[發明專利]固體充填采煤覆巖導水裂隙帶發育高度預計方法

有效

• 申請號: 201310503632.5
• 申請日: 2013-10-23
• 公開（公告）號: CN103513281A
• 公開（公告）日: 2014-01-15
• 發明（設計）人: 張吉雄;李猛;張強;鄧雪杰;黃艷利;曹遠威
• 申請（專利權）人: 中國礦業大學
• 主分類號: G01V1/40
• 分類號: G01V1/40
• 代理公司: 南京瑞弘專利商標事務所(普通合伙) 32249
• 代理人: 楊曉玲

技術領域

本發明涉及一種煤炭開采導水裂隙帶發育高度預計方法，特別是一種適用于煤炭開采中固體充填采煤覆巖導水裂隙帶發育高度的預計方法。

背景技術

在固體充填采煤技術中，矸石、粉煤灰、黃土及風積沙等固體廢棄物通過地面運輸系統、固體充填物料垂直投放系統輸送至井下，然后通過井下運輸系統直接充填于采空區。由于采空區充填體作為主要支撐承載了上覆巖層的大部分載荷，從而限制了上覆巖層的移動，將上覆巖層的移動破壞特征從“三帶”（垮落帶、裂隙帶及彎曲下沉帶）變為“兩帶”（裂隙帶、彎曲下沉帶），有效地降低了導水裂隙帶發育高度。目前，對于固體充填采煤覆巖導水裂隙帶發育高度還沒有一種準確的預計方法，而采高和充實率是影響固體充填采煤覆巖導水裂隙帶發育高度的關鍵因素，因此，研究關鍵因素對固體充填采煤覆巖導水裂隙帶發育高度的影響，從而準確地預計固體充填采煤覆巖導水裂隙帶發育高度，對實現含水層下煤層的安全開采具有重要意義。

發明內容

技術問題：本發明的目的是針對現有技術中存在的問題，提供一種預計方法簡單、準確的固體充填采煤覆巖導水裂隙帶發育高度預計方法。

技術方案：本發明的固體充填采煤覆巖導水裂隙帶發育高度預計方法，以工程地質條件信息與巖石力學實驗為基礎，采用數值模擬與多元回歸分析相結合的方法，得到充實率采高M與導水裂隙帶發育高度H的關系表達式，然后依據充填采煤實際工程參數，即設計充實率實際采高M_c，計算出覆巖導水裂隙帶發育高度H_c，其具體步驟如下：

（1）收集充填采煤工作面工程地質條件信息，并進行煤巖體取樣；

（2）將取樣得到的煤巖體制成標準試樣，進行巖石力學實驗，獲取煤巖體的物理力學參數；

（3）根據充填采煤工作面工程地質條件信息與煤巖體的物理力學參數，采用有限元分析軟件建立固體充填采煤數值模型；

（4）先模擬采高M不變、充實率變化條件下的覆巖塑性區高度，再模擬充實率不變、采高M變化條件下的覆巖塑性區高度，確定塑性區高度為導水裂隙帶發育高度H；

（5）多元回歸得到充實率采高M與導水裂隙帶發育高度H的關系表達式

（6）將充填采煤實際工程參數，即設計充實率實際采高M_c，代入關系表達式，計算出固體充填采煤覆巖導水裂隙帶發育高度H_c。

所述充實率的變化范圍為20～90%，采高M的變化范圍為2.5～6.0m。

有益效果：本發明的固體充填采煤覆巖導水裂隙帶發育高度預計方法，在實際運用時只需確定固體充填采煤工作面的設計充實率、實際采高，便可根據回歸方程預計出導水裂隙帶發育高度，此方法為固體充填采煤覆巖導水裂隙帶發育高度準確地預計提供參考，為含水層下煤層的安全開采提供理論借鑒。此預計方法簡單易行，成本低，具有廣泛的實用性。

附圖說明

圖1為本發明固體充填采煤覆巖導水裂隙帶發育高度預計方法流程圖；

圖2為本發明固體充填采煤數值計算模型；

圖3為本發明固體充填采煤充實率-導水裂隙帶發育高度曲線圖；

圖4為本發明固體充填采煤采高-導水裂隙帶發育高度曲線圖；

圖5為本發明固體充填采煤覆巖導水裂隙帶發育高度回歸方程三維圖。

具體實施方式

下面結合附圖對本發明的一個實施例作進一步的描述：

本發明的固體充填采煤覆巖導水裂隙帶發育高度預計方法，以工程地質條件信息與巖石力學實驗為基礎，采用數值模擬與多元回歸分析相結合的方法，得到充實率采高M與導水裂隙帶發育高度H的關系表達式，然后依據充填采煤實際工程參數，即設計充實率實際采高M_c，計算出覆巖導水裂隙帶發育高度H_c，具體步驟如下：

（1）收集充填采煤工作面工程地質條件信息，并進行煤巖體取樣；

（2）將取樣得到的煤巖體制成標準試樣，進行巖石力學實驗，獲取煤巖體的物理力學參數；

（3）根據充填采煤工作面工程地質條件信息與煤巖體的物理力學參數，采用有限元分析軟件建立固體充填采煤數值模型；

（4）先模擬采高M不變、充實率變化條件下的覆巖塑性區高度，再模擬充實率不變、采高M變化條件下的覆巖塑性區高度，確定塑性區高度為導水裂隙帶發育高度H；

（5）多元回歸得到充實率采高M與導水裂隙帶發育高度H的關系表達式