[發明專利]一種充填協同垮落式綜采面過渡區域局部強礦壓控制方法

有效

• 申請號: 201811323679.2
• 申請日: 2018-11-08
• 公開（公告）號: CN109214135B
• 公開（公告）日: 2022-07-15
• 發明（設計）人: 殷偉;沈慧;尹祥鳳;邵曉軍;胡宇翔
• 申請（專利權）人: 淮陰工學院
• 主分類號: G06F30/20
• 分類號: G06F30/20
• 代理公司: 淮安市科文知識產權事務所 32223
• 代理人: 謝觀素

本發明公開了一種充填協同垮落式綜采面過渡區域局部強礦壓控制方法，確定具體充填方案；獲取固體充填物料密度參數；計算充填協同垮落式綜采面長度L_總；計算充填段長度L_充及垮落段長度L_垮；獲取煤巖體物理力學參數；構建充填協同垮落式綜采面礦壓顯現計算模型；得到高應力影響范圍S內平均應力集中系數K的關系表達式；結合實際工程質參數，確定過渡區域局部加強支架數量N和加強支護強度P_過。本發明的方法簡單易行，準確性高，實現充填協同垮落式綜采面充填段與垮落段礦壓顯現平穩過渡，進一步豐富充填采煤理論，擴大充填采煤的應用范圍，具有廣泛的實用性。

技術領域

本發明涉及一種采煤工作面過渡區域強礦壓控制的技術領域，特別是涉及一種充填協同垮落式綜采面過渡區域局部強礦壓控制方法。

背景技術

傳統全斷面充填工作面充填與采煤工序相互干擾，導致充填效率和產能偏低，難以滿足現代化礦井高產高效要求。基于充填效率和產能需求，設計一種充填協同垮落式綜采技術方法。如圖3所示，充填協同垮落式綜采面在同一工作面中集成布置充填段（1）與垮落段（2），既保留了充填能力又提高了工作面產能，有效協調提高了充填與采煤效率。充填段（1）和垮落段（2）前部共用一套采煤設備完成采煤工序，充填段通過懸掛于充填采煤液壓支架（4）后部的底卸式刮板輸送機（11）將矸石、粉煤灰等固體廢棄物直接充填至充填段（1）采空區，起到消耗矸石、粉煤灰等固體廢棄物及控制巖層移動等多重目標。充填協同垮落式綜采面充填段（1）與垮落段（2）礦壓顯現差異顯著，且兩者之間存在一個局部小范圍強礦壓顯現過渡區域（3）。過渡區域（3）與充填段（1）支護所采用的液壓支架基本架型相同，但過渡區域（3）礦壓顯現劇烈程度明顯高于充填段（1），因此提出根據過渡區域（3）局部高應力影響范圍S和應力集中系數K，針對性提高過渡區域液壓支架（5）支護強度P過控制思路。目前針對充填協同垮落式綜采面過渡區域（3）局部高應力影響范圍S及其應力集中系數K尚無系統的有效預計方法，研究充實率η、充垮比V（充填段與垮落段長度比值）工程主控因素對充填協同垮落式綜采面過渡區域（3）局部強礦壓顯現影響特征，可準確預計過渡區域（3）高應力影響范圍及其應力集中程度，準確設計布置過渡區域液壓支架（5）數量N及其支架加強支護強度P過，該方法可為充填協同垮落式綜采面局部強礦壓加強支護設計提供參考，實現充填協同垮落式綜采面充填段與垮落段礦壓顯現平穩過渡，進一步豐富充填采煤理論，擴大充填采煤的應用范圍。

發明內容

本發明的目的在于：本發明的目的是針對現有技術存在的問題，提供一種方法簡單，準確的充填協同垮落式綜采面過渡區域局部強礦壓控制方法。

本發明所采取的技術方案是：

一種充填協同垮落式綜采面過渡區域局部強礦壓控制方法，包括以下步驟：

1）根據充填協同垮落式綜采面充填目的確定具體充填方案，通過實驗獲取不同充填狀態下固體充填物料密度參數；

2）根據礦井產能設計充填協同垮落式綜采面產量T₁，計算充填協同垮落式綜采面長度L_總；

3）根據固體充填物料設計充填量T₂，計算充填段長度L_充及垮落段（2）長度L_垮；

4）進行充填協同垮落式綜采區域煤巖層力學特性參數測試，獲取煤巖體物理力學參數，采用FLAC^3D數值模擬軟件構建充填協同垮落式綜采面礦壓顯現計算模型；

5）基于First Optimization多元回歸分析，得到充實率η與充垮比V因素與充填協同垮落式綜采面過渡區域高應力影響范圍S以及高應力影響范圍S內平均應力集中系數K的關系表達式；