缓倾斜煤层采煤工作面底板分类.pdf

中华人民共和国煤炭行业标准 MT 5 5 3 一 1 9 9 6 缓倾斜煤层采煤工作面底板分类 1 主题内容与适用范围 本标准规定了缓倾斜煤层采煤工作面底板分类的类别、 指标、 各类别的指标界限及指标的计算 本标准适用于缓倾斜煤层采煤工作面底板 以下简称工作面底板 。 2 弓 用标准 MT 4 4 煤和岩石单向抗压强度及软化系数测定方法 M T 5 5 4 缓倾斜煤层采煤工作面顶板分类 3 分类类别 工作面底板按其允许底板载荷强度由小到大分为五个类别， 即I 类 极软类 , F 类 松软类 ， 班 类 较软类 , N 类 中 硬类 和V 类 坚硬类 ， 其中9 类底板又分为II a 类 较软a 类 和， b 类 较软b 类 。 4 分类指标 4 . ， 基本指标 工作面底板分类的基本指标是允许底板载荷强度。 4 . 1 . 1 基本指标一般是以静压式底板载荷强度仪 以下简称静压式仪 在工作面底板做统计测定所得 的煤层工作面的极限底板载荷强度的修正结果。 4 . 1 . 2 当进行普查性测定或在不便于使用静压式仪测定时， 可用冲击式底板载荷强度仪 以下简称冲 击式仪 测定求得基本指标。 即将其测定结果煤层工作面的底板穿透度代入本矿区 本煤层的P , - R 回归 公式， 〕 ， 换算成煤层工作面的极限底板载荷强度后求得基本指标。 注 1 p , - R回归 公式为 在测定煤层进行了静压式仪与冲击式仪对比 测定试验后 所建立的煤层工作面的极限底板 载荷强度与底板穿透度之间相关关系的经验公式. 4 . 2 辅助指标 工作面底板分类的辅助指标是允许底板刚度。 4 . 2 . 1 辅助指标是以静压式仪在工作面底板测定所得的煤层工作面的线性底板刚度的修正结果。 4 . 2 . 2 当用静压式仪测定测点的极限底板载荷强度， 测定结果离散性较大而影响到所得的 煤层工作面 的极限底板载荷强度的可靠性和准确性时， 则以辅助指标进行分类。 4 . 3 参考指标 工作面底板分类的参考指标是允许底板单向 抗压强度。 4 . 3 . 1 参考指标是煤层底板岩样按MT 4 4 测得的底板岩石单向 抗压强度的修正结果 4 . 12 } t 未开采的新建矿井， 其煤层底板可以参考指标进行分类。 5 各类底板的指标界限 各类底板的指标界限及参考岩性见表1 。 中华人民共和国煤炭工业部1 9 9 6 一 0 8 一 1 4 批准1 9 9 7 一 0 2 一 0 1 实施 MT 5 5 3 一 1 9 9 6 表 1 底板类别基本指标 辅助指标参考指标 参考岩性 名称代号 允1 午 底板载荷强度 p , MP a 允许底板刚度 S , , MP a / mm 允许底板单向抗压强度 R , , MP . 极软 I p o 镇3 . 0S , 燕0 . 3R , 簇8 . 5充填砂、 泥岩、 软煤 松软 U 3 . 0 5 4 . 6 厚层砂质页岩、 粉砂岩、 砂岩 6 指标的计算 6 . 1 1 . 1 基本指标的计算 以静压式仪测定时的计算 ，， . 飞 按式 1 计算测点的极限底板载荷强度。 乐乐 _ d , I } 户 ，， 二L . 户 。 . } 了} 、 〔 刁2产 二 ， ” 。 . ，，. ” . ⋯“ 一 1 式中 u - 测点的极限底板载荷强度， MP a ; P } 仪器压 模压 人底板时， 测点的 底板载 荷强度随压 入深度变 化的 特 性曲 线 以 下简称P - h 曲 线 中第一个突变点 或屈服点 所对应的 仪器油缸内的压力值， MP a ; d , 仪器油缸内径, m m; d 2 仪器压模直径， m m; C- 测点状态修正系数。 对机采工作面， 浸水时间小于2 4 h 的测点 以下简称干测点 取C 1 。 浸 水时间 大于2 4 h 的 测点 以 下简称湿测点 取C 3 。 对炮采工作面， 干测 点， 取C 1 . 2 5 ; 湿测点， 取C 3 . 7 5 . 6 . 1 . 12 按式 2 计算煤层工作面的极限底板载荷强度。 fi } 一 n } P s “ ⋯ ，. . .. . ⋯ ⋯ ， ⋯ ⋯ 2 式中 声 极限底板载 荷强 度， M P a ; 。 同一煤层的测点总数。 测定时， 同一煤层的测定工作面 以下简称测定面 数应不少于2 ， 每 个测定面均布的测站数不少于 3 ， 每个测站均布的测点数不少于3 。 6 } 1 . 1 } 3 按式 3 计算煤层工作面的允许底板载荷强度。 户 p 0 . 7 5 声 ， 一 3 MT 5 5 3 一 1 9 9 6 式中 A } 允 许底板载荷强度， M P a . 6 . 1 . 2 以冲击式仪测定时的计算 6 . 1 . 2 门按式 4 计算测点的底板穿透度 R c 月z一 刀1 h 一 h , 4 式中 众一 测 点 的 底 板 穿 透 度， m m - , ; n , 仪器撞针插人底板深度随仪器重锤冲击次数变化的特性曲线 以下简称h - n曲线 中直线 线段起点的冲击次数， 一般取4 提n , 镇6 ; n , h - n 曲线中直线线段末点的冲击次数， 一般取3 6 -n , -4 0 ; h , - h - ， 曲 线中直线线段起点的撞针插人底板的深度， m m; 从- h - ， 曲线中直线线段末点的撞针插入底板的深度， m m, 6 . 1 . 2 . 2 按式 5 计算煤层工作面的底板穿透度。 p b ,7 A . . ， ‘ ⋯ ⋯ 5 式中 尸 一 底 板 穿 透 度， m m - 1 ; ， 、 同一煤层的测点总数。 测定时， 同一煤层的测定面数不少于2 ， 每个测定面均布的测站数不 少于3 ， 每个测站均布的测点数不少于5 。 6 . 1 . 2 . 3 应用本矿区， 本煤层的P , R 回归公式， 将煤层工作面的底板穿透度换算成极限底板载荷强 度。如没有该回归公式， 可按式 6 进行换算。 15 ， 二1 4 . 8 5 户， ” “ “ “ . ⋯⋯ 6 6 . 1 . 2 . 4 将6 . 1 . 2 . 3 条所得的煤层工作面的极限底板载荷强度， 按式 3 换算成允许底板载荷强度。 辅助指标的计算 1 按式 7 计算测点的线性底板刚度。 S一C ， 拿 九‘ . .. . ⋯ ⋯ “ . . . ，. 7 S ; -测点的线性底板刚度， MP a / m m ; p 测点的p - h 曲线中， 第一个突变点 或屈服点 之前， 直线线段上除原点外任意一点的 底板 载荷强度， M P a ; h ; 测点的p - h 曲 线中， 对应于p点的压入深度. m mo 2么中 已6.式 按式 8 计算煤层工作面的线性底板刚度。 夕二 线 性底板刚度, M P a / m m . n , } S . . ⋯ ” ⋯ “ 。 . ⋯.⋯ 8 2.书544 Z中 6.式 MT 5 5 3 一 1 9 9 6 3 按式 9 计算煤层工作面的允许底板刚度。 S , 0 . 7 5 S ， ‘ ⋯⋯ 9 S , 允许底板刚度， MP a / m m, 参考指标的计算 2中3 e式已 6 . 3 . 1 按式 1 0 计算煤层底板平均岩石单向抗压强度。 R。 二 n ‘ } ,R ,, 二 ‘ ”. ⋯. ⋯ ”“ ⋯⋯ 1 0 式中 及 煤层底板平均岩石单向 抗压强度， M P a ; R , 按MT 4 4 测得的底板岩样的岩石单向 抗压强度， MP a ; n , 底板岩样数。 岩样须沿煤层倾斜方向 在煤层底板相隔2 0 3 0 m的3 处采集， 每处至少采 集一个岩样。 6 . 3 . 2 按式 1 1 计算允许底板单向抗压强度。 R , 0 . 7 5 豆 。 “ ” “ “ 一 1 1 式中 R , 允许底板单向 抗压强度， M P a , 7 适应底板类别的支护设备底座参数选择及其设计要求 适应底板类别的支护设备底座参数选择及其设计要求见附录A 参考件 。 MT 5 5 3 - - 1 9 9 6 附录A 适应底板类别的支护设备底座参数选择及其设计要求 参考件 A 1 对单体支柱 以下简称支柱 底座参数的选择与计算 支柱底座型式和尺寸一般应根据顶板类级、 底板类别进行选择计算， 应使支柱的底座面积大于等于 可防止发生支柱钻底的最小底座面积， 即应满足式 Al 的规定。 FF _ ⋯⋯ A1 式中 F支柱的底座面积; F _支柱的最小底座面积。 A 1 门最小底座面积的计算 A l . 1 . 1 当采煤工作面有实测的或已知的矿压数据时， a . 根据实测的支柱载荷平均值与允许底板载荷强度按式 A 2 进行计算。 二。n 一 _PP o X ‘ 。 一 a ⋯’ ⋯⋯ A2 式中 P支柱载荷平均值， k N。对 ll 级基本顶和I 级基本顶其数值还应按式 A 3 进行修正。 P XKd , k N; ，. ⋯ A3 式中 P , K P 非周期来压时支柱载荷的平均值 周期来压动载系数。 对Q 级基本顶， 取K d 一1 . 2 -1 . 3 ; 对I 级基本顶， 取K a 1 . 4 -1 . 6 b . 根据已知的采煤工作面平均支护强度、 支柱支护面积与允许底板载荷强度按式 A 4 进行计 算 口 F -T F X 1 0 - a ” ⋯⋯ A4 式中 万 采煤工作面平均支护强度， k N / m ; F } 支柱支护面积， m“ A l . 1 . 2 当采煤工作面无矿压数据时， 支柱底座面积可参考表A 1 数据进行选择计算。 表 A1 适应各类底板的支柱最小底座直径 d - 底板类别 支柱最大工作阻力， k N 名州 代号1 0 0 2 0 0 30 0 极软 王 2 1 0 d -4 0 0 2 9 0 d _4 0 0 3 6 0 镇d -4 0 0 松软 I 1 5 0 镇d.;.210 2 1 0 簇d - . 2 9 0 2 6 0 镇d 二 3 6 0 较软 正 班a 1 2 0 簇d w1 5 0 1 6 0 蕊d - . 2 1 0 2 0 0 蕊d.;.260 lb 9 0 d a . 1 3 0 1 3 0 d -1 6 0 1 6 0 d -2 0 0 中硬 N 7 0 -d - . 1 3 0 9 0 簇d -1 3 0 1 1 0 d _1 6 0 坚硬 v 7 0 d _1 3 0 8 0 镇d - . 1 3 0 8 0 簇d - . 1 3 0 般对 I 类底板选用分离式底座; 对 II 类底板选用分离式或装配式底座; 对l0 类底板选用装配式底 MT 5 5 3 一 1 9 9 6 座; 对N类底板和v类底板选用固定式底座。 注 固定式底座为固定于支柱底部的底座; 装配式底座为套穿于支柱底部的底座， 锁定后与支柱形成体， 回收时 支 柱与底座同时回出 分离式底座为垫衬干支柱底部的底座， 回收时支柱与底座分别回出. A 2 对液压支架的设计要求与选择 A 2 . 1 液压支架的架型和支架阻力等参数应考虑采煤工作面的顶板类级与底板类别。 端对底板的最大底板载荷强度不得大于该采煤工作面煤层底板的允许底板载荷强度， 行设计与选型。 液压支架底座尖 即须按式 A5 进 P a m 镇 P o ， .. .. .. ⋯ A5 式中 P d m液压支架底座尖端对底板的最大底板载荷强度， MP a e A 2 . 2 当没有液压支架底座尖端对底板的最大底板载荷强度数据时， 可参照MT 5 5 4 附录C 参考件 进行选型。 附加说明 本标准由煤矿专用设备标准化技术委员会提出。 本标准由煤炭科学研究总院北京开采研究所负责起草。 本标准由煤矿专用设备标准化技术委员会支护设备分会归口。 本标准主要起草人陈社杰、 史元伟。 本标准委托煤炭科学研究总院北京开采研究所负责解释。