一種確定薄煤層半煤巖巷道斷面尺寸的方法技術

一種確定薄煤層半煤巖巷道斷面尺寸的方法，屬于薄煤層巷道斷面尺寸確定方法。首先初步確定半煤巖巷道合適斷面尺寸；其次，根據“先高后寬”的原則對巷道斷面尺寸進行優化，即先對巷道高度進行“降高”以確定巷道最小高度，對巷道寬度進行“加寬”以確定最優巷道寬高比；對“降高”后的巷道高度是否滿足行人高度要求進行校核，確定巷道最小高度；對“加寬”后的巷道寬度是否滿足極限跨距及礦井安全通風要求進行校核，確定巷道最優寬高比，得到巷道合理寬度。結合各薄煤層礦井地質條件，實現了薄煤層開采“以巖換煤”價值工程，減少了掘進工作面成本、降低了含矸率、提高了煤質，在少破和不破巖的情況下，增加了單進、單產。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及一種薄煤層巷道斷面尺寸確定方法，尤其是一種確定薄煤層半煤巖巷道斷面尺寸的方法。
技術介紹
目前國內薄煤層開采普遍存在回采巷道“超高設計、超高掘進”的現象，在掘進作業中，由于巷道普遍較高，破頂(底)采掘問題突出，掘巖工程量大，采掘接替緊張。巷道斷面設計基本沿用中厚、厚煤層巷道設計，回采巷道掘進高度大多在2.4m以上，破底破巖現象嚴重，薄煤層開采效益較差。
技術實現思路
本專利技術的目的是要提供一種巷道高度較小即能確定薄煤層半煤巖巷道合理斷面尺寸的方法，實現薄煤層開采“以巖換煤”的價值工程。本專利技術的目的是這樣實現的：該方法的具體步驟如下：a、依據輔助運輸模式的選擇、回采巷道、工作面設備的選型以及《煤礦安全規程》規定，確定最小外形尺寸成套輔助運輸設備寬度B′及高度最大值D′、半煤巖巷道合適斷面尺寸，所述的半煤巖巷道合適斷面尺寸包括：無軌運輸凈寬度B1，凈高度D1；軌道運輸凈寬度B2,凈高度D2；b、計算得到巷道圍巖變形量、設備尺寸、巷道合適斷面尺寸及煤層厚度(M)之間的函數；所述的巷道圍巖變形量為兩幫移近量b′、頂底板移近量h′；所述的設備尺寸為最小外形尺寸成套輔助運輸設備寬度最大值B′、高度最大值D′；所述的巷道合適斷面尺寸為凈寬度B1、B2,凈高度D1、D2；c、基于成本型指標的凈流量的大小，結合礦井工作面實際情況，得出工作面輔助運輸模式方案下的凈流量Φ(A)關于成套輔助運輸設備寬度B′，高度D′的關系；d、凈流量Φ(A)越小對薄煤層綜采工作面的綜合效益越顯著，且凈流量Φ(A)與成套輔助運輸設備尺寸成正相關關系，遵循“先高后寬”的原則，即在最大程度的降低回采巷道高度為基礎進行巷道斷面尺寸的合理優化；e、首先將回采巷道高度以0.1m為基準進行循環“降高”，即對回采巷道及工作面設備進行低矮化選型或者研制以滿足巷道的“降高”；所述的回采巷道設備為輔助運輸設備及掘進設備，所述的工作面設備為支護設備；f、對“降高”后的凈流量Φ(An+1)與未降之前的凈流量Φ(An)進行比較，若Φ(An+1)<Φ(An)，對巷道高度是否滿足《煤礦安全規程》中行人高度要求進行校核，若符合《規程》要求，回
到步驟e，直到Φ(An+1)>Φ(An)；不滿足《規程》要求時，輸出Φ(An)時巷道的高度Dmin即為半煤巖巷道最小高度；g、其次對回采巷道寬度以0.1m為基準進行循環“加寬”以確定巷道最優寬高比，即使巷道滿足其及工作面設備“降高”所增加的寬度；所述的巷道及工作面設備是輔助運輸設備及掘進設備、支護設備；h、對“加寬”后的凈流量Φ(An+2)與未加之前的凈流量Φ(An+1)進行比較，若Φ(An+2)<Φ(An+1)，對巷道寬度是否滿足極限跨距及礦井安全通風要求進行校核，若符合要求，回到步驟g，直到Φ(An+2)>Φ(An+1)；不滿足極限跨距及礦井安全通風要求時，輸出Φ(An+1)時巷道的寬度B，此時得到的B/Dmin即為巷道最優寬高比。所述的巷道最優寬高比具體計算方法為：1) H 1 = - 1 l n 2 [ S 1 lnS 1 + S 2 lnS 2 S 1 + S 2 - ln ( S 1 + S 2 ) ] ]]> Φ ( A 1 ) = 1 2.74 - H 1 [ ( 1 - H 1 ) ( S 1 - S 2 ) S 1 + S 2 - 1.27 ] ]]>2)對于無軌運輸：巷道凈寬度B1＝1.5+B′+b′，凈高度D1＝0.6+D′+h′，斷面掘巖面積S1＝B1(D1-M)對于軌道運輸：巷道凈寬度B1＝3.2+b′，凈高度D2＝1.8+h′，斷面掘巖面積S2＝B2(D2-M)3)遵循“先高后寬”的原則，以0.1m為梯度，首先對巷道進行“降高”；4)計算“降高”后的凈流量Φ(An+1)與“降高”前或上一次“降高”后的凈流量Φ(An)進行比較；5)若Φ(An+1)<Φ(An)，對巷道進行《煤礦安全規程》中行人高度要求的校核，若符合安全生產要求，繼續步驟3，直到Φ(An+1)>Φ(An)；不滿足《煤礦安全規程》中行人高度要求校核時，輸出Φ(An)時巷道的高度Dmin；6)其次以0.1m為基準，對“降高”后巷道進行“加寬”以滿足設備所增加的寬度，從而確定巷道最優寬高比；7)計算“加寬”后的凈流量Φ(An+2)與“加寬”前或上一次“加寬”后的凈流量Φ(An+1)進行比較；8)若Φ(An+2)<Φ(An+1)，對巷道是否滿足極限跨距及礦井安全通風要求進行校核，若符合要求，繼續步驟6)，直到Φ(An+2)>Φ(An+1)；不滿足極限跨距及礦井安全通風要求時，輸出Φ(An+1)
時巷道的寬度B。有益效果，由于采用了上述方案，結合各薄煤層礦井地質條件，基于成本型指標的凈流量的大小，遵循“先高后寬”的原則，對薄煤層半煤巖巷道斷面尺寸進行優化設計，通過計算比較可得到合理范圍內最小的凈流量值，即得到薄煤層半煤巖巷道最優斷面尺寸。實現了薄煤層開采“以巖換煤”價值工程，減少了掘進工作面成本、降低了含矸率、提高了煤質，在少破和不破巖的情況下，增加了單進、單產。附圖說明圖1為本專利技術的薄煤層半煤巖巷道斷面尺寸確定流程圖。圖2為本專利技術的無軌運輸的本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種確定薄煤層半煤巖巷道斷面尺寸的方法，其特征在于：該方法的具體步驟如下：a、依據輔助運輸模式的選擇、回采巷道、工作面設備的選型以及《煤礦安全規程》規定，確定最小外形尺寸成套輔助運輸設備寬度B′及高度最大值D′、半煤巖巷道合適斷面尺寸，所述的半煤巖巷道合適斷面尺寸包括：無軌運輸凈寬度B1，凈高度D1；軌道運輸凈寬度B2,凈高度D2；b、計算得到巷道圍巖變形量、設備尺寸、巷道合適斷面尺寸及煤層厚度(M)之間的函數；所述的巷道圍巖變形量為兩幫移近量b′、頂底板移近量h′；所述的設備尺寸為最小外形尺寸成套輔助運輸設備寬度最大值B′、高度最大值D′；所述的巷道合適斷面尺寸為凈寬度B1、B2,凈高度D1、D2；c、基于成本型指標的凈流量的大小，結合礦井工作面實際情況，得出工作面輔助運輸模式方案下的凈流量Φ(A)關于成套輔助運輸設備寬度B′，高度D′的關系；d、凈流量Φ(A)越小對薄煤層綜采工作面的綜合效益越顯著，且凈流量Φ(A)與成套輔助運輸設備尺寸成正相關關系，遵循“先高后寬”的原則，即在最大程度的降低回采巷道高度為基礎進行巷道斷面尺寸的合理優化；e、首先將回采巷道高度以0.1m為基準進行循環“降高”，即對回采巷道及工作面設備進行低矮化選型或者研制以滿足巷道的“降高”；所述的回采巷道設備為輔助運輸設備及掘進設備，所述的工作面設備為支護設備；f、對“降高”后的凈流量Φ(An+1)與未降之前的凈流量Φ(An)進行比較，若Φ(An+1)<Φ(An)，對巷道高度是否滿足《煤礦安全規程》中行人高度要求進行校核，若符合《規程》要求，回到步驟e，直到Φ(An+1)>Φ(An)；不滿足《規程》要求時，輸出Φ(An)時巷道的高度Dmin即為半煤巖巷道最小高度；g、其次對回采巷道寬度以0.1m為基準進行循環“加寬”以確定巷道最優寬高比，即使巷道滿足其及工作面設備“降高”所增加的寬度；所述的巷道及工作面設備是輔助運輸設備及掘進設備、支護設備；h、對“加寬”后的凈流量Φ(An+2)與未加之前的凈流量Φ(An+1)進行比較，若Φ(An+2)<Φ(An+1)，對巷道寬度是否滿足極限跨距及礦井安全通風要求進行校核，若符合要求，回到步驟g，直到Φ(An+2)>Φ(An+1)；不滿足極限跨距及礦井安全通風要求時，輸出Φ(An+1)時巷道的寬度B，此時得到的B/Dmin即為巷道最優寬高比。...

【技術特征摘要】
1.一種確定薄煤層半煤巖巷道斷面尺寸的方法，其特征在于：該方法的具體步驟如下：a、依據輔助運輸模式的選擇、回采巷道、工作面設備的選型以及《煤礦安全規程》規定，確定最小外形尺寸成套輔助運輸設備寬度B′及高度最大值D′、半煤巖巷道合適斷面尺寸，所述的半煤巖巷道合適斷面尺寸包括：無軌運輸凈寬度B1，凈高度D1；軌道運輸凈寬度B2,凈高度D2；b、計算得到巷道圍巖變形量、設備尺寸、巷道合適斷面尺寸及煤層厚度(M)之間的函數；所述的巷道圍巖變形量為兩幫移近量b′、頂底板移近量h′；所述的設備尺寸為最小外形尺寸成套輔助運輸設備寬度最大值B′、高度最大值D′；所述的巷道合適斷面尺寸為凈寬度B1、B2,凈高度D1、D2；c、基于成本型指標的凈流量的大小，結合礦井工作面實際情況，得出工作面輔助運輸模式方案下的凈流量Φ(A)關于成套輔助運輸設備寬度B′，高度D′的關系；d、凈流量Φ(A)越小對薄煤層綜采工作面的綜合效益越顯著，且凈流量Φ(A)與成套輔助運輸設備尺寸成正相關關系，遵循“先高后寬”的原則，即在最大程度的降低回采巷道高度為基礎進行巷道斷面尺寸的合理優化；e、首先將回采巷道高度以0.1m為基準進行循環“降高”，即對回采巷道及工作面設備進行低矮化選型或者研制以滿足巷道的“降高”；所述的回采巷道設備為輔助運輸設備及掘進設備，所述的工作面設備為支護設備；f、對“降高”后的凈流量Φ(An+1)與未降之前的凈流量Φ(An)進行比較，若Φ(An+1)<Φ(An)，對巷道高度是否滿足《煤礦安全規程》中行人高度要求進行校核，若符合《規程》要求，回到步驟e，直到Φ(An+1)>Φ(An)；不滿足《規程》要求時，輸出Φ(An)時巷道的高度Dmin即為半煤巖巷道最小高度；g、其次對回采巷道寬度以0.1m為基準進行循環“加寬”以確定巷道最優寬高比，即使巷道滿足其及工作面設備“降高”所增加的寬度；所述的巷道及工作面設備是輔助運輸設備及掘進設備、支護設備；h、對“加寬”后的凈流量Φ(An+2)與未加之前的凈流量Φ(An+1)進行比較，若Φ(An+2)<Φ(An+1)，對巷道寬度是否滿足極限跨距及礦井安全通風要求進行校核，若符合要求，回到步驟g，直到Φ(An+2)>Φ(An+1)；不滿足極限跨距及礦井安全通風要求時，輸出Φ(An+1)時巷道的寬度B，此時得到的B/Dmin即為巷道最優寬高比。2.根據權利要求1所述的一種確定薄煤層半煤巖巷道斷面尺寸的方法，其特征在于：所述的巷道最優寬高比具體計算方法為：1) H 1 = - 1 l n 2 [ S 1 ln S 1 + S 2 ...

【專利技術屬性】
技術研發人員：袁永，屠世浩，王沉，馮星，魏坤，
申請(專利權)人：中國礦業大學，
類型：發明
國別省市：江蘇;32