CN104790953A - 边角煤短壁连采巷道布置与煤柱留设方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了边角煤短壁连采巷道布置与煤柱留设方法,该发明根据三种典型的覆岩结构提出了三种煤柱布置方法,分别为块段宽煤柱布置方法、块段窄煤柱布置方法以及块段无煤柱布置方法。该边角煤短壁连采巷道布置与煤柱留设方法,较之传统短壁连采技术的巷道布置和煤柱留设方法,减小了煤柱尺寸,提高了资源回收率,实现了顶板的本质安全性,有效控制顶板安全,优化巷道布置系统,减小巷道掘进和维护量,降低煤炭自燃发火危险性。
Description
技术领域
本发明涉及煤矿巷道布置和煤柱留设技术,具体是一种针对三种典型的覆岩结构即薄基岩(≤20m)、中厚基岩(20~40m)和厚基岩(≥40m),提出的边角煤短壁连采技术的三种巷道布置和煤柱留设方法。
背景技术
近几十年来,煤炭资源产量攀升的同时,遗留了大量的边角煤,随着节约型社会的要求以及煤炭资源的日益减少,边角煤的回收利用显得尤其重要。在内蒙、新疆等地,由于大型机械化设备的应用,工作面尺寸逐年加大,边角煤已不适合采用当下的长壁开采技术,由此以短壁连采方法为主的边角煤回收技术日渐兴起。
边角煤短壁连采技术是将某一边角煤看做一个区段,在区段内开掘运输顺槽和辅运顺槽,垂直于这两条巷道掘进多条支巷,每一组支巷组成一个块段,一个区段由多个块段组成,块段内再通过多条联络巷把块段切割成多个切块,从支巷(还包括联巷)向切块进刀回采,支巷两侧煤柱回采完后,在平巷两侧进刀回采平巷两侧的煤柱。采用4台线性支架控制回采设备附近的顶板。块段内的回采顺序为先采区段边界处的第一个切块,然后沿着支巷向区段平巷依次回采相邻的块段,直到支巷口。然后,沿着平巷方向后退式回采支巷口煤柱和平巷煤柱。
边角煤短壁连采技术相对于长壁开采技术而言,在设备、技术工艺方面大不相同,在现实使用中面临以下几个技术难题,一是工作面无支架支护,直接面对采空区顶板,顶板冒落坍塌事故增加。二是采空区悬顶面积大,基本顶及关键层一旦破断运动,对工作面直接产生动压冲击,产生冲击矿压、飓风等动力灾害。三是巷道布置系统复杂,生产系统杂乱,尤其是通风系统。四是留设大量的顶板支撑煤柱,在浪费资源的同时,增加了顶板大面积运动及煤层自然发火的危险性。
发明内容
本发明的目的在于针对三种典型的覆岩结构即薄基岩、中厚基岩和厚基岩,提出了边角煤短壁连采技术的三种巷道布置和煤柱留设方法。
为了实现上述目的,本发明采用的技术方案为:
边角煤短壁连采巷道布置与煤柱留设方法,
①在煤层自燃发火期短,需要及时封闭采空区,煤层赋存条件为厚基岩薄松散层或厚基岩厚松散层中,采用块段宽煤柱布置方法,该方法步骤如下:
步骤1:各个块段间留设宽的隔离煤柱,煤柱宽度B1的范围为10~15m,其中B1的具体数值由公式(1)计算得出,煤柱能够支撑住上覆岩层,并长期保持稳定,同时能够有效隔离上一块段采空区;
步骤2:根据关键层的初次垮落步距确定第一块段长度L1及支巷数目,其中L1的具体数值由公式(2)计算得出,其后各个块段长度同第一块段长度L1相同;
步骤3:每个块段回采完毕后,及时在运煤平巷和辅运平巷施工密闭,隔离采空区;
其中煤柱宽度B1的计算公式为:
式(1)中,D为采空区宽度,单位是m;δ为上覆岩层垮落角;Rc为煤块单轴抗压强度,单位是MPa;h为煤柱高度,单位是m;γ为岩层的平均容重,单位是kN/m3;H为煤柱埋深,单位是m;
第一块段长度L1的计算公式为:
式(2)中,b为边角煤宽度,单位是m;lm为岩层的步距准数,其中h为岩层厚度,单位为m;σt为岩层抗拉强度,单位为MPa;q为岩层上覆载荷,单位为kN;ν为岩层的泊松比;m为煤柱高度,单位是m;A为侧压系数;c0分别为煤体与顶底板岩层交界面的内摩擦角与粘聚力;λ1为宽煤柱应力集中系数;γ为岩层的平均容重,单位是kN/m3;H为煤柱埋深,单位是m;Px为支架对巷帮的支护阻力,单位为kN,采空区一侧时取零;
②在煤层不易自燃,厚松散层薄基岩或中厚基岩中厚松散层中,采用块段窄煤柱布置方法,该方法步骤如下:
步骤1:各个块段之间留设窄小煤柱,第一块段窄煤柱宽度B2的范围为5~10m,B2的具体数值由公式(3)计算得出,窄小煤柱在一侧的块段回采时保持稳定,同时隔离采空区,在其另一侧的块段回采完毕后,煤柱失稳、破坏,关键层破断运动;
步骤2:根据关键层的初次垮落步距确定第一块段长度L1以及支巷数目,其中L1的具体数值由公式(2)计算得出;
步骤3:其后的每个窄煤柱周期块段长度L2相同,L2的长度根据关键层的周期垮落步距确定,L2的具体数值由公式(4)计算得出;窄煤柱周期块段之间为周期块段窄煤柱,周期块段窄煤柱宽度B3的具体数值由公式(5)计算得出;
其中第一块段窄煤柱宽度B2的计算公式为:
式(3)中,H为煤柱埋深,单位是m;m为煤柱高度,单位是m;A为侧压系数;c0分别为煤体与顶底板岩层交界面的内摩擦角与粘聚力;λ1为宽煤柱应力集中系数;λ2为窄煤柱应力集中系数;γ为岩层的平均容重,单位是kN/m3;Px为支架对巷帮的支护阻力,单位为kN,采空区一侧时取零;
窄煤柱周期块段长度L2的计算公式为:
式(4)中,H为煤柱埋深,单位是m;b为边角煤宽度,单位是m;lm为岩层的步距准数,其中h为岩层厚度,单位为m,σt为岩层抗拉强度,单位为MPa;q为岩层上覆载荷,单位为kN;m为煤柱高度,单位是m;A为侧压系数;c0分别为煤体与顶底板岩层交界面的内摩擦角与粘聚力;λ2为窄煤柱应力集中系数;γ为岩层的平均容重,单位是kN/m3;Px为支架对巷帮的支护阻力,单位为kN,采空区一侧时取零;
周期块段窄煤柱宽度B3的计算公式为:
式(5)中,H为煤柱埋深,单位是m;m为煤柱高度,单位是m;A为侧压系数;c0分别为煤体与顶底板岩层交界面的内摩擦角与粘聚力;λ2为窄煤柱应力集中系数;γ为岩层的平均容重,单位是kN/m3;Px为支架对巷帮的支护阻力,单位为kN,采空区一侧时取零;
③在煤层不易自燃、直接顶稳定性较差且厚度大、基本顶来压不明显、厚松散层薄基岩中,采用块段无煤柱布置方法,该方法步骤如下:
步骤1:由于首采块段引起的超前支承压力较高,在首采块段和第二块段间留设窄煤柱,第一块段窄煤柱宽度B2的具体数值由公式(3)计算得出,煤柱在首采块段回采完毕时保持稳定性,能够隔离采空区,支撑其上方顶板;
步骤2:在第二块段回采完毕后,煤柱失稳,在之后的各个块段完全取消煤柱,实现覆岩呈现类似长壁开采面的周期性破断运动;
步骤3:根据关键层初次垮落步距确定第一块段长度L1以及支巷数目,其后各个无煤柱周期块段长度L3根据周期来压步距确定,其中L1的具体数值由公式(2)计算得出,L3的具体数值由公式(6)计算得出;
其中无煤柱周期块段长度L3的计算公式为:
式(6)中,b为边角煤宽度,单位是m;lm为岩层的步距准数,其中h为岩层厚度,单位为m;σt为岩层抗拉强度,单位为MPa;q为岩层上覆载荷,单位为kN;m为煤柱高度,单位是m;A为侧压系数;c0分别为煤体与顶底板岩层交界面的内摩擦角与粘聚力;λ2为窄煤柱应力集中系数;γ为岩层的平均容重,单位是kN/m3;H为煤柱埋深,单位是m;Px为支架对巷帮的支护阻力,单位为kN,采空区一侧时取零。
本发明的有益效果是:
块段宽煤柱布置方法实现了关键层的安全稳定,同时每个块段回采后,及时施工密闭,防止了采空区的自燃发火,使各个块段相互独立、互不干扰,是一种安全可靠的巷道布置方式。但煤柱尺寸大,煤炭损失多,采出率较低;随回采面积的加大,容易造成覆岩大面积运动,产生动力灾害。宽煤柱布置方式适用于煤层自燃发火期短,需要及时封闭采空区;煤层赋存条件为厚基岩薄松散层或厚基岩厚松散层。
块段窄煤柱布置方法实现了各个块段内关键层的运动,留设的窄煤柱一方面支撑和隔离采空区,同时,又在相邻块段回采后,失稳、破坏,进一步释放了地层的压力,使得上覆岩层全部运动,消除了覆岩大面积运动产生的威胁。但留设煤柱较多,仍然有一定的煤炭损失,窄煤柱破碎后堆在采空区之中,有可能导致采空区煤炭自燃,各个块段的采空区全部连通,一旦出现安全问题,治理起来难度较大。适用于煤层不易自燃,厚松散层薄基岩或其他类型(如中厚基岩中厚松散层)。
块段无煤柱(连续推进)布置方法仅在第一、二块段间留设了窄煤柱,既避免了顶板初次运动时的强大的支承压力,同时实现了各个块段顶板运动的连续性,即类似长壁开采的基本顶周期性运动。周期来压步距小,超前支承压力低;采出率高,支巷连续推进,便于提高产量和效率,使得上覆岩层运动连贯,地表下沉连续。但各个块段的采空区连通,出现安全问题时治理难度大,在第一块段之后的各个块段没有煤柱隔离采空区,可能会出现来压时压坏采硐或支巷。适用于煤层不易自燃,直接顶稳定性较差且厚度大,基本顶来压不明显,厚松散层薄基岩。
该边角煤短壁连采巷道布置与煤柱留设方法,较之传统短壁连采技术的巷道布置和煤柱留设方法,减小了煤柱尺寸,提高了资源回收率,实现了顶板的本质安全性,有效控制顶板安全,优化巷道布置系统,减小巷道掘进和维护量,降低了煤炭自燃发火危险性。
附图说明
图1是边角煤短壁连采巷道布置系统示意图。
图2是块段宽煤柱布置方法示意图。
图3是块段窄煤柱布置方法示意图。
图4是块段无煤柱布置方法示意图。
其中,1是采硐、2是线性支架、3是块段隔离煤柱、4是支巷、5是辅运平巷、6是运煤平巷、7是边界煤柱、8是切块、9是推进方向、10是下一块段、11是边角煤的宽度、L1是第一块段长度、L2是窄煤柱周期块段长度、L3是无煤柱周期块段长度、B1是煤柱宽度、B2是第一块段窄煤柱宽度,B3是周期块段窄煤柱宽度。
具体实施方式
结合图1和图2,边角煤短壁连采巷道布置与煤柱留设方法,在煤层自燃发火期短,需要及时封闭采空区,煤层赋存条件为厚基岩薄松散层或厚基岩厚松散层中,采用块段宽煤柱布置方法,该方法步骤如下:
步骤1:各个块段间留设宽的隔离煤柱,煤柱宽度B1的范围为10~15m,其中B1的具体数值由公式(1)计算得出,煤柱能够支撑住上覆岩层,并长期保持稳定,同时能够有效隔离上一块段采空区;
步骤2:根据关键层的初次垮落步距确定第一块段长度L1及支巷数目,其中L1的具体数值由公式(2)计算得出,其后各个块段长度同第一块段长度L1相同;
步骤3:每个块段回采完毕后,及时在运煤平巷和辅运平巷施工密闭,隔离采空区;
其中煤柱宽度B1的计算公式为:
式(1)中,D为采空区宽度,单位是m;δ为上覆岩层垮落角;Rc为煤块单轴抗压强度,单位是MPa;h为煤柱高度,单位是m;γ为岩层的平均容重,单位是kN/m3;H为煤柱埋深,单位是m;
第一块段长度L1的计算公式为:
式(2)中,b为边角煤宽度,单位是m;lm为岩层的步距准数,其中h为岩层厚度,单位为m;σt为岩层抗拉强度,单位为MPa;q为岩层上覆载荷,单位为kN;ν为岩层的泊松比;m为煤柱高度,单位是m;A为侧压系数;c0分别为煤体与顶底板岩层交界面的内摩擦角与粘聚力;λ1为宽煤柱应力集中系数;γ为岩层的平均容重,单位是kN/m3;H为煤柱埋深,单位是m;Px为支架对巷帮的支护阻力,单位为kN,采空区一侧时取零。
块段宽煤柱布置方法实现了关键层的安全稳定,同时每个块段回采后,及时施工密闭,防止了采空区的自然发火,使各个块段相互独立、互不干扰,是一种安全可靠的巷道布置方式。但煤柱尺寸大,煤炭损失多,采出率较低;随回采面积的加大,容易造成覆岩大面积运动,产生动力灾害。
结合图1和图3,在煤层不易自燃,厚松散层薄基岩或中厚基岩中厚松散层中,采用块段窄煤柱布置方法,该方法步骤如下:
步骤1:各个块段之间留设窄小煤柱,第一块段窄煤柱宽度B2的范围为5~10m,B2的具体数值由公式(3)计算得出,窄小煤柱在一侧的块段回采时保持稳定,同时隔离采空区,在其另一侧的块段回采完毕后,煤柱失稳、破坏,关键层破断运动;
步骤2:根据关键层的初次垮落步距确定第一块段长度L1以及支巷数目,其中L1的具体数值由公式(2)计算得出;
步骤3:其后的每个窄煤柱周期块段长度L2相同,L2的长度根据关键层的周期垮落步距确定,L2的具体数值由公式(4)计算得出;窄煤柱周期块段之间为周期块段窄煤柱,周期块段窄煤柱宽度B3的具体数值由公式(5)计算得出;
其中第一块段窄煤柱宽度B2的计算公式为:
式(3)中,H为煤柱埋深,单位是m;m为煤柱高度,单位是m;A为侧压系数;c0分别为煤体与顶底板岩层交界面的内摩擦角与粘聚力;λ1为宽煤柱应力集中系数;λ2为窄煤柱应力集中系数;γ为岩层的平均容重,单位是kN/m3;Px为支架对巷帮的支护阻力,单位为kN,采空区一侧时取零;
窄煤柱周期块段长度L2的计算公式为:
式(4)中,H为煤柱埋深,单位是m;b为边角煤宽度,单位是m;lm为岩层的步距准数,其中h为岩层厚度,单位为m,σt为岩层抗拉强度,单位为MPa;q为岩层上覆载荷,单位为kN;m为煤柱高度,单位是m;A为侧压系数;c0分别为煤体与顶底板岩层交界面的内摩擦角与粘聚力;λ2为窄煤柱应力集中系数;γ为岩层的平均容重,单位是kN/m3;Px为支架对巷帮的支护阻力,单位为kN,采空区一侧时取零;
周期块段窄煤柱宽度B3的计算公式为:
式(5)中,H为煤柱埋深,单位是m;m为煤柱高度,单位是m;A为侧压系数;c0分别为煤体与顶底板岩层交界面的内摩擦角与粘聚力;λ2为窄煤柱应力集中系数;γ为岩层的平均容重,单位是kN/m3;Px为支架对巷帮的支护阻力,单位为kN,采空区一侧时取零。
块段窄煤柱布置方法实现了各个块段内关键层的运动,留设的窄煤柱一方面支撑和隔离采空区,同时,又在相邻块段回采后,失稳、破坏,进一步释放了地层的压力,使得上覆岩层全部运动,消除了覆岩大面积运动产生的威胁。但留设煤柱较多,仍然有一定的煤炭损失,窄煤柱破碎后堆在采空区之中,有可能导致采空区煤炭自燃,各个块段的采空区全部连通,一旦出现安全问题,治理起来难度较大。
结合图1和图4,在煤层不易自燃、直接顶稳定性较差且厚度大、基本顶来压不明显、厚松散层薄基岩中,采用块段无煤柱布置方法,该方法步骤如下:
步骤1:由于首采块段引起的超前支承压力较高,在首采块段和第二块段间留设窄煤柱,第一块段窄煤柱宽度B2的具体数值由公式(3)计算得出,煤柱在首采块段回采完毕时保持稳定性,能够隔离采空区,支撑其上方顶板;
步骤2:在第二块段回采完毕后,煤柱失稳,在之后的各个块段完全取消煤柱,实现覆岩呈现类似长壁开采面的周期性破断运动;
步骤3:根据关键层初次垮落步距确定第一块段长度L1以及支巷数目,其后各个无煤柱周期块段长度L3根据周期来压步距确定,其中L1的具体数值由公式(2)计算得出,L3的具体数值由公式(6)计算得出;
其中无煤柱周期块段长度L3的计算公式为:
式(6)中,b为边角煤宽度,单位是m;lm为岩层的步距准数,其中h为岩层厚度,单位为m;σt为岩层抗拉强度,单位为MPa;q为岩层上覆载荷,单位为kN;m为煤柱高度,单位是m;A为侧压系数;c0分别为煤体与顶底板岩层交界面的内摩擦角与粘聚力;λ2为窄煤柱应力集中系数;γ为岩层的平均容重,单位是kN/m3;H为煤柱埋深,单位是m;Px为支架对巷帮的支护阻力,单位为kN,采空区一侧时取零。
块段无煤柱(连续推进)布置方法仅在第一、二块段间留设了窄煤柱,既避免了顶板初次运动时的强大的支承压力,同时实现了各个块段顶板运动的连续性,即类似长壁开采的基本顶周期性运动。周期来压步距小,超前支承压力低;采出率高,支巷连续推进,便于提高产量和效率,使得上覆岩层运动连贯,地表下沉连续。但各个块段的采空区连通,出现安全问题时治理难度大,在第一块段之后的各个块段没有煤柱隔离采空区,可能会出现来压时压坏采硐或支巷。
下面就具体工程实施例来说明上述公式的具体应用。
神东矿区榆家梁矿42209边角煤连采工作面长398m,宽127m,为规则的矩形边角煤;工作面装备最新的连采机、运煤梭车及线性支架;设计支巷宽度5m,块段尺寸11.5m×30m。
工作面地质条件简单,无断层褶曲等;煤层厚度3.8m;直接顶整体性较强,上覆坚硬岩层为粉砂岩,覆岩结构属于薄基岩厚表土层,各岩层地质力学参数见表1。
表1 榆家梁矿煤层顶板力学参数
Table 1 The mechanical parameters of Yujialiang coal mine
采用块段无煤柱布置方式,根据覆岩组成情况,确定基本顶粉砂岩与泥沙互层及粉砂岩组成组合关键层,依据前述第一块段长度L1和煤柱宽度B2计算公式,得到第一块段长度54.38m,煤柱宽度3.87m。
支巷数目:N=块段宽度/(支巷宽度+切块宽度)
由此可求的第一块段支巷数目N0:
N0=54.38/(5+11.5)=3.3。
考虑施工的简便及安全系数要求,确定第一块段支巷条数为3条,煤柱宽度5m,则实际第一块段块段布置长度:
L0=3×(5+11.5)=49.5m。
其后各块段周期性运动,顶板运动冲击性较弱,实现顶板的安全控制。
总之该边角煤短壁连采巷道布置与煤柱留设方法,较之传统短壁连采技术的巷道布置和煤柱留设方法,减小了煤柱尺寸,提高了资源回收率,实现了顶板的本质安全性,有效控制顶板安全,优化巷道布置系统,减小巷道掘进和维护量,降低了煤炭自燃发火危险性。
当然,上述说明并非是对本发明的限制,本发明也并不仅限于上述举例,本技术领域的技术人员在本发明的实质范围内所做出的变化、改型、添加或替换,也应属于本发明的保护范围。
Claims (1)
1.边角煤短壁连采巷道布置与煤柱留设方法,其特征在于,
①在煤层自燃发火期短,需要及时封闭采空区,煤层赋存条件为厚基岩薄松散层或厚基岩厚松散层中,采用块段宽煤柱布置方法,该方法步骤如下:
步骤1:各个块段间留设宽的隔离煤柱,煤柱宽度B1的范围为10~15m,其中B1的具体数值由公式(1)计算得出,煤柱能够支撑住上覆岩层,并长期保持稳定,同时能够有效隔离上一块段采空区;
步骤2:根据关键层的初次垮落步距确定第一块段长度L1及支巷数目,其中L1的具体数值由公式(2)计算得出,其后各个块段长度同第一块段长度L1相同;
步骤3:每个块段回采完毕后,及时在运煤平巷和辅运平巷施工密闭,隔离采空区;
其中煤柱宽度B1的计算公式为:
式(1)中,D为采空区宽度,单位是m;δ为上覆岩层垮落角;Rc为煤块单轴抗压强度,单位是MPa;h为煤柱高度,单位是m;γ为岩层的平均容重,单位是kN/m3;H为煤柱埋深,单位是m;
第一块段长度L1的计算公式为:
式(2)中,b为边角煤宽度,单位是m;lm为岩层的步距准数,其中h为岩层厚度,单位为m;σt为岩层抗拉强度,单位为MPa;q为岩层上覆载荷,单位为kN;ν为岩层的泊松比;m为煤柱高度,单位是m;A为侧压系数;c0分别为煤体与顶底板岩层交界面的内摩擦角与粘聚力;λ1为宽煤柱应力集中系数;γ为岩层的平均容重,单位是kN/m3;H为煤柱埋深,单位是m;Px为支架对巷帮的支护阻力,单位为kN,采空区一侧时取零;
②在煤层不易自燃,厚松散层薄基岩或中厚基岩中厚松散层中,采用块段窄煤柱布置方法,该方法步骤如下:
步骤1:各个块段之间留设窄小煤柱,第一块段窄煤柱宽度B2的范围为5~10m,B2的具体数值由公式(3)计算得出,窄小煤柱在一侧的块段回采时保持稳定,同时隔离采空区,在其另一侧的块段回采完毕后,煤柱失稳、破坏,关键层破断运动;
步骤2:根据关键层的初次垮落步距确定第一块段长度L1以及支巷数目,其中L1的具体数值由公式(2)计算得出;
步骤3:其后的每个窄煤柱周期块段长度L2相同,L2的长度根据关键层的周期垮落步距确定,L2的具体数值由公式(4)计算得出;窄煤柱周期块段之间为周期块段窄煤柱,周期块段窄煤柱宽度B3的具体数值由公式(5)计算得出;
其中第一块段窄煤柱宽度B2的计算公式为:
式(3)中,H为煤柱埋深,单位是m;m为煤柱高度,单位是m;A为侧压系数;c0分别为煤体与顶底板岩层交界面的内摩擦角与粘聚力;λ1为宽煤柱应力集中系数;λ2为窄煤柱应力集中系数;γ为岩层的平均容重,单位是kN/m3;Px为支架对巷帮的支护阻力,单位为kN,采空区一侧时取零;
窄煤柱周期块段长度L2的计算公式为:
式(4)中,H为煤柱埋深,单位是m;b为边角煤宽度,单位是m;lm为岩层的步距准数,其中h为岩层厚度,单位为m,σt为岩层抗拉强度,单位为MPa;q为岩层上覆载荷,单位为kN;m为煤柱高度,单位是m;A为侧压系数;c0分别为煤体与顶底板岩层交界面的内摩擦角与粘聚力;λ2为窄煤柱应力集中系数;γ为岩层的平均容重,单位是kN/m3;Px为支架对巷帮的支护阻力,单位为kN,采空区一侧时取零;
周期块段窄煤柱宽度B3的计算公式为:
式(5)中,H为煤柱埋深,单位是m;m为煤柱高度,单位是m;A为侧压系数;c0分别为煤体与顶底板岩层交界面的内摩擦角与粘聚力;λ2为窄煤柱应力集中系数;γ为岩层的平均容重,单位是kN/m3;Px为支架对巷帮的支护阻力,单位为kN,采空区一侧时取零;
③在煤层不易自燃、直接顶稳定性较差且厚度大、基本顶来压不明显、厚松散层薄基岩中,采用块段无煤柱布置方法,该方法步骤如下:
步骤1:由于首采块段引起的超前支承压力较高,在首采块段和第二块段间留设窄煤柱,第一块段窄煤柱宽度B2的具体数值由公式(3)计算得出,煤柱在首采块段回采完毕时保持稳定性,能够隔离采空区,支撑其上方顶板;
步骤2:在第二块段回采完毕后,煤柱失稳,在之后的各个块段完全取消煤柱,实现覆岩呈现类似长壁开采面的周期性破断运动;
步骤3:根据关键层初次垮落步距确定第一块段长度L1以及支巷数目,其后各个无煤柱周期块段长度L3根据周期来压步距确定,其中L1的具体数值由公式(2)计算得出,L3的具体数值由公式(6)计算得出;
其中无煤柱周期块段长度L3的计算公式为:
式(6)中,b为边角煤宽度,单位是m;lm为岩层的步距准数,其中h为岩层厚度,单位为m;σt为岩层抗拉强度,单位为MPa;q为岩层上覆载荷,单位为kN;m为煤柱高度,单位是m;A为侧压系数;c0分别为煤体与顶底板岩层交界面的内摩擦角与粘聚力;λ2为窄煤柱应力集中系数;γ为岩层的平均容重,单位是kN/m3;H为煤柱埋深,单位是m;Px为支架对巷帮的支护阻力,单位为kN,采空区一侧时取零。
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