[发明专利]一种煤矿大采高工作面支架额定承受载荷确定方法及装置

摘要

本发明提供一种煤矿大采高工作面支架额定承受载荷确定方法及装置，属于煤矿开采领域，用以解决现有煤矿大采高工作面支架额定工作阻力设计中存在算法简单，误差大，增加开采成本的问题。包括：将煤矿大采高工作面从上至下依次分为老顶关键层，等效直接顶层和采高层；在老顶关键层内划分第一关键块和第二关键块，确认第一关键块和第二关键块之间的接触点以及接触点高度，获取第一关键块的长度及水平方向的回转角，第二关键块的长度及垂直方向的岩层破断角，以及第一关键块和第二关键块的端角摩擦系数；将等效直接顶层厚度分为等效直接顶层“短悬臂梁”厚度和易垮落等效直接顶层厚度；根据支架额定承受载荷公式确定支架额定承受载荷。

主权项

1.一种确定煤矿大采高工作面支架额定承受载荷的方法，其特征在于，包括：根据大采高层工作面的支架与顶板相互作用剖面，将所述大采高层工作面从上至下依次分为老顶关键层，等效直接顶层和采高层，并确认所述老顶关键层厚度，所述等效直接顶层厚度和所述采高层厚度；根据所述老顶关键层的结构，在所述老顶关键层内划分第一关键块和第二关键块，依次确认所述第一关键块和所述第二关键块之间的接触点以及接触点高度，获取所述第一关键块的长度，所述第一关键块在水平方向的回转角，所述第二关键块的长度，所述第二关键块在垂直方向的岩层破断角，以及所述第一关键块和所述第二关键块的端角摩擦系数；根据所述等效直接顶层厚度，将所述等效直接顶层厚度从上至下分为等效直接顶层“短悬臂梁”厚度和易垮落等效直接顶层厚度；根据公式(1)确定所述老顶关键层中的第一关键块或第二关键块对所述等效直接顶层的作用力，根据公式(2)确定所述等效直接顶层形成的“短悬臂梁”的自重，根据公式(3)确定所述易垮落等效直接顶层自重，根据公式(4)确定支架额定承受载荷；其中，公式(1)如下所示：公式(2)如下所示：R2≈Blh2γ公式(3)如下所示：公式(4)如下所示：在公式(1)，公式(2)，公式(3)和公式(4)中，R₁为所述第一关键块对等效直接顶层的作用力，R₂为等效直接顶层形成的“短悬臂梁”自重，R₃为易垮落等效直接顶层自重，P_m为支架承受的载荷，h₁为老顶关键层厚度，∑h_i为等效直接顶层厚度，h₂为等效直接顶层“短悬臂梁”厚度，h₃为易垮落等效直接顶层厚度，h_z为载荷层厚度，m为采高层厚度，θ为第一关键块在水平方向的回转角，B为支架宽度，β为第二关键块在垂直方向的岩层破断角，a为接触面高度，L为第二关键块长度，γ为基岩平均容重，K_G为载荷传递系数；γ_z为载荷层平均容重，为关键块端角摩擦系数，l为等效直接顶层“短悬臂梁”长度，l_k为支架控顶距，α为易垮落等效直接顶层破断角，W为所述第二关键块的下沉量。