[發明專利]一種動擾動加載的刀柱殘采區上行開采可行性判定方法

有效

• 申請號: 201810303695.9
• 申請日: 2018-04-03
• 公開（公告）號: CN108694272B
• 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;李澤;楊創前;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

本發明公開了一種動擾動加載的刀柱殘采區上行開采可行性判定方法，屬于煤炭開采技術領域。首先查明刀柱殘采區和遺留煤層的分布位置，獲取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；然后確定控制巖層的位置，分別計算支承壓力在經過傳播衰減之后作用于刀柱殘采區遺留煤柱和控制巖層上的擾動載荷大??；最后考慮動擾動加載的作用，分析刀柱殘采區遺留煤柱及控制巖層的穩定性，得出刀柱殘采區上行開采可行性判定結果。本發明避免經驗性方法誤差較大的情況，為刀柱殘采區上行殘煤安全開采提供理論依據，提高刀柱殘采區上部煤炭資源的回收率，有效延長礦井的服務年限。

技術領域

本發明屬于煤炭開采技術領域，具體涉及一種動擾動加載的刀柱殘采區上行開采可行性判定方法。

背景技術

隨著煤礦開采強度的增大，很多礦區開采條件較好的煤炭資源逐漸減少。殘采區上部遺留煤層的儲量可觀，具有良好的開采價值，其安全開采問題日益凸顯。

現有殘采區上行開采的判定方法主要借鑒垮落上行順序開采的判別方法，即比值判別法、“三帶”判別法和圍巖平衡法。這些判定方法基本都是圍繞層間距和采厚進行的，主要存在以下問題：

(1)上述方法不適用于刀柱殘采區上行開采的判定，且僅停留在定性的經驗層面，不能滿足生產實踐的要求；

(2)現有刀柱殘采區上行開采可行性判定方法都沒有將刀柱殘采區遺留煤柱和層間巖層作為一個系統進行穩定性研究，且沒有給出穩定性的定量判定公式；

(3)現有判定方法沒有考慮上部遺留煤層開采時產生的擾動載荷對刀柱殘采區遺留煤柱和層間巖層系統的作用，而上部擾動載荷是造成煤柱和層間巖層系統失穩的重要因素之一。

此外，現有的礦井中，有的殘采區上部遺留煤層頂板具有巖層松散、破碎、不穩定的特點，遺留煤層開采時其頂板隨采隨落、并重新壓實幾乎恢復至原巖應力，而有的殘采區上部遺留煤層頂板巖層以中硬、堅硬巖層為主，遺留煤層開采時其頂板不易跨落，不同的殘采區具有不同的特點，其開采難度不可一概而論；而且，控制巖層上的擾動載荷作用寬度與兩層煤之間的層間巖層懸空跨度的關系也影響著煤礦開采的安全性。因此，急需提出一種更具有安全性和實際應用性的刀柱殘采區上行開采可行性判定方法。

發明內容

本發明克服現有技術存在的不足，為了避免經驗方法誤差較大的情況，充分考慮了動擾動加載對刀柱殘采區遺留煤柱和層間巖層系統的作用，所要解決的技術問題為：提供一種適用于動擾動加載的刀柱殘采區上行開采可行性判定方法，以提高開采可行性判定的準確度。

為了解決上述技術問題，本發明采用的技術方案為：一種動擾動加載的刀柱殘采區上行開采可行性判定方法，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，并確定礦井工況為動擾動加載類型；

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