1、中华人民共和国煤炭行业标准MT 554-1996 缓倾斜煤层采煤工作面顶板分类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直接顶稳定性分类(以下简称直接顶分类).基本顶压力显现分级(以下简称基本顶分级)和各类级顶板对支护设备选型和参数选择的要求。本标准适用于缓倾斜煤层采煤工作面，对倾斜煤层采煤工作面也可参考使用。2 号|用标准GB/T 16414煤矿科技术语岩石力学3 术语及代号本标准的术语及代号见表1。表1术语及代号编号术语名称3. 1 直接顶厚度3. 2 直接顶平均分层厚度3. 3 直接顶初次垮落距3. 4 计算直接顶初次垮藩距3. 5 综合弱化常量3. 6 基本顶3. 7 基本
2、顶初次来压步距3.8 修正基本顶初次来压步距3. 9 基本顶周期来压步距3. 10 直接顶充填系数3. 11 煤层采高4 直接顶分类4. 1 类别名称代号单位符号定义或说明h, 口1GB/T 16414 h. 直接顶下位岩层，其厚度相当于煤层厚度的部分中，m 按岩性和强度形成的各组岩层的分层厚度平均值GB/T 16414C直接顶初次垮落距按冒高超过0.5m , /, m 沿工作面方向冒落长度超过工作面总长度的50%时工作面煤壁至切眼煤帮之间的距离计算)/ m 按给定公式计算得到的直接顶初次垮落距C. 1m. MPa/MPa 反映煤层顶板结构，分层厚度和裂隙分布对顶板稳定性综合影响的常量GB/T
3、 16414q雪顶的同义词L, m GB/T 16414 当基本顶初次来压步距超过工作面长度1/2时，需要L., 口3将进行修正。修正后的L.，称为修正基本顶初次来压步距E句自2GB/T 16414 N 直接顶厚度Ch;)与煤层采高Ch.l的比值hm m 采煤工作面直接顶类别按其在开采过程中表现的稳定程度进行划分。共分为4类。其中.1类又分中华人民共和国煤炭工业部1996-08-14批准1997-02-01实施5.i 8 MT 554-1996 主I2个IJi类。类别代号占4名称见表2，表2直接顶类别代号及名称1类2类3类4类la Ib 不稳定中等稳定稳定非常稳定4.2 分类指标4.2.1 基
4、本指标直接顶分类的基本指标是平均直接顶初次垮落H(l，)。4.2.2 岩性和结构特征及主要力学参数参考区问:岩性、节理裂隙，分层厚度、岩石单向抗压强度及其乘积(等效抗弯能力)和综合弱化常量，是划分直接顶类别的重要参考要素。4.2.3 分类指标和参考要素=直接顶分类指标及参考要素见表3。表3直接顶分类指标及参考要素1类类别2类3类1. Ib 基本指标T，:王441145 MT 554-1996 当初次来压步距不超过工作面长度的1/2时.取其实测值作为(4)式的Lro如果初次来压步距超过工作面长度1/2时，实测的初次来压步距需按照式(5)，(6) , (7)进行修正。将修正后的基本顶初次来压步NI
5、:iL取代式(1)中的L，。5, 3.1.1 四周未采的王作面.Lf =一一Lr. ，;1+百万0+) ( 5 ) 5.3.1.2 边采空或有走向断层的工作面2IA =一一-王:/2(2五/(4-+习磊)( 6 ) 5. 3. 1.3 两侧己采的工作面zLr LCZJ2(1+b73(1千再)J. ( 7 ) 式中k=Lr/Lw(L.为工作面长度h 基本顶岩石的波桑系数(一般可取z砂质页岩，=O. 35，砂岩，=O. 2 O. 3，砾岩，=0.2)。5.3.2 用周期来压步距推算初次来压步距=如已知基本顶周期来压步距(Lp)，可用式(8)推算初次来压步距(Lr)Lr = 2. 45L, ( 8
6、) 5. 3. 3 直接顶充填系数计算=直接顶充填系数N按式(9)计算:N = h.!hm . ( 9 ) 5. 3.3. 1 直接顶厚度确定原则za. 当直接顶厚度小于6倍采高时，h;取实测直接顶厚度pb. 当直接顶厚度大于6倍采高时，取h，=6凡。5. 3. 3. 2 煤层采高(hm)确定原则.a. 一次采全高的工作面，以煤层厚度作为煤层采高gb. 分层开采的工作面，以分层采高作为煤层采高。5. 3. 4 计算初次来压当量平均值瓦及级别划分:由己采工作面的LI，N，儿，按式(4)计算初次来压当量平均值1气，然后对照表6.对该煤层基本顶级别进行判定。6 直接顶分类和基本顶分级对支护设备的选型
7、及参数选择的要求直接顶分类和基本顶分级对支护设备的选型及参数选择的要求见附录C、D、E(参考件)。551 MT 554-1996 附录A由顶板强度指数D推算直接顶类别(参考件)A1 己知直接顶板强度指数(D).可按公式Al.A2换算出直接顶初次垮落距1，。然后按表3确定直接顶类别。a. 不稳定顶板f产2.43+6.22/I5 . . . . . . . . . . . . (Al ) b. 中等稳定以上顶板1，6.44+2.2D . . . . . . (A2) 附录B各级基本顶相应的典型地质技术条件(参考件)B1 各级基本顶相应的典型地质技术条件的组合(见表B1)基本顶级别分级界限.k/m2
8、N区间典h皿1型LI.m hm2 条件hm3 hm4 表Bl基本顶分级界限及相应的典型条件I级E级E级P.骂王8958951145 1-2 3-4 1-2 82-105 105-120 120 66-85 85-96 96 53-68 68-78 78 47-55 55-62 62 根据直接顶，基本顶和底板的类级的不同组合，可将采煤工作面围岩可控程度分为三组:难控围岩(Gil ,GI2) ，较难控围岩(G2)易控围岩(G，)见表Cl。表Cl采煤工作面围岩可控程度分组围岩难控围岩较难控围岩易控围岩可控程度Gn G G2 G, 直接顶类别1 2 ,3.4 2a 2b.3 基本顶级别r 1 I N
9、E 1 底极类别 1 I , IV , V 1 ，即.v 552 MT 554-1996 C2 支护设备选型和围岩可控程度支护设备选型和围岩叮控程度的关系见表C2.表C2支护设备选型与围岩可控程度围岩组别G11 G G, G, 1 支掩掩护式重型支撑掩护式(IVa)支撑掩护式掩护式液Ili支架强力支撑掩护式(lV b) 2 轻型和中型主顶掩护式掩护式支撑掩护式单体液类别轻型和中型系列国型系列并配备切顶支叫轻型和中型系列轻型和中型系列E支柱底座结构分离式或装配式配式(I户，分离式或装配式装配式(1户，固定式(IV，V)21固定式(町，V )2) 注2单体被压支柱轻型罩列是指液压缸内径为63mm和
10、80mm的支柱系列，其额定工作阻力分别为150kN和250 kN。中型系列的液压缸内径为100mm.额定工作阻力为300kN.重型系列的液压缸内径为110mm以上.额定工作阻力为400kN。对于液压支架.轻型，中型和重型分别指其额定支护强度为2小于400kN/时.400600kN/m.600800 kN/旷的主架。强力支撑掩护支架是指额定支护强度大于800kN/m2，且具有特殊抗冲击结构的支架。对于IVb级顶板条件，除支架合理选型外，尚需考虑辅以顶板预处理技术。j)基本顶级别.2)底板类别。附录D顶板分类对液压支架额定支护强度的要求(参考件01 顶极分类对液压支架额定支护强度及沿米支护强度的要
11、求各级基本顶对液压支架额定支护强度的要求见表010用于N级基本顶的液压支架应同时满足表01中沿米支护强度的要求。表01各级基本顶必需的额定支护强度及沿米支护强度下限项目额定支护强度下限.kN/m2基本顶级别E E Na hm1 390 420 470 610 煤层采hm2 440 490 530 720 高.mhm=3 500 550 580 830 hm4 570 610 680 935 02 各级基本顶必需的额定支护强度及沿米支护强度下限的计算02. 1 1 , II、m，N级基本顶的额定支护强度下限按式(01)计算s沿米支护强度下限.kN/mIVb lV a IVb 750 2745 3
12、375 800 3240 3600 970 3735 4365 1090 4200 4910 P, = 72.3 hm + 4. 5 L, + 78.9 B, - 10.24 N - 62.1 ( 01 ) 式中，P，一额定支护强度下限.kN/m2，B, 控顶宽度(其值为梁端距加上顶梁长度)。02.2 N级基本顶额定沿米支护强度下限按式(02)计算:且想=(24. 31时L，)+ 52.6 hm一15.5N - 455)B, Ck .,.( 02 ) 553 MT 554-1996 式中额定沿米支护强度下限，kN/m，Ck一一备用系数，Na级基本顶取Ck二1.21.3，Nb级取Ckl.41.
13、6, D3 液压支架额定工作阻力换算己知必需的额定支护强度下限(P，)，可用式(03)计算必需的液压支架工作阻力F, p.(S, BjK,) . ( 03 ) 式中:F 液压支架工作阻力，kN;S, 液压支架中心距，m;K，一一液压支架的支撑效率。液压支架的支撑效率可根据架型和工作高度在以下范围内选择:支掩式掩护支架K，O.65-0. 75，支顶式掩护支架K，O.800. 9，支撑掩护式支架K.O.8 0.95，支撑式支架K，O.90. 96. K，取值的上下限应与支架工作高度的上下限对应。附录E顶板分类对单体液压支柱支护强度的要求(参考件)E1 顶板分类对单体液压支柱支护强度下限的要求(见表
14、E1)表E1各级基本顶对单体液压支柱工作面支护强度下限的要求kN/m2 基本顶级别E hrn1 300 330 采高mhlJl = 2 325 350 hm3 350 380 E2 单体液压支柱支护强度的计算公式E 410 415 420 P, C,(39hm + 2. 4L, - 6.9 N + 134) ( E1 ) 式中，C，一一备用系数，一般取C，1. 21. 4。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。本标准主要起草人史元伟、李全生、钱鸣高。本标准委托煤炭科学研究总院北京开采研究所负责解释。554
