[發明專利]一種基于臨界應力指數法的煤礦沖擊地壓危險性評價方法

有效

• 申請號: 201911373903.3
• 申請日: 2019-12-27
• 公開（公告）號: CN111047216B
• 公開（公告）日: 2023-04-07
• 發明（設計）人: 王愛文;潘一山;代連朋;施天威;王崗;蔡榮宦
• 申請（專利權）人: 遼寧工程技術大學
• 主分類號: G06Q10/0635
• 分類號: G06Q10/0635;G06Q50/02
• 代理公司: 沈陽東大知識產權代理有限公司 21109
• 代理人: 李珉;范象瑞

1.一種基于臨界應力指數法的煤礦沖擊地壓危險性評價方法，其特征在于，包括以下步驟：

(1)實驗室測試煤體單軸抗壓強度σ_c、沖擊能指數K；

(2)依據待評價區域巷道支護參數與支護形式計算支護應力p_s，計算式為

式中F為按照巷道設計支護參數與支護形式取計算面積內各個支護構件支護阻力之和，S為所取的計算支護面積；

(3)理論計算沖擊地壓發生的臨界應力P_cr，計算式為式中σ_c為單軸抗壓強度，p_s為支護應力，K為沖擊能指數；

(4)理論計算沖擊地壓發生的巷道臨界阻力區深度R_cr，計算式為式中a為巷道半徑；n為巷道形狀變異系數，對于圓形巷道n取1.0，半圓拱形巷道n取1.1～1.3，矩形巷道n取1.3～1.5，梯形巷道n取1.5～1.8；σ_c為單軸抗壓強度，p_s為支護應力，K為沖擊能指數；

(5)分析待評價區域的實際煤體應力P：對于煤層及采區的區域沖擊地壓危險性評價，首先依據地應力測試結果，根據煤層或采區的地質條件，考慮斷層、褶曲、煤層厚度變化、采空區分布進行地應力反演，得出煤層或采區的煤體應力分布云圖，提取應力分布云圖各個點的應力值作為煤層或采區的實際應力；對于采掘工作面沖擊地壓危險性評價，實際應力在地應力測試的基礎上考慮鄰近煤層遺留煤柱、臨近采空區、區段煤柱、巷道交叉影響開采條件引起的采動應力增量，按照應力疊加原則只取各個因素引起的應力增量與地應力之和計算某一點的實際應力P；

(6)估算或實測待評價區域巷道阻力區半徑R，對于采掘工作面及巷道硐室采用鉆屑法所測得的鉆屑量峰值位置距離煤壁的距離為R取值；對于沒有巷道掘進的新煤層或采區的巷道，R取(3～5)a，a為設計巷道半徑；

(7)計算待評價區域的臨界應力指數K_cr，計算式為式中P為待評價區域的實際煤體應力，P_cr為理論計算沖擊地壓發生的臨界應力，R_cr為理論計算沖擊地壓發生的巷道臨界阻力區深度，R為估算或實測待評價區域巷道阻力區半徑；

(8)確定沖擊地壓發生指標K_fcr：按步驟(1)～(7)計算待評價區域鄰近已發生過沖擊地壓區域的臨界應力指數K_cr，作為沖擊地壓發生指標K_fcr；若待評價區域鄰近區域未發生過沖擊地壓，可采用具有相同沖擊傾向性已發生過沖擊地壓區域的臨界應力指數K_cr，作為沖擊地壓發生指標K_fcr；

(9)確定待評價區域沖擊地壓危險等級；

(10)依據步驟(9)確定的待評價區域沖擊地壓危險等級對待評價區域進行危險區域劃分。

2.根據權利要求1所述的基于臨界應力指數法的煤礦沖擊地壓危險性評價方法，其特征在于，步驟(9)所述待評價區域沖擊地壓危險等級分為，0＜K_cr＜0.25K_fcr為無沖擊地壓危險；0.25K_fcr≤K_cr＜0.5K_fcr為弱沖擊地壓危險；0.5K_fcr≤K_cr＜0.75K_fcr為中等沖擊地壓危險；K_cr≥0.75K_fcr為強沖擊地壓危險。

3.根據權利要求1所述的基于臨界應力指數法的煤礦沖擊地壓危險性評價方法，其特征在于，步驟(10)所述對待評價區域進行沖擊地壓危險區域劃分，對于煤層或采區，按步驟(9)沖擊地壓危險等級界限將不同的沖擊地壓危險區域繪制在煤層底板等高線線圖上，得出煤層或采區的沖擊地壓危險區域劃分圖；對于采掘工作面，按步驟(9)沖擊地壓危險等級界限將不同的危險區域繪制在采掘工作面工程平面圖上，得出采掘工作面的沖擊地壓危險區域劃分圖。