一、计算步骤
确定计算参数:
根据采煤工作面的实际开采条件和煤层的地质条件,确定计算所需的参数。这些参数可能包括煤层的倾角、煤的硬度、工作面的开采方式、煤层厚度(M)、煤体内摩擦角(ψ)、应力集中系数(K)、上覆岩层容重(γ)、煤层埋深(H)等。
选择计算方法:
根据煤层的物理性质和采煤工作面的实际情况,选择合适的计算方法。常见的计算方法包括弹性力学方法、弹塑性力学方法和有限元法等。
进行计算:
根据确定的计算参数和选择的计算方法,进行超前压力影响范围的计算。具体的计算公式和步骤可能因所选方法和具体条件而异。
分析计算结果:
根据计算结果,分析超前压力影响范围的大小和趋势,并对计算结果进行验证和修正。
二、影响因素
煤层厚度:煤层厚度是影响超前支护压力分布范围的重要因素之一。
煤层埋深:煤层埋深越大,上覆岩层容重越大,对超前支护压力的影响也越大。
地质条件:不同的地质条件,如煤层的倾角、煤的硬度等,都会对超前支护压力产生影响。
三、实例分析
以某具体煤层为例,假设煤层厚度M为8m,煤体内摩擦角ψ为25°,应力集中系数K为2.3,上覆岩层容重γ为23kN/m³,煤层埋深H为400m。通过计算可得超前支护压力影响范围大约为25.5m,因此超前支护长度最少为26m。
在某些特殊地质条件下,如大倾角大采高综采工作面,超前支护压力影响范围可能会更大。研究表明,在该条件下超前支承压力的影响范围可达120m,显著影响距离为50m。
四、支护设计
根据超前支护压力影响范围的计算结果,可以合理确定工作面的开采顺序和支护方案。例如,在超前压力影响范围内采用单体支柱、锚索支护或超前液压支架等支护方式,以确保工作面的稳定和安全。