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1、浅埋薄基岩煤层短壁连采条件的分类刘玉德1,2，张东升1,2，马力强1,2，赵永峰3，王洪生1,21）中国矿业大学矿业学院，徐州，江苏2210082）中国煤炭资源和煤炭安全国家重点实验室，徐州，江苏2210083）中国神华能源有限公司，鄂尔多斯神东煤炭分公司，内蒙古232001摘要：房柱式法通常是被用来从浅埋薄基岩煤层中采煤。这导致非常低的生产效率和回采率。近年来除了浅埋薄基岩煤层，短壁连续机械挖掘被广泛应用在许多情况下。根据现场经验，实验室数据，计算和计算机模拟推导出2-2煤层上覆岩层运动的原则。在神东煤田中煤炭埋藏浅的地方基岩的厚度运用模糊聚类
2、可以分为5种类型：<10米，10-15米,15-25米,25-35米，>35米。对每个类别中的相关参数进行了一系列合理的计算和分析，给出了一个用短壁连续机械开采浅埋煤层的方法。关键词：短壁；连续开采；薄基岩；模糊聚类；技术参数1.引言浅埋煤层一般特点是单一关键层，承载层基石的厚度比小，和在厚的砾石层下有薄的覆盖层。浅埋煤层的相关参数是：煤层的埋藏深度小于150米，承载层基石的基载比Jz小于1。[1]对有较厚的覆盖层或正常地区，有许多有效的挖掘煤的方法。在此次案例中，长壁工作面无疑是首选的。然而，浅埋薄基岩煤层或边界煤开采一直是用房柱法。近年来，除
3、了在浅埋薄基岩煤层使用，短壁机械化开采的技术已经被广泛应用在许多不同的地质条件下。为了解决这个我们提出了浅埋煤层短壁机械化连续开采方法，以2-2神东薄基岩煤田作为一个例子。四个步骤是：a)一）分析煤层的地质条件和覆岩的物理力学性能。b）分析在短壁机械连续采煤工作面上覆盖的岩层的坍塌特征。c）选择分类指标及方法并进行分类。d）为每个类别的短壁机械化连续开采选择相关参数。22-2煤层地质条件和采矿方法的选择2.1地质条件神东煤田2-2煤层属侏罗系中统延安组,煤层厚度3.93-6.71ｍ,平均厚6.18ｍ;结构简单,含矸1-3层,夹矸厚度0.12-0.
4、37ｍ,岩性多为泥岩,部分炭质泥岩;煤层埋深20.10-238.40ｍ。（图1）[2]图12-2煤层截面1）伪顶:厚度小于0.5ｍ,由极易垮落的泥岩、炭质泥岩组成。2）直接顶:为泥岩、粉砂岩及其互层,天然抗压强度28.4ＭＰａ,饱和抗压强度15.6ＭＰａ。3）基本顶:由较为均质的砂岩或节理裂隙及层理不甚发育的粉沙岩组成。大量和初始破碎压力相等的重量使得地层行为异常[2]2.2基岩较薄区域开采方法的选择1）崩落带高度以岩石的膨胀的因素考虑2-2煤层崩落带高度：hm=M(KP-1)cosa其中M是采高，米；KP是扩张因子；α是倾角（°）。计算的崩落带
5、高度的范围从9米到15米2）裂隙带高度裂隙带的流水高度hl=MaM+b其中A和B是岩石合成强度系数这些参数可以这样计算：a=0.1075-0.024lnRc,b=0.155-0.0299lnRcRc是岩石的综合强度2-2煤层覆岩综合强度取为30-60ＭＰａ,计算其覆岩裂隙带高度约为:27.4—63.5ｍ。3）挖掘方法短壁机械连续开采方法是浅埋薄基岩煤层的首选。3．在浅埋煤层基岩运动的规律3.1短壁工作面巷道系统[2]一般来说，一个连续采煤机，连续运输系统，履带移动式液压支架、锚杆钻机可以用于短壁机械连续采煤工作面（如图2所示）。（a）连续采煤机（
6、b）连续运输系统(c)履带移动式液压支架（d）锚杆钻机图2短壁连续力学应用设备短壁机械连续回采工作面高度从4.5米到6米。目前的道路系统主要包括巷道支巷道，联络巷和采矿室（如图3）。图2短壁连采工作面巷道系统3.2计算基岩跨度范围[1-3]根据固定梁的力学模型，第一关键层的垮落步距的计算方法是：其中hi是关键层的厚度，单位（M）；Ψ引起挖掘失效系数，（取0.25）Rt是关键层的抗拉强度单位（MP）,qi代表关键层的重量或岩层上的载量（MN／m3）。计算的结果列于表1表12-2煤层关键层上的初次崩落跨度3.3基石的工作特性[4-6]1）利用RFPA
7、2D数值模拟方法模拟不同厚度基岩的塌陷情况见图4（a）5m(b)10m(c)25m(d)30m图4用RFPA2d模拟的崩溃状态的基岩如图4所示，在基岩厚度的增加导致塌陷区的变小基岩的承载能力增加。2）通过UDEC模拟关键层平均厚度20米的第一次和定期的崩落行为（图5）（a）第一次崩落（b）定期崩落图5用UDEC模拟开采特征基岩发生剪切破坏是通过标准层在开采的初始和后续的压力下造成的。靠近工作面的压力增加到3.7MPa，动载系数约为2.4。3）原位观测顶部坍塌时两个区域会形成。崩落带高度一般在20m.破碎带可分为标准层的强烈的破碎带和弱破碎带。[2
8、]（图6）。图6放在一个短壁机械连续采煤工作面后的两个区域顶部的破碎的痕迹如图7所示【1】图7周期重压期间顶部破碎的痕迹3.4基岩的稳定
