[發(fā)明專利]充填采煤工作面上隔水層是否穩(wěn)定的預(yù)測方法有效
| 申請?zhí)枺?/td> | 201410435905.1 | 申請日： | 2014-08-31 |
| 公開（公告）號： | CN104196569A | 公開（公告）日： | 2014-12-10 |
| 發(fā)明（設(shè)計）人： | 劉建功 | 申請（專利權(quán)）人： | 河北煤炭科學(xué)研究院 |
| 主分類號： | E21F17/18 | 分類號： | E21F17/18 |
| 代理公司： | 石家莊國為知識產(chǎn)權(quán)事務(wù)所 13120 | 代理人： | 陸林生 |
| 地址： | 054000 河*** | 國省代碼： | 河北;13 |
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| 摘要： | |||
| 搜索關(guān)鍵詞： | 充填 采煤 工作 面上 水層 是否 穩(wěn)定 預(yù)測 方法 | ||
1.一種充填采煤工作面上隔水層是否穩(wěn)定的預(yù)測方法，其特征在于包括以下步驟：
(1)分析充填采煤工作面巖層綜合柱狀圖，確定直接頂、含水層下方隔水層以及與其上、下相鄰巖層的位置與厚度；
(2)在采煤層支架控制頂板區(qū)域通過安裝位移傳感器，測量充填前頂板下沉量，使用工具取出采煤工作面區(qū)域的圓柱狀巖石樣品，在實驗室條件下，測量各巖層的相關(guān)參數(shù)；
(3)根據(jù)上述參數(shù)計算得出穩(wěn)定隔水層下沉量Hb與直接頂下沉量hb的值；
(4)利用隔水層不被破壞的邊界條件公式hb≤Hb，得出填充物的密實充填率kb的邊界值，如果密實充填率kb的值小于kb的邊界值則隔水層是不穩(wěn)定的，如果密實充填率kb的值大于或等于kb的邊界值則隔水層是穩(wěn)定的。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的充填采煤工作面上隔水層是否穩(wěn)定的預(yù)測方法，其特征在于：各巖層的相關(guān)參數(shù)包括容重、彈性模量、彎曲拉應(yīng)力、巖性影響系數(shù)、巖體完整性系數(shù)以及直接頂巖石飽和單軸抗壓強(qiáng)度參數(shù)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的充填采煤工作面上隔水層是否穩(wěn)定的預(yù)測方法，其特征在于：
直接頂下沉量hb的表達(dá)式為
hb＝U1+U2+U3??(1)
其中：U1為充填前頂板下沉量，U2為充填后頂板下沉量，U3為直接頂巖體特性下沉量；
將采出煤炭的密實體積與充填體初充體積之比作為充填率kh，但考慮到此時已經(jīng)存在下沉量U1，所以有：
其中，Hc為煤層厚度，hf為充填體初充高度；
不同的充填體充填到工作面，其與實際巖體存在差別，用密實度kys描述，用充填體被壓實最終體積Vys與初充體積Vs之比表示，即
充填率是充填空間與充填物的容積關(guān)系，密實度是充填體初充與形成不可壓縮體的比例關(guān)系，采用采空區(qū)達(dá)到充分采動后的充填率與密實度的乘積衡量充填效果，可定義為密實充填率kb，則有
kb＝khkys??(4)
結(jié)合巖土力學(xué)原理，聯(lián)立式(1)-(4)可得
U2＝(Hc-U1-U3)(1-kb)??(5)
直接頂巖體特性下沉量主要由其本身的巖性決定，依據(jù)巖體力學(xué)《工程巖體分級標(biāo)準(zhǔn)》，分析直接頂巖體特性下沉量U3為
式中，α為直接頂巖性影響系數(shù)，Rcw為不同巖層飽和單軸抗壓強(qiáng)度，Kv為不同巖體完整性系數(shù)；
結(jié)合式(5)和(6)，可以確定直接頂下沉量hb為
簡化可得
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