[發明專利]一種靜擾動加卸載的刀柱殘采區上行開采可行性判定方法

有效

• 申請號: 201810303672.8
• 申請日: 2018-04-03
• 公開（公告）號: CN108681620B
• 公開（公告）日: 2019-12-24
• 發明（設計）人: 馮國瑞;楊文博;張玉江;閆勇敢;白錦文;杜云樓;李松玉;孫強;康立勛
• 申請（專利權）人: 太原理工大學
• 主分類號: G06F17/50
• 分類號: G06F17/50;E21C41/18
• 代理公司: 14110 太原晉科知識產權代理事務所(特殊普通合伙)
• 代理人: 任林芳;趙江艷

1.一種靜擾動加卸載的刀柱殘采區上行開采可行性判定方法，其特征在于，包括以下步驟：

S1、根據礦井地質資料和開采資料，查明刀柱殘采區和遺留煤層的分布位置，繪制刀柱殘采區與遺留煤層分布形態圖，并確定礦井工況屬于靜擾動加卸載類型；

S2、確定層間巖層的巖層組成、結構及物理力學參數情況，并對層間巖層由下至上統一劃分和編號；

S3、根據礦壓觀測資料和巖層組成、巖層結構及第i巖層的厚度h_i、容重γ_i、彈性模量E_i，判定控制巖層的位置；

S4、分別計算遺留煤層開采時產生的支承壓力在經過傳遞衰減之后作用于刀柱殘采區遺留煤柱上的擾動載荷和作用于控制巖層上的擾動載荷

S5、通過公式計算出靜擾動加卸載作用下刀柱殘采區遺留煤柱所受的豎向應力最大值σ_m，max，其中，q_m1表示因刀柱殘采區上覆巖層自重而形成的均布載荷；q_m2表示因層間巖層自重形成的均布載荷；l_x表示層間巖層懸空跨度；b_m表示刀柱殘采區遺留煤柱寬度；l₁表示擾動載荷的作用寬度；然后用伺服壓力機測量等比例縮小的煤柱的豎向臨界破壞壓應力σ_m,c，比較σ_m,max與σ_m,c的數值大小，若σ_m,max≥σ_m,c，則煤柱失穩，判定刀柱殘采區上部遺留煤層不可采；若σ_m,max＜σ_m,c，則煤柱穩定，繼續進行步驟S6；

S6、通過公式計算出靜擾動加卸載作用下控制巖層所受最大拉應力σ_k,max的值，其中，q_k表示因控制巖層上覆巖層自重而形成的均布載荷，包括控制巖層自重；k表示控制巖層的編號，n表示層間巖層的層數，表示從控制巖層到遺留煤層的高度；然后確定控制巖層抗拉強度σ_k,t的值，比較σ_k,max與σ_k,t的數值大小，若σ_k,max≥σ_k,t，則控制巖層失穩，判定刀柱殘采區上部遺留煤層不可采；若σ_k,max＜σ_k,t，則控制巖層保持穩定，判定為可采。

2.根據權利要求1所述的一種靜擾動加卸載的刀柱殘采區上行開采可行性判定方法，其特征在于，所述步驟S2中，通過鉆孔窺視和鉆孔取芯的方法獲得層間巖層的巖層組成、結構及物理力學參數情況。

3.根據權利要求1所述的一種靜擾動加卸載的刀柱殘采區上行開采可行性判定方法，其特征在于，所述步驟S3中，控制巖層的判定公式為：

滿足上式的第k巖層為控制巖層，式中，k＝j+1；k、j表示巖層編號。

4.根據權利要求1所述的一種靜擾動加卸載的刀柱殘采區上行開采可行性判定方法，其特征在于，所述步驟S4中，遺留煤層開采時產生的支承壓力在經過傳遞衰減之后作用于刀柱殘采區遺留煤柱上的擾動載荷和作用于控制巖層上的擾動載荷的計算公式為：

式中，γ表示遺留煤層上覆巖層的平均容重；H表示遺留煤層上覆巖層的厚度；x₀表示遺留煤層開采工作面支承壓力的長度；l₀表示遺留煤層開采工作面支承壓力的寬度；k_i表示載荷集中系數；z_m表示擾動載荷傳遞到遺留煤柱的深度；z_k表示擾動載荷傳遞到控制巖層的深度。