1、中华人民共和国煤炭行业标准MT 553-1996 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 引用标准MT 44 煤和岩石单向抗压强度及软化系数测定方法MT 554 缓倾斜煤层采煤工作面顶极分类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剔，即I类(极软类)，i类(松软类), m类(较软类), IV类(中硬类和V类(坚硬类)，其中E类底板又分为lIa类(较软a类)和Ib类(较软b类)。4 分类指标4. 1 基本指标工作面底板分
2、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，-回归公式1，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，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 辅助指标上作面底板分类的辅助
3、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MT44测得的底板岩石单向抗压强度的修正结果。4. 3. 2 对未开采的新建矿井，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L中华人民共和国煤炭工业部1996-08-14批准199
4、7-02-01实施542 MT 553 1996 表l底阪类别基本指标辅助指标参考指标允许底板载荷强度允许底板刚度允许底板单向抗压强度参考岩性名耐:代号(Pl) .MPa (S,) .MPa/mm (R,) , MPa 极软I 户i3.0 SpO. 3 Rp:; . 5 充填砂、泥岩、软煤松软E 3.032.0 5,4.1 R,54.6 厚层砂质页岩、粉砂岩、砂岩-6 指标的计算6. 1 基本指标的计算6. 1. 1 以静压式仪测定时的计算6.1. 按式(1)计算测点的极限底板载荷强度。，;=C，户， (去). ( 1 ) 式中z丸，一-测点的极限底板载荷强度，MPa;丸一仪器压模压入底板时，
5、测点的底板载荷强度随压入深度变化的特性曲线(以下简称户-h曲线中第一个突变点(或屈服点)所对应的仪器泊缸内的压力值，MPa，d，一一仪器油缸内径，mm;d2一二仪器压模直径，mm;C一一测点状态修正系数.对机采工作面，浸水时间小于24h的测点(以下简称干测点)取C=1 ;浸水时间大于24h的测点(以下简称湿测点取C=3。对炮采工作菌，干测点，取C=1. 25;湿测点，取C=3.7506.2 按式(2)计算煤层工作面的极限底板载荷强度。p，=土豆户k( 2 ) 式中，p, 极限底板载荷强度，MPa;n，同一煤层的i则点总数。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
6、布的测站数不少于3，每个测站均布的测点数不少于306. ,. 1.3 按式(3)计算煤层工作面的允许底板载荷强度。户，= O. 75p, ( 3 ) 543 MT 553-1996 式中:PP 允许底板载荷强度，MPa。6.1.2 以冲击式仪测定时的计算6.1.2.1 按式(-1)计算测点的底板穿透度。卢，= c . f l -l h, h, ) ( 4 ) 式中卢z捆IJ点的底板穿透度，mm-13n, 仪器撞针插入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叫们n，一-h-n曲线中直线线段末点的冲击次数，一般取36叫罢王40;h，一-h-n
7、曲线中直线线段起点的撞针插入底板的深度，mm;h，一-h-n曲线中直线线段末点的撞针插入底板的深度，mm6.1.2.2 按式(5)计算煤层工作面的底板穿透度。71=士主卢， ( 5 ) 式中，71一一底板穿透度，mm-1;nb一一同煤层的测点总数。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儿6. 1. 2. 3 应用本矿区，本煤层的户，-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。, p, = 14.85声。阳. ( 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
8、强度，按式(3)换算成允许底板载荷强度。6.2 辅助指标的计算6.2.1 按式(7)计算测点的线性底板刚度。542C-t ( 7 ) 式中.5，一一测点的线性底板刚度.MPa/mm，户，一一测点的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，MPa;人一-1时点的户-h曲线中，对应于Pi点的压入深度tmmg6.2.2 按式(8)计算煤层工作面的线性底板刚度。cu 飞2育、U. ( 8 ) 式中，S -一-线性底板刚度.MPa/mm。5H MT 553-1996 6.2.3 按式(9)计算煤层工作面的允许底板刚度。5 , = 0.755 ( 9 ) 式中，
9、5 , 允许底板刚度，MPa/mm。6. 3 参考指标的汁算6. 3. 1 按式(10)计算煤层底板平均岩石单向抗压强度。Ec=土豆R. ( 10 ) 式中:Rc一一煤层底板平均岩石单向抗压强度，MPa;RCi一按MT44测得的底板岩样的岩石单向抗压强度，MPa，n，一底板岩样数。岩样须沿煤层倾斜方向在煤层底板相隔20-30m的3处采集，每处至少采集一个岩样。6.3.2 按式(11)计算允许底极单向抗压强度。R, = O. 75R, . ( 11 ) 式中，R，一一允许底板单向抗压强度，MPa。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
10、录A(参考件)。545 MT 553 1996 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)A1 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(A1)的规定。F二三Fmin 式中，F支柱的底座面积plmLn 支柱的最小底座面积。A 1.1 最小底座面积的计算A1. 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(A2J进行计算。Fmin =旱X10-3 n ( A1 J . ( A2 ) 式中P
11、支柱载荷平均值，kN。对E级基本顶和E级基本顶其数值还应按式(A3)进行修正。P=PFXKd 式中:P一一非周期来压时支柱载荷的平均值，kN; ( A3 ) K 周期来压动载系数。对E级基本顶，取Kd1.21. 3，对E级基本顶，取Kd1.41. 6 0 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(A4J进行计势。35F3 Fm;n =一一-二X10- 户p式中，p采煤工作面平均支护强度，kN/m2;Fo一支柱支护面积，m。 ( A4 ) A1.1.2 当采煤工作面无矿压数据时，支柱底座面积可参考表A1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(dm
12、in)盯l口1底板类别支柱最大工作阻力，kN名称代号100 200 300 极软I 210d.o400 290d_o400 360;drmo 400 松软E 150运dmin210210运d.o290260;d.o360 fia 120运dnn150160;do 21 0 200运dmo260较软E mb 90;do130 130运d.o160160;do 200 中硬N 70王d;o13090;d.,.130 110运d_.160坚硬V 70二do13080运dJllln 130 80:豆d.130A 1.2 底座型式的选择般对I类底板选用分离式底座;对E类底板选用分离式或装配式底座，对E类
13、底板选用装配式底516 MT 553-1996 座;对凹类底板和V类底板选用固定式底座。注z固定式底座为固定于支柱底部的底店，装配式底座为套穿于支柱底部的底座，锁定后与支柱形成A体，因收时支柱与底用同时回出5分离式底座为垫衬于支柱底部的底座，回收时支柱与底座分别回出。A2 对液压支架的设计要求与选择A2.1 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。液压支架底座尖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，即须按式(A5J进行设计与选型。户dm三三PP( A5 ) 式中2户dm一一液压支架底座尖端对底板的最大底板载荷强度，MPa。A2.2 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MT554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。547
