[發(fā)明專利]基于相似模擬的巨厚礫巖層離層量的計算方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202111388803.5
• 申請日: 2021-11-22
• 公開（公告）號: CN114154316A
• 公開（公告）日: 2022-03-08
• 發(fā)明（設計）人: 翟儼偉;翟新獻;趙曉凡;錢紅亮;肖同強;楊歲寒;劉勤裕
• 申請（專利權）人: 中國長江三峽集團有限公司;河南理工大學;河南大有能源股份有限公司耿村煤礦
• 主分類號: G06F30/20
• 分類號: G06F30/20;G06F119/02;G06F119/14
• 代理公司: 宜昌市三峽專利事務所 42103
• 代理人: 成鋼

1.基于相似模擬的巨厚礫巖層離層量的計算方法，其特征包括以下步驟：

S1、制作平面應力相似模擬試驗模型；

S2、進行巨厚礫巖層(1)下綜放開采相似模擬試驗；

S3、建立巨厚礫巖層(1)離層量計算力學模型；

S4、根據力學模型建立巨厚礫巖層(1)離層量計算公式；

通過以上步驟計算出礫巖層(1)離層量。

2.根據權利要求1所述的基于相似模擬的巨厚礫巖層離層量的計算方法，其特征是：在步驟S1中，制作平面應力相似模擬試驗模型的步驟為：

S11、根據綜放面綜合柱狀圖和巨厚礫巖層(1)等厚線圖，按照相似配比制作平面應力相似模擬模型；

S12、平面應力相似模擬模型底部設置固支邊，平面應力相似模擬模型兩側設置簡支邊，平面應力相似模擬模型頂部設置液壓千斤頂施加垂直應力；

S13、在相似模型的正面，在巨厚礫巖層(1)底部、中部和頂部，依次布置A觀測線(5)、B觀測線(6)、C觀測線(7)、D觀測線(8)，并在煤層上覆、巨厚礫巖層(1)下伏巖層(2)布置數條其他觀測線(9)；

S14、在A觀測線(5)、B觀測線(6)、C觀測線(7)、D觀測線(8)和其他觀測線(9)上設置多個觀測點。

3.根據權利要求2所述的基于相似模擬的礫巖層離層量的計算方法，其特征是：在步驟S11中，巨厚礫巖層間包括平行不整合接觸軟弱夾層，軟弱夾層將礫巖層分為上位礫巖層(101)和下位礫巖層(102)，根據礫巖層結構和礫巖層厚度發(fā)育特征，利用surfer軟件繪出井田礫巖層等厚線圖。

4.根據權利要求2所述的基于相似模擬的礫巖層離層量的計算方法，其特征是：

S11中制作平面應力相似模擬模型的煤巖層材料為砂子、碳酸鈣和石膏，硼砂作為緩凝劑，滑石粉模擬層理面，云母模擬層面。

5.根據權利要求1所述的基于相似模擬的礫巖層離層量的計算方法，其特征是：S2中進行巨厚礫巖層(1)下綜放開采相似模擬試驗，對煤層進行開采，利用全站儀測定各觀測站的觀測點的水平和垂直位移坐標。

6.根據權利要求5所述的基于相似模擬的礫巖層離層量的計算方法，其特征是：根據巨厚礫巖層下綜放開采相似模擬試驗，得出礫巖層離層量和離層區(qū)間長度分別與綜放面推進度關系，得出礫巖層離層速率和離層區(qū)間變化率分別與綜放面推進度之間的關系，得出巨厚礫巖層初次垮落和周期垮落垮落體的形狀特征。

7.根據權利要求6所述的基于相似模擬的礫巖層離層量的計算方法，其特征是：離層速率計算公式為：

離層區(qū)間變化率計算公式為：

式中，v_k為離層速率，H_i為離層階段末期的離層量；H₀為離層階段初期的離層量；L_i為離層階段末期的推進度；L₀為離層階段初期的推進度；v_L為離層區(qū)間變化率；S_i為離層階段末期的離層區(qū)間長度；S₀為離層階段初期的離層區(qū)間長度。

8.根據權利要求1所述的基于相似模擬的礫巖層離層量的計算方法，其特征是：根據巨厚礫巖層下綜放面相似模擬試驗結果，結合“關鍵層”和“厚板”理論計算，根據巨厚礫巖層變形移動和離層演化特征，建立了綜放開采巨厚礫巖層離層和斷裂力學模型。

9.根據權利要求1所述的基于相似模擬的礫巖層離層量的計算方法，其特征是：礫巖層離層計算力學模型從下到上依次為：綜放面割煤層(3)、綜放面放煤層(4)、多個巖層(2)、以及礫巖層(1)。

10.根據權利要求1所述的基于相似模擬的巨厚礫巖層離層量的計算方法，其特征是：巨厚礫巖層(1)離層量計算公式為：

式中，S為煤層上覆礫巖層最大離層量；M₀為綜放面割煤高度；M₁為綜放面放煤高度；η為頂煤放出率，70％≤η≤90％；K_M為頂煤殘余碎脹系數，1.04≤K_M≤1.06；h_i為煤層上覆第i層巖層厚度；K_i為煤層上覆第i層巖層的殘余碎脹系數；W_o為礫巖層初次斷裂時最大撓度。