[發明專利]一種孤島工作面采前沖擊危險預評估方法

有效

• 申請號: 201710226985.3
• 申請日: 2017-04-07
• 公開（公告）號: CN106934178B
• 公開（公告）日: 2020-03-24
• 發明（設計）人: 朱廣安;竇林名;王常彬;李靜
• 申請（專利權）人: 中國礦業大學
• 主分類號: G06F30/20
• 分類號: G06F30/20;G06Q50/02
• 代理公司: 南京縱橫知識產權代理有限公司 32224
• 代理人: 董建林

1.一種孤島工作面采前沖擊危險預評估方法，其特征在于：包括以下步驟：

(1)收集待評估的孤島工作面的相關地質信息；

(2)根據步驟一中收集到的相關地質信息，計算采空區的覆巖演化理論高度H_d，并進行關鍵層判別，根據關鍵層破斷與否，修正覆巖演化理論高度H_d得到覆巖演化高度，并判定覆巖結構類型；

(3)分別計算出孤島工作面煤體上方靜載荷σ_j和動載荷σ_d；

(4)測定煤層的單軸抗壓強度R_c；

(5)根據煤層的單軸抗壓強度R_c確定煤層臨界沖擊載荷σ_bmin；

(6)基于靜載荷σ_j和動載荷σ_d計算出動靜組合疊加應力(σ_j+σ_d)，比較動靜組合疊加應力(σ_j+σ_d)與煤層臨界沖擊載荷σ_bmin，判別沖擊危險級別，實現孤島工作面采前沖擊危險的預評估；

所述覆巖理論演化高度H_d的計算公式為：

其中：H為采空區的工作面埋深，h為煤層厚度，E為覆巖彈性模量，σ_c為覆巖單軸抗壓強度，ν為覆巖泊松比，b為覆巖碎脹系數、γ為覆巖體積力；

所述根據關鍵層破斷與否，判定覆巖結構類型，具體包括以下步驟：

A：根據兩側采空區采動過程中的監測數據，判斷主關鍵層是否破斷；

B：當兩側采空區的主關鍵層均斷裂時，判定覆巖結構類型為短臂“T”型結構；

C：當兩側采空區的主關鍵層均未斷裂時，判定覆巖結構類型為長臂“T”型結構；

D：當其中一側采空區的主關鍵層斷裂、另一側采空區的主關鍵層未斷裂時，判定覆巖結構類型為非對稱“T”型結構；

所述靜載荷σ_j的表達式為：

σ_j＝σ_g+Δσ₁+Δσ₂

其中，σ_g為自重應力；Δσ₁、Δσ₂分別為兩側采空區上覆巖層傳遞至孤島工作面的應力增量；

σ_g＝γH

其中，H為采空區的工作面埋深；γ為覆巖體積力；

其中，α為單側采空區的巖層移動角，α的取值為α₁、α₂，α₁、α₂分別為兩側采空區的巖層移動角，H_d為覆巖演化高度，Δσ_max為采空區覆巖所產生的最大應力增量值；Δσ為采空區覆巖所產生的應力增量值；H_i為第i層巖層的破斷巖塊的厚度；

所述動載荷σ_d的表達式為：

其中，i為巖層，i＝2,3,…,n；H_i為第i層巖層的破斷巖塊的厚度，L_i為第i層巖層的破斷巖塊的長度；σ_Ti為第i層巖層的破斷巖塊的抗拉強度。

2.根據權利要求1所述的一種孤島工作面采前沖擊危險預評估方法，其特征在于：所述步驟(1)中的相關地質信息包括：上覆巖層的巖性、上覆巖層的物理力學屬性、煤層厚度、兩側采空區的工作面埋深以及工作面長度；所述上覆巖層的物理力學屬性包括覆巖厚度、覆巖彈性模量、覆巖碎脹系數、覆巖體積力、覆巖單軸抗壓強度和覆巖泊松比。