[發明專利]一種煤體災變時頂板彈性能貢獻率影響因素的分析方法

有效

• 申請號: 202210063523.5
• 申請日: 2022-01-20
• 公開（公告）號: CN115795773B
• 公開（公告）日: 2023-06-23
• 發明（設計）人: 田成林;胡千庭;孫海濤;趙旭生
• 申請（專利權）人: 山東科技大學
• 主分類號: G06F30/20
• 分類號: G06F30/20;G06F119/14
• 代理公司: 南京北辰聯和知識產權代理有限公司 32350
• 代理人: 陸中丹

本發明公開了一種煤體災變時頂板彈性能貢獻率影響因素的分析方法，具體步驟為：獲取煤層瓦斯壓力；根據鉆孔柱狀圖獲取煤層及頂板厚度；現場取芯，加工成標準試件，通過室內力學試驗分別獲取頂板及含瓦斯煤的彈性模量；將獲取的頂板及含瓦斯煤彈性模量、厚度代入計算式獲得頂板彈性能貢獻率；分別設置相同厚度比不同彈性模量比及相同彈性模量比不同厚度比兩種情形分析頂板彈性能貢獻率的影響。本發明在充分考慮煤巖瓦斯動力災害中頂板彈性能作用的同時分析了彈性能貢獻率的影響因素，具有重要的理論意義和工程實際價值，而且對于開采誘發的沖擊地壓?煤與瓦斯突出等礦井復合動力災害的預測預防具有積極意義。

技術領域

本發明涉及一種煤體災變時頂板彈性能貢獻率影響因素的分析方法。

背景技術

我國是世界上最大的煤炭生產國和消費國，煤炭在我國能源結構中占有重要地位。盡管采取了相應的系列防控措施，但涉及煤巖瓦斯的礦井動力災害仍有發生，歸根結底是對煤巖瓦斯災變的機理認識尚不夠清晰完善。

目前針對礦井動力災害(煤與瓦斯突出、沖擊地壓)的研究通常集中于煤體本身以及瓦斯的作用，相關研究一方面僅基于煤層應力與瓦斯情況開展分析直接將頂板彈性能忽略，另一方面僅給出了粗略估計，但實際上針對頂板參與的彈性能并未給出合理的計算及評價方法，尤其是在深部開采條件下，深部開采面臨高地應力，高溫、高瓦斯等問題使得煤與瓦斯突出危險性增加，煤巖沖擊性增強，進一步致一些高瓦斯礦井、煤與瓦斯突出礦井發生復合型煤巖動力災害的概率顯著增大，此類災害既表現出煤與瓦斯突出的部分特征，又有沖擊地壓的部分特征，兩種動力災害互為共存、互相影響、相互復合。同時，深部復合煤巖動力災害是受“高應力(地應力)+動力擾動(開采卸壓)”雙重作用的復雜力學過程，災害發生過程中多種因素的相互交織，導致在事故孕育、發生、發展過程中可能互為誘因，互為強化，或產生“共振”效應，進而使得復合動力災害的發生機理更為復雜，而了解巖石彈性能在災變過程中具體參與作用則顯得更為重要。

基于此，本發明提供一種煤體災變時頂板彈性能貢獻率影響因素的分析方法。

發明內容

針對現有技術的不足，本發明提供一種煤體災變時頂板彈性能貢獻率影響因素的分析方法，建立頂板彈性能貢獻率表達式并分析其影響因素，為煤巖瓦斯動力災害的精準防控提供一定理論依據。

一種煤體災變時頂板彈性能貢獻率影響因素的分析方法，包括以下步驟：

第一步、計算頂板彈性能貢獻率：

(S₁)獲取含瓦斯煤層瓦斯壓力p；

(S₂)根據鉆孔柱狀圖獲取含瓦斯煤層厚度h_c及頂板厚度h_r；

(S₃)對含瓦斯煤層及頂板現場取芯，加工成標準試件，通過力學測試獲得頂板彈性模量E_r、瓦斯壓力p影響下的煤層彈性模量E_c；

(S₄)根據步驟(S₁)-步驟(S₃)獲得的數據計算頂板彈性能貢獻率η，

式(1)中，λ為修正系數且0＜λ≤1；h_r與h_c、E_r與E_c滿足關系式(2)：

式(2)中，m＞0且n＞0；將式(2)代入式(1)得：

第二步、頂板彈性能貢獻率影響因素分析：

根據式(3)分析m、n對頂板彈性能貢獻率η的影響，其中設置以下兩種情形：

情形一：相同m不同n對η的影響；