[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

本發明公開了一種孤島工作面采前沖擊危險預評估方法，收集待評估的孤島工作面的相關地質信息；根據收集到的資料計算覆巖理論演化高度和關鍵層判別，根據關鍵層破斷與否修正覆巖演化高度；分別計算出孤島工作面煤體上方靜載荷、動載荷及動靜組合疊加應力；測定煤層的單軸抗壓強度并據此確定煤層臨界沖擊載荷；比較動靜組合疊加應力與煤層臨界沖擊載荷，判別沖擊危險級別。本發明通過實驗室和現場實測數據，采用定量的比較動靜組合疊加應力和臨界沖擊載荷，對孤島工作面沖擊危險進行評估，充分考慮了孤島工作面煤層、覆巖和兩側采空區特征，分析更加可靠、更具說服力。

技術領域

本發明涉及一種沖擊危險預評估方法，具體涉及一種適用于煤礦孤島工作面是否可安全開采的基于覆巖結構應力傳遞機制的沖擊危險預評估方法。

背景技術

礦井早期基于安全等考慮，大多采用條帶開采和跳采，這種現象在我國中東部礦區尤為突出，因此這些礦井普遍存在各種形式的孤島工作面：相鄰兩面采空、三面采空、兩面采空和斷層切割、三面采空和斷層切割等。礦井開采后期由于礦產資源的匱乏等原因，需要開采這些遺留孤島工作面。近年來，隨著開采深度的增加，孤島工作面沖擊礦壓事故發生的頻度和烈度也隨之增加，嚴重影響了的礦井的安全開采和員工的安全。

孤島工作面能否安全開采，即哪些不可開采、哪些可安全回采或者哪些在采取一定的防沖措施后可安全回采，這一工程技術難題目前仍缺乏有效的理論依據，大多只是依靠經驗。目前的沖擊危險評價模式大多針對于工作面回采期間的沖擊危險進行評價，對于工作面采前沖擊危險的評估研究較少。其次，評價標準及其判斷沖擊失穩的各項指標存在異議，忽略了大量的現場實際工程條件。因此，面對孤島工作面沖擊礦壓日益嚴峻的形勢，有必要提出確定孤島工作面能否安全開采的更為有效的沖擊危險評估方法。

發明內容

針對上述問題，本發明提出一種孤島工作面采前沖擊危險預評估方法，給出的指標物理意義明確，可操作性強，且能夠量化沖擊危險等級。

實現上述技術目的，達到上述技術效果，本發明通過以下技術方案實現：

一種孤島工作面采前沖擊危險預評估方法，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。

進一步地，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。

進一步地，所述覆巖理論演化高度H_d的計算公式為：