[發(fā)明專利]一種動(dòng)擾動(dòng)加載的刀柱殘采區(qū)上行開(kāi)采可行性判定方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201810303695.9
• 申請(qǐng)日: 2018-04-03
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN108694272B
• 公開(kāi)（公告）日: 2019-12-24
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 馮國(guó)瑞;楊文博;張玉江;閆勇敢;白錦文;杜云樓;李澤;楊創(chuàng)前;康立勛
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 太原理工大學(xué)
• 主分類號(hào): G06F17/50
• 分類號(hào): G06F17/50;E21C41/18
• 代理公司: 14110 太原晉科知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(特殊普通合伙)
• 代理人: 任林芳;趙江艷

1.一種動(dòng)擾動(dòng)加載的刀柱殘采區(qū)上行開(kāi)采可行性判定方法，其特征在于，包括以下步驟：

S1、根據(jù)礦井地質(zhì)資料和開(kāi)采資料，查明刀柱殘采區(qū)和遺留煤層的分布位置，繪制刀柱殘采區(qū)與遺留煤層分布形態(tài)圖，并確定礦井工況為動(dòng)擾動(dòng)加載類型；

S2、確定層間巖層的巖層組成、結(jié)構(gòu)及物理力學(xué)參數(shù)情況，并對(duì)層間巖層由下至上統(tǒng)一劃分和編號(hào)；

S3、根據(jù)礦壓觀測(cè)資料和巖層組成、巖層結(jié)構(gòu)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(jì)算遺留煤層開(kāi)采時(shí)產(chǎn)生的支承壓力在經(jīng)過(guò)傳遞衰減之后作用于刀柱殘采區(qū)遺留煤柱上的擾動(dòng)載荷和作用于控制巖層上的擾動(dòng)載荷

S5、通過(guò)公式計(jì)算出動(dòng)擾動(dòng)加載作用下刀柱殘采區(qū)遺留煤柱所受的豎向應(yīng)力最大值σ_m，max，其中，q_m表示因刀柱殘采區(qū)上覆巖層自重而形成的均布載荷；l_x表示層間巖層懸空跨度；b_m表示刀柱殘采區(qū)遺留煤柱寬度；l₁表示擾動(dòng)載荷的作用寬度；然后用伺服壓力機(jī)測(cè)量等比例縮小的煤柱的豎向臨界破壞壓應(yīng)力σ_m,c，比較σ_m,max與σ_m,c的數(shù)值大小，若σ_m,max≥σ_m,c，則煤柱失穩(wěn)，判定刀柱殘采區(qū)上部遺留煤層不可采；若σ_m,max＜σ_m,c，則煤柱穩(wěn)定，繼續(xù)進(jìn)行步驟S6；

S6、通過(guò)公式計(jì)算出動(dòng)擾動(dòng)加載作用下控制巖層所受最大拉應(yīng)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；l₂表示擾動(dòng)載荷的作用寬度；k表示控制巖層的編號(hào)，n表示層間巖層的層數(shù)，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(qiáng)度σ_k,t的值，并比較σ_k,max與σ_k,t的數(shù)值大小，若σ_k,max≥σ_k,t，則控制巖層失穩(wěn)，判定刀柱殘采區(qū)上部遺留煤層不可采；若σ_k,max＜σ_k,t，則控制巖層保持穩(wěn)定，判定為可采。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種動(dòng)擾動(dòng)加載的刀柱殘采區(qū)上行開(kāi)采可行性判定方法，其特征在于，所述步驟S2中，通過(guò)鉆孔窺視和鉆孔取芯的方法獲得層間巖層的巖層組成、結(jié)構(gòu)及物理力學(xué)參數(shù)情況。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種動(dòng)擾動(dòng)加載的刀柱殘采區(qū)上行開(kāi)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(luò)+1；k、j表示巖層編號(hào)。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種動(dòng)擾動(dòng)加載的刀柱殘采區(qū)上行開(kāi)采可行性判定方法，其特征在于，所述步驟S4中，遺留煤層開(kāi)采時(shí)產(chǎn)生的支承壓力在經(jīng)過(guò)傳遞衰減之后作用于刀柱殘采區(qū)遺留煤柱上的擾動(dòng)載荷和作用于控制巖層上的擾動(dòng)載荷的計(jì)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(kāi)采工作面支承壓力的長(zhǎng)度；l₀表示遺留煤層開(kāi)采工作面支承壓力的寬度；k_i表示載荷集中系數(shù)；z_m表示擾動(dòng)載荷傳遞到遺留煤柱的深度；z_k表示擾動(dòng)載荷傳遞到控制巖層的深度。