[發明專利]一種控制路基沉降的采空區處理方案選擇方法

在審

• 申請號: 201510548636.4
• 申請日: 2015-09-01
• 公開（公告）號: CN105137040A
• 公開（公告）日: 2015-12-09
• 發明（設計）人: 李昂;李莎莎;崔鐵軍
• 申請（專利權）人: 遼寧工程技術大學
• 主分類號: G01N33/24
• 分類號: G01N33/24
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.一種控制路基沉降的采空區處理方案選擇方法，其特征在于，為避免開采對其上地表處路基沉降影響，提出直接頂板爆破、充填開采、充填開采+頂板爆破的采空區處理方案；其包括如下步驟：巖體模型的建立、爆炸模型的建立、三種方案模型的建立；本發明可用于控制既有路基沉降小于要求時的采空區處理方案選擇。

2.開采穩定后引起路基范圍內地面沉降量不超過0.3m，路基地面寬26.5m。

3.考慮到巖土體形成過程是由于風化、沉積等作用使顆粒在豎直方向從下到上逐層堆積形成的，并經過自然壓實的過程，使用下落法構造模型。

4.根據爆破區域劃分：爆破壓碎區、破裂區、振動區；壓碎區半徑R₁一般為3-7R，而破裂區半徑R₂一般為8-150R，其中R為炮孔半徑；從兩個方面對PFC3D構造的邊坡模型中顆粒進行爆破初始瞬間狀態的設置，一是考慮炸藥的能量轉化為顆粒動能如何設置；二是考慮爆炸瞬間釋放的氣體等沖擊波對巖體造成的碎裂和劣化作用。

5.方案包括：直接頂板爆破、充填開采、充填開采+頂板爆破。

6.對于直接頂板爆破的處理方式，模型建立過程為：首先建立采空區，采空區為圖1中煤層位置，通過將顆粒刪除模擬采空區，采空區沿巖層1的長度約為186m，總長為220m；第二步根據上述爆炸模型設置起爆點，設炮眼直徑為0.1m，那么爆破破裂區半徑為15m，即爆破點最大間距約是30m；但考慮到對巖體的充分破壞，相鄰兩爆破點的爆破破裂區應有所重疊，將爆破點間距設為22m左右，共10個爆破點，孔深約為1~2.5m,爆破能量為4000kJ。

7.對于充填開采處理方法，充填體的模擬方法為將煤顆粒粒徑按照充實率縮小，然后修改這些顆粒的物理屬性為充填體屬性；充填體擬采用矸石，物理性質為：密度1.9t/m³、體積模量2.0/GPa、剪切模量1.8/GPa、摩擦角5°；顆粒粒徑從煤轉換充填體所乘系數為（前期研究得充實率應大于0.83）：充實率為0.85，系數為0.9473；充實率為0.9，系數為0.9655；充實率為0.95，系數為0.983。

8.對于充填開采+頂板爆破方案，為先充填，后爆破方案；先執行充填開采處理，后進行頂板爆破處理；充填開采處理為權利要求7所述；頂板爆破處理為權利要求6所述。