收率高。但裂隙发育超过一定限度后,由于顶煤过分松软,难于支护,将影响放顶煤工作的正常进行,降低功效。
夹石层的层位、厚度和强度不同对顶煤稳定性的影响也不同。煤层下部夹石层多被采煤机截割,对顶煤无影响;上部夹石层因其上的顶煤一般不超过1.0m,有时可以丢失,总体来看,上部夹石层对顶煤影响不大;但是,位于煤层中部的夹石层对顶煤的稳定性具有较大影响。如果夹石层的厚度较薄时,可随顶煤冒落,对顶煤影响不大;若大于300mm时可视为可放性“极差”的顶煤。夹石层对顶煤稳定性的影响取决于夹石层强度比值。一般认为,夹石层的强度大于煤层强度时对顶煤的稳定性较好。
3.2 顶煤分类
运用模糊统计回归和典型函数方法建立了顶煤相对强度和夹石层层位对顶煤稳定性的隶属函数,根据现场实验和征求专家的意见,确定煤层裂隙度和夹石层的厚度、强度对顶煤稳定性的隶属度。
事实上,各分类指标对顶煤稳定性的影响程度是不同的。如果把这些分类指标平等的对待,将会影响分类结果的准确性。因此运用层次分析法确定的影响顶煤稳定性的权值。
根据各影响因素的录属度和其权值,利用加权原理,求出目标的流量(隶属度),即各影响因素对顶煤稳定性的综合评价值,称之为顶煤稳定性指数。这个指数定量地反映出各因素对顶煤稳定性“极稳定”隶属程度。
在综放面生产过程中,采煤专家和工程技术人员对顶煤的稳定性有模糊语义评价,将顶煤稳定性分为“极稳定”、“稳定”、“一般”、“不稳定”和“极不稳定”5个模糊分级。因为模糊数学中的水平截集解法是模糊集与普通集互相转化的桥梁,在此,应用水平截集解法把现场实践中定性评价与顶煤稳定性指数联系起来,对顶煤的稳定性进行定量评价,并对顶煤进行分类。
4 综放面顶板分类与顶煤分类的关系
放顶煤采场的需控岩层,不仅有直接顶和老顶,还有顶煤。由于顶煤从垮落到放完是一个完全动态的过程,显然,在此过程中直接顶的厚度是变化的,老顶的厚度与位态也是变化的。因此,在推断直接顶厚度中计算采空区的自由高度时,与单一煤层采场相比而言,要考虑顶煤的放出率和残余顶煤的碎胀系数。所以综放采场的直接顶厚度计算方法与单一煤层开采的直接顶厚度计算方法有所不同。
直接顶和老顶对顶煤的稳定性有一定的影响。就直接顶而言,能随采随冒并具有一定的厚度是放顶煤开采顶煤冒落后顺利放出的条件,否则将造成部分顶煤的丢失。老顶是传递支承压力的主要岩层,实践证明,来压之前顶煤稳定性较差,但在正常期间一般无明显影响,且放顶煤采场K值多在2.0左右,因此老顶影响冒放结构形式,而造成顶煤放出率的变化。
根据顶煤的开采深度和强度比值、裂隙发育程度和顶煤结构将顶煤分为不同类别、不同类别的顶煤与不同类别的直接顶和老顶将组合成不同类型的顶板结构。在不同的顶板结构下,计算支护强度的公式也不同。不同的顶煤类别,会影响直接顶与老顶接触应力的大小。
5 结语
作为基础研究,笔者仅对综放面顶板和顶煤的分类进行了探讨,为综放面顶板控制设计专家系统的开发奠定基础