端受冒落矸石的限制，并由前方未破坏老顶和后方已跨落老顶的水平挤压形 成平衡。采场顶板下沉的基本状态，就是由与给定变形相适应的可缩性，否则将承 受不必要的附加载荷。 从现场的开采实践上分析，次周期来压步距往往在以上，而工作面控顶距 在左右，采场支架是无法阻止老顶的沉陷的，支柱的承载能力应该以能够防止 顶板沿煤壁切落为准。 无论是采场支架给定荷载和给定变形量工作状态，它既要求支架有定的 支撑能力，既能承受直接顶离层岩石的给定载荷，并防止顶板来压时工作面切顶 又要要求支架有定的可缩性，适应老顶破坏沉陷时的给定变形，木支柱刚性支 柱金属磨擦支柱都不能完全满足这些要求，单体液压支柱则是实现了既有定的承载 能力，有能保证在定承载能力下有定可缩性的先进的支护方法。 图工作面支架的给定载荷状态 图工作面支架的给定变形工作状态 根据煤矿老系统及各巷道布置的层位及围岩的稳定状况，矿井应合理选择支架类型，利用合理的施工工艺，选用合理的断面形状。矿井回采工作面支护现以木支护为 主。使用木支护，般只能支护个月就基本损坏，如遇水损坏时间更短，需要 更换维修，既浪费人力物力和财力，影响环境，又造成安全隐患。随着矿井服务年限 的延长，维修量逐年增加，且随着开采深度的增加，巷道围岩压力越来越大，木支护巷 道断面越来越小，严重影响矿井通风和运输，制约了矿井产量，安全工作也受到制约与 威胁。 安全生产的需要 使用木材进行采面支护为被动支护，只有当巷道围岩产生变形后，才能提供支撑力。 但此时，巷道围岩已经遭到破坏。而木支架受自身强度限制，所能提供的支撑力有限， 同时木支护不能防火，容易腐朽，不能阻止和防止围岩风化，因此，木支护巷道顶板事 故较为频繁，伤亡事故常有发生。年贵州省煤矿各类事故种，顶板事故发生次数 所占比例很大，约为。顶板事故死亡人数仍为最多，占。顶板仍是煤矿 安全生产的主要隐患。 单体液压支柱支护与传统的被动支护迥然不同，主动对采面进行支护，最大限度提 高了围岩的自支撑能力，同时隐蔽工程少，可及时对变形采面进行维护，减少了事故的 发生。为此，近年来在煤矿积极推广下，取得明显的支护效果。 环境保护的需要 根据贵州省六盘水市政府统计，采用木支护，煤矿每生产万煤炭将消耗 坑木，年年消耗坑木万，说明坑木消耗量非常大。大量木材的消耗， 伴随森林资源的过渡砍伐破坏，导致地表水土流失加剧，环境问题更趋于恶化。而且随 着国家对森林资源的保护力度在不断加大，木材资源的长期稳定供应亦比较困难，客观 上要求进行支护改革。 第三节项目建设的可行性 矿井地理位置 煤矿位于县东北方向，距县直线距离，距草塘镇约，属 县草塘镇，业务隶属县煤炭工业局管辖。矿山有简易公路相通，交通较为方便见 交通位置示意图。矿区由个拐点坐标根 最大控顶支柱密度根 式中工作面柱距 最大控顶距时支柱数 最大控顶距时控顶面积 工作面斜长 最大控顶距时控顶面积 工作面最大控顶距 采场最大控顶支柱密度 最小控顶距时工作面斜长 ， 最小控顶距时，支柱数目根最小控顶距时，支柱密度 根 支柱载荷计算 最大控顶距时，支柱载荷量 根大 最小控顶距时，支柱载荷量 根小 ④比较 大根 小根，支根 即支大小 根据以上计算结果表明每根单体支柱的额定工作阻力，大于实际支柱的载荷力， 因此在采煤工作面采用单体液压支柱比较可行。 第二章技术来源工艺特点技术关键及对煤矿安全 技术进步的重要意义和作用 支护工艺特点 回采工作面的支护工艺 回采工作面的支护工艺经历了重大的技术改革，经历了木支柱磨擦支柱单体液 压支柱和液压支架阶段，在顶板管理技术上，由传统的密集支柱堆柱丛柱等切顶支 柱，发展到分段密集切顶，在坚硬顶板工作面采用液压切顶支柱，在采场端头支护上 采用工字钢梁型钢梁等支护方法，这些支护技术改革有利地促进了回采工作面 单产的提高，安全状况同时有了较大改观。 单体液压支柱有外注式和内注式，由于内注式操作时初撑力不稳定和不 便于检修，目前普遍采用外注式单体液压支柱。 单体液压支柱规格的选择 支柱规格的选择，主要依据支柱在开采煤层使用时需要达到的最大高度和最小高 度。 支柱的最大高度 式中工作面最大采高顶梁厚度 为了避免支柱在完全抽出状态下工作，预留的活柱富裕行程， 般为。单体钻底量， 如果在直接顶与煤层中存在随采随落的伪顶，支柱的高度还应考虑伪顶厚度，本 矿顶板为灰岩，可不考虑伪顶影响，由于本矿煤层底板较硬，单体钻底量可以考虑为 即为 支柱的最小高度 应适用于放顶前支柱高度，为了便于回收液压支柱，使支柱不致压死，按普通采煤 管理办法的规定，应留有伸缩余量，则 式中工作面最小采高 顶板在最大控顶处平均最大下沉量， 支柱卸载高度般， 顶板在最大控顶处平均下沉量，应根据同煤层开采的实测资料确定。也可以采用 估算方法，即  式中 最大控顶距 单体液压支柱在工作面的布置 单体液压支柱工作面支护方式和铰接顶梁的布置形式有齐梁齐柱错梁齐柱和错梁 错柱等，但般要求梁长要和循环进度放顶步距等长，目前回采工作面普遍采用的布 置方式是齐梁齐柱和错梁齐柱两种，见图。 图工作面支架布置形式戴帽点柱齐梁齐柱 错梁齐柱 回采工作面端头支护 经过多年实践，根据工作面开采条件，采用多种支护方式，如使用工字钢梁型钢 梁铰接顶梁焊接十字顶梁和滑移顶梁等组成大棚，来控制工作面端头大面积悬露顶 板，有效地解决了回采工作面端头支护问题，基本形式如图所示。 运输平巷 最小控顶距 运输平巷 最大控顶距 图工作面端头支护 生产工艺选择 根据煤矿工作面的实际情况，采用走向长壁后退式采煤法，全部跨落法管理顶 板，放炮落煤。采用型外注式单体液压支柱与型金属铰接顶 梁配合控制顶板，支架布置形式为齐梁齐柱，三四排管理，最大控顶距，最 小控顶距，放顶步距，作业方式为三八制，工作面端头采用四组八梁交 错迈步前移维护顶板。见采矿方法图。 第三章建设方案地点规模 依据贵州省国土资源厅颁发的采矿许可证，证号，矿区范围由个拐点 圈定见下表。面积约。井田走向长约，倾向约。 第章项目建设的意义和必要性 第节项目建设的意义 贵州以江南煤海著称，全省煤炭资源远景储量亿吨，保有储量为亿 吨，是江南个省区的总和，居全国第位，具有储量大煤种全埋藏浅分布聚 组合好的特点，煤层中还蕴藏着丰富的可供开发煤层气。 贵州磷煤铝铁等矿产资源丰富，以电力为依托发展优势原材料产业具有得天 独厚的优势。然而，随着新建火电机组大量投产，贵州煤炭产量的增长并未使省内电煤 供应紧张局面得到缓解。大量电厂要么停机待料，要么把掺杂了大量矸石粉煤灰甚至 泥土等的电煤，也古脑吞下去。去年电煤供应最紧张时，全省火力发电停机和减出力 机组甚至超过万千瓦，其中贵州金元集团公司因缺煤全年少发电达亿千瓦时。 据贵州省经贸委提供的消息，今年贵州省电煤需求量约万吨。在全省煤炭产需衔 接会上，有关部门对省内电厂发电小时机组设计利用小时数以内的电煤需求 量万吨已下达了指导计划。此外，利用小时外的多万吨发电用煤基本没 有落实。预测贵州省煤炭消费情况见表。 表贵州省分行业煤炭消费现状及预测表单位万 煤炭消费量 年年年 原煤洗煤焦炭 电力行业 建材行业 冶金行业 化工行业 城乡生活用煤 其他 损失量 与此同时，贵州省地方中小型煤矿仍在大量使用木支护进行工作面支护，严重制约 了中小型煤矿的发展，安全状况亦不理想。我国煤矿自上世纪九十年代开始推广采煤工 核准通过，归档资料。 未经允许，请勿外传,作面使用液压支柱支护采场。 贵州省县煤炭资源丰富。随着国家的产业政策资源保护和环保政策的日益严 格以及西部大开发的战略实施，全县现有煤炭供需形式正在好转，省内外煤炭需求量也 不断加大，市场较为广阔。但是，煤矿设计生产能力较小，回采工艺和回采工作面支护 含量较低，制约了煤矿的发展。年，全省煤矿发生的事故中，顶板事故占， 顶板事故死亡人数仍为最多。顶板仍是煤矿安全生产的主要隐患。因此迫切需要进行地 护改革。 第二节项目建设的必要性 煤矿位于县正西方向，距县直线距离属县草塘镇，隶属 县煤炭工业局管辖。矿区由个拐点坐标圈定。 拐点 煤矿可采煤种为肥煤，已探明地质储量万，保有储量万， 可采储量万。设计生产能力为万，年月由贵州省煤炭管理局设计研究所 编制的贵州省县煤矿技术改造方案设计，设计生产能力万。但矿井支 护技术落后，回采工作面基本采用木支柱，安全状况不佳，严重制约矿井的生产能力的 提高，迫切需要进行回采工作面支护的改革。 支护改革的必要性 科学支护的需要 根据回采工作面顶板破坏运动规律和矿压显现规律，认为采场支架有两种特定的 工作状态，即给定载荷工作状态和给定变形工作状态。 给定载荷工作状态如图所示，假设开采煤层的直接顶容易跨落且厚度 大，跨落岩石足以充满采空区，并支撑住上覆岩层，此时，上履岩层由煤壁和采空区矸石支撑达到自身平衡，采场支架所受载荷仅仅是脱离了上覆岩层的直接顶重量。值 取决于直接顶厚度和在控顶区悬伸长度，这是个定值，称为