空区矸石充填带体积V₂＝BL₁(M+H₁)相等，即V_1后=BLH₁K₁=V₂＝BL₁(M+H₁)计算出极易冒落岩层冒 落形成的采空区矸石充填带宽度

c、随后，上部采空区未充填部分的滞后冒落岩层的冒落体积V_3前=(L-L₁)BH₂乘以滞后冒落岩石压实后碎胀系数K₂得到滞后冒落岩层压实后的冒落体积V_3后=(L-L₁)BH₂K₂与滞后冒落岩层冒落形成的采空区矸石充填带体积V₄＝BL₂(M+H₁+H₂)相等，即V_3后=(L-L₁)BH₂K₂=V₄＝BL₂(M+H₁+H₂)计算出滞后冒落岩层冒落形成的采空区矸石充填带宽度

d、采空区矸石充填带宽度L_总等于极易冒落岩层冒落形成的采空区矸石充填带宽度与滞后冒落岩层冒落形成的采空区矸石充填带宽度之和。即 如果某工作面只有极易冒落岩层或滞后冒落岩层其中的一种，则将另一岩层厚度设为0代入上式仍然适用。

采用本方法计算方便，结果较为准确，对于倾角大于岩石的自然安息角的煤层都适用，特别适用于急倾斜煤层。

附图说明

图1：极易冒落岩层冒落后图3中XY处A-A剖面图

图2：滞后冒落岩层冒落后图3中XY处A-A剖面图

图3：采空区矸石充填带立体示意图

图4：采空区矸石充填带俯视图

图中：θ、急倾斜工作面与煤层层面夹角；L、工作面长度；L₁、极易冒落岩层冒落后形成的采空区矸石充填带宽度；L₂、滞后冒落岩层冒落后形成的采空区矸石充填带宽度；L₃、极易冒落岩层冒落后形成的采空区矸石充填带宽度的水平投影；L₄、滞后冒落岩层冒落后形成的采空区矸石充填带宽度水平投影；1、极易冒落岩层；2、滞后冒落岩层；3、基本层；4、煤层；5、液压支架；B、工作面一采煤循环截深；C、D、E、F表示AA剖面上工作面范围内极易冒落岩层的四个边界点；G、I、J、F表示AA剖面上极易冒落岩层冒落形成的采空区矸石充填带的四个边界点；N、O、P、Q表示AA剖面上极易冒落岩层冒落后工作面上方未被充填的滞后冒落岩层的四个边界点；R、S、T、Q表示AA剖面上滞后冒落岩层冒落形成的采空区矸石充填带的四个边界点。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的实施作进一步的描述：

本实施例的具体步骤如下：

a、由矿井的地质资料可以得知极易冒落岩层厚度H₁、滞后冒落岩层厚度H₂、极易冒落岩石压实后碎胀系数K₁和滞后冒落岩石压实后碎胀系数K₂，根据采煤工作面基本参数可直接得到工作面长度L、采高M、工作面一采煤循环截深B。

b、由图3，急倾斜综采工作面从XY位置推进到WZ位置的一采煤循环中，又如图1，采煤机下行割煤，上行清理浮煤的同时从下向上依次移架，移架后工作面整个长度上极易冒落岩层的冒落体积V_1前=S_CDEF×B＝BLH₁乘以极易冒落岩石压实后碎胀系数K₁得到极易冒落岩层压实后的冒落体积V_1后=BLH₁K₁与极易冒落岩层冒落形成的采空区矸石充填带体积V₂＝S_GIJF×B＝BL₁(M+H₁)相等，即V_1后=BLH₁K₁=V₂＝S_GIJF×B＝BL₁(M+H₁)计算出极易冒落岩层冒落形成的采空区矸石充填带宽度

c、随后，由图2，上部采空区未充填部分的滞后冒落岩层的冒落体积V_3前=S_NOPQ×B＝B(L-L₁)H₂乘以滞后冒落岩石压实后碎胀系数K₂得到滞后冒落岩层压实后的冒落体积V_3后=(L-L₁)BH₂K₂与滞后冒落岩层冒落形成的采空区矸石充填带体积V₄＝S_RSTQ×B＝BL₂(M+H₁+H₂)相等，即V_3后＝(L-L₁)BH₂K₂＝V₄＝S_RSTQ×B计算出 滞后冒落岩层冒落形成的采空区矸石充填带宽度

d、采空区矸石充填带宽度L_总等于极易冒落岩层冒落形成的采空区矸石充填带宽度与滞后冒落岩层冒落形成的采空区矸石充填带宽度之和，即 如果某工作面只有极易冒落岩层或滞后冒落岩层其中的一种，则将另一岩层厚度设为0代入上式仍然适用。

Claims (2)

1.一种急倾斜综采工作面采空区矸石充填带宽度的确定方法，特征是：

a、由矿井的地质资料可以得知极易冒落岩层厚度H₁、滞后冒落岩层厚度H₂、极易冒落岩石压实后碎胀系数K₁和滞后冒落岩石压实后碎胀系数K₂，根据采煤工作面基本参数可直接得到采煤工作面的长度L、采高M、工作面—采煤循环截深B；

b、在急倾斜综采工作面的一个采煤循环中，采煤机下行割煤、上行清理浮煤的同时从下向上依次移架，移架后工作面整个长度上极易冒落岩层冒落的体积V_1前＝BLH₁乘以极易冒落岩石压实后碎胀系数K₁得到极易冒落岩层压实后的冒落体积V_1后＝BLH₁K₁，V_1后与极易冒落岩层冒落形成的采空区矸石充填带体积V₂＝BL₁(M+H₁)相等，即V_1后=BLH₁K₁=V₂＝BL₁(M+H₁)，由此计算出极易冒落岩层冒落形成的采空区矸石充填带宽度

c、随后，上部采空区未充填部分的滞后冒落岩层冒落的体积V_3前=(L-L₁)BH₂乘以滞后冒落岩石压实后碎胀系数K₂得到滞后冒落岩层压实后的冒落体积V_3后=(L-L₁)BH₂K₂，V_3后与滞后冒落岩层冒落形成的采空区矸石充填带体积V₄＝BL₂(M+H₁+H₂)相等，即V_3后=(L-L₁)BH₂K₂=V₄＝BL₂(M+H₁+H₂)，由此计算出滞后冒落岩层冒落形成的采空区矸石充填带宽度

d、采空区矸石充填带宽度L_总等于极易冒落岩层冒落形成的采空区矸石充填带宽度L₁与滞后冒落岩层冒落形成的采空区矸石充填带宽度L₂之和，即

如果某工作面只有极易冒落岩层或滞后冒落岩层其中的一种，则将另一岩层厚度设为0代入上式仍然适用。

2.一种采用权利要求1所述方法的适用于急倾斜煤层的采空区矸石充填方法，其特征是在急倾斜综采工作面一个采煤循环中：

采煤机下行割煤，上行清理浮煤的同时从下向上依次移架；

移架后，极易冒落岩层在整个工作面长度内从下至上依次冒落；

冒落后的矸石沿工作面下滑充填工作面下部采空区；

由极易冒落矸石体积乘以极易冒落岩石压实后碎胀系数等于极易冒落矸石充填体积的原则，计算出极易冒落岩层冒落采空区矸石充填带宽度；

随后，滞后冒落岩层在采空区上部未充填部分从下至上依次冒落，下滑充填工作面中上部；

同样，由滞后冒落矸石体积乘以滞后冒落岩石压实后碎胀系数等于滞后冒落矸石充填体积的原则，计算出滞后冒落岩层冒落采空区矸石充填带宽度；

易冒落岩层冒落采空区矸石充填带宽度与滞后冒落岩层冒落采空区矸石充填带宽度相加即为采空区矸石充填带宽度；

最后，按照相应的采空区矸石充填带宽度再进行填充。