[發(fā)明專利]錯(cuò)層位內(nèi)錯(cuò)式巷道布置采場(chǎng)垮落帶高度的確定方法有效
| 申請(qǐng)?zhí)枺?/td> | 201110409953.X | 申請(qǐng)日： | 2011-12-09 |
| 公開（公告）號(hào)： | CN102654054A | 公開（公告）日： | 2012-09-05 |
| 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人： | 王志強(qiáng);趙景禮;李成武 | 申請(qǐng)（專利權(quán)）人： | 王志強(qiáng);趙景禮;李成武 |
| 主分類號(hào)： | E21C41/16 | 分類號(hào)： | E21C41/16 |
| 代理公司： | 北京邦信陽(yáng)專利商標(biāo)代理有限公司 11012 | 代理人： | 王昭林;項(xiàng)京 |
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| 摘要： | |||
| 搜索關(guān)鍵詞： | 層位 內(nèi)錯(cuò)式 巷道 布置 采場(chǎng)垮落帶 高度 確定 方法 | ||
1.一種錯(cuò)層位內(nèi)錯(cuò)式巷道布置采全厚采煤法采場(chǎng)垮落帶高度的確定方法，其特征在于，所述方法包括以下步驟：
第一步：確定采場(chǎng)上方全部關(guān)鍵層層位；
第二步：根據(jù)錯(cuò)層位內(nèi)錯(cuò)式巷道布置的多個(gè)工作面會(huì)形成搭接結(jié)構(gòu)，將形成搭接結(jié)構(gòu)的工作面上的采場(chǎng)空間作為一個(gè)整體的采場(chǎng)空間，并根據(jù)該整體采場(chǎng)空間的長(zhǎng)度對(duì)第一關(guān)鍵層進(jìn)行判定，以確定第一關(guān)鍵層是否會(huì)斷裂；如果第一關(guān)鍵層不會(huì)斷裂，則第一關(guān)鍵層下方為垮落帶；
第三步：根據(jù)第二步判定的結(jié)果，如果第一關(guān)鍵層斷裂，則對(duì)斷裂后的第一關(guān)鍵層進(jìn)行進(jìn)一步的判定，以確定斷裂后的第一關(guān)鍵層是成為裂隙帶還是垮落帶，當(dāng)斷裂后的第一關(guān)鍵層成為裂隙帶，則第一關(guān)鍵層下方為垮落帶；
第四步：如果根據(jù)第三步判定第一關(guān)鍵層斷裂后成為垮落帶，當(dāng)不存在下一個(gè)關(guān)鍵層時(shí)，則從采場(chǎng)上方一直延伸到地表均為垮落帶；
第五步：當(dāng)存在下一個(gè)關(guān)鍵層時(shí)，則返回第二步重新對(duì)下一個(gè)關(guān)鍵層進(jìn)行判定，直到判定出第一個(gè)不會(huì)斷裂的關(guān)鍵層或斷裂后成為裂隙帶的關(guān)鍵層時(shí)，該第一個(gè)不會(huì)斷裂的關(guān)鍵層或斷裂后成為裂隙帶的關(guān)鍵層以下為垮落帶；或者在判定完所有的關(guān)鍵層，均未出現(xiàn)不會(huì)斷裂的關(guān)鍵層或斷裂后成為裂隙帶的關(guān)鍵層時(shí)，則垮落帶一致延伸到地表。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，在所述第一步中，采場(chǎng)上方全部關(guān)鍵層層位可以由采場(chǎng)上方地質(zhì)資料給出的綜合柱狀圖或者鉆孔資料經(jīng)過實(shí)驗(yàn)室力學(xué)分析并進(jìn)行計(jì)算后判定。
3.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，在所述第二步中，判定關(guān)鍵層是否會(huì)斷裂時(shí)，選用彈性薄板力學(xué)模型計(jì)算關(guān)鍵層懸露長(zhǎng)度的臨界值a，得到：
式中，h為關(guān)鍵層厚度，R為關(guān)鍵層抗拉強(qiáng)度，q為關(guān)鍵層承載，λ取決于工作面推進(jìn)速度影響下的推進(jìn)距離與多個(gè)形成搭接工作面總長(zhǎng)有關(guān)的a之間的比值；
根據(jù)煤層開采前設(shè)計(jì)的λ值，當(dāng)關(guān)鍵層的懸露長(zhǎng)度小于a時(shí)，關(guān)鍵層不會(huì)斷裂，否則，關(guān)鍵層斷裂。
4.如權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，在選用彈性薄板力學(xué)模型判定關(guān)鍵層是否會(huì)斷裂時(shí)，根據(jù)關(guān)鍵層懸露臨界值a通過下式計(jì)算整
式中，α為巖石的平均破斷角；hi為第i層巖層的厚度；αi為第i層巖層的斷裂角；
當(dāng)整體采場(chǎng)空間長(zhǎng)度小于L時(shí)，關(guān)鍵層不會(huì)斷裂，否則，關(guān)鍵層會(huì)斷裂。
5.如權(quán)利要求1、2或4所述的方法，其特征在于，在所述第三步中，對(duì)斷裂后的關(guān)鍵層進(jìn)行進(jìn)一步的判定的方法如下：
(1)判定關(guān)鍵層的厚度h與斷裂后的塊體長(zhǎng)度(c/2)的比值是否滿足：
式中，c為關(guān)鍵層懸露長(zhǎng)度，為巖塊間的摩擦角；
如果此式不能滿足，則判定關(guān)鍵層斷裂后直接進(jìn)入垮落帶；如果此式滿足，則關(guān)鍵層斷裂后是否屬于垮落帶需要通過下面的步驟(2)進(jìn)一步核實(shí)；
(2)計(jì)算關(guān)鍵層斷裂后巖塊間咬合處的擠壓力σp的大小，即：
式中，q為關(guān)鍵層承載，i＝c/h，β為巖塊斷裂后塊體的下沉角度；
當(dāng)擠壓力σp與巖塊抗壓強(qiáng)度σc的比值不超過k，則斷裂后的關(guān)鍵層保持穩(wěn)定，屬于裂隙帶；否則，斷裂后的關(guān)鍵層出現(xiàn)失穩(wěn)，成為垮落帶，其中，k值可以根據(jù)經(jīng)驗(yàn)系數(shù)預(yù)估或者通過實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行測(cè)定。
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