[發(fā)明專利]一種基于應(yīng)力分布的礦柱布置方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202210360521.2
• 申請(qǐng)日: 2022-04-07
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN114607376A
• 公開(kāi)（公告）日: 2022-06-10
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張有乾;蔣江晨;姜志良;羅怡波;彭慶國(guó)
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中冶長(zhǎng)天國(guó)際工程有限責(zé)任公司
• 主分類號(hào): E21C41/16
• 分類號(hào): E21C41/16
• 代理公司: 北京卓恒知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 11394
• 代理人: 徐樓;卜婷

1.一種基于應(yīng)力分布的礦柱布置方法，該方法包括以下步驟：

1)中央礦柱的布置：在礦房(A)的中央設(shè)置中央礦柱(1)；

2)主礦柱的布置：在中央礦柱(1)的周圍設(shè)置主礦柱(2)，且主礦柱(2)位于中央礦柱(1)與礦房(A)的邊界之間；

其中，主礦柱(2)的尺寸小于中央礦柱(1)的尺寸。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的礦柱布置方法，其特征在于：該方法還包括：

3)次礦柱的布置：在主礦柱(2)的周圍設(shè)置次礦柱(3)，且次礦柱(3)位于主礦柱(2)與中央礦柱(1)和/或礦房(A)的邊界之間；

4)間柱、頂?shù)字牟贾茫涸诘V房(A)的側(cè)部設(shè)置間柱(4)，在礦房(A)的頂部設(shè)置頂柱(5)，在礦房(A)的底部設(shè)置底柱(6)。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的礦柱布置方法，其特征在于：中央礦柱(1)、主礦柱(2)、次礦柱(3)三者的尺寸不同；其中，次礦柱(3)的尺寸小于主礦柱(2)的尺寸；主礦柱(2)的尺寸小于中央礦柱(1)的尺寸。

4.根據(jù)權(quán)利要求1-3中任一項(xiàng)所述的礦柱布置方法，其特征在于：在步驟2)中，所述主礦柱(2)位于中央礦柱(1)與礦房(A)的邊界之間，具體為：所述主礦柱(2)位于中央礦柱(1)與礦房(A)的角點(diǎn)和/或礦房(A)的邊界中點(diǎn)之間；優(yōu)選，所述主礦柱(2)位于中央礦柱(1)與礦房(A)的角點(diǎn)和/或礦房(A)的邊界中點(diǎn)的連線的中點(diǎn)上。

5.根據(jù)權(quán)利要求2-4中任一項(xiàng)所述的礦柱布置方法，其特征在于：在步驟3)中，所述次礦柱(3)位于主礦柱(2)與中央礦柱(1)和/或礦房(A)的邊界之間，具體為：所述次礦柱(3)位于主礦柱(2)的對(duì)角線的延長(zhǎng)線上；優(yōu)選，所述次礦柱(3)位于主礦柱(2)的角點(diǎn)與中央礦柱(1)的角點(diǎn)和/或礦房(A)的角點(diǎn)和/或礦房(A)的邊界中點(diǎn)的連線的中點(diǎn)上。

6.根據(jù)權(quán)利要求1-5中任一項(xiàng)所述的礦柱布置方法，其特征在于：在步驟1)中，還包括確定中央礦柱(1)尺寸的步驟，具體為：

在礦房(A)的中央形成最大正彎矩區(qū)，其中，頂板所受到的最大主彎矩為M₁，N·m；其中：

λ₁＝a₁/b₁ (2)；

設(shè)定中央礦柱(1)的邊長(zhǎng)為B₁，m；根據(jù)中央礦柱(1)需支撐的最大彎矩為M₁，可得：

即得：

式中：μ為巖層的泊松比；λ₁為礦房的幾何形狀系數(shù)；a₁為礦房的短邊長(zhǎng)度，m；b₁為礦房的長(zhǎng)邊長(zhǎng)度，m；q為巖層自重及其上載荷，Pa；d為單位寬度，d＝1m；qd即表示單位寬度上的巖層自重及其上載荷，N/m；α為礦體傾角，°；σ_c為礦柱的最大單軸抗壓強(qiáng)度，Pa。

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的礦柱布置方法，其特征在于：在步驟2)中，還包括確定主礦柱(2)尺寸的步驟，具體為：

布置中央礦柱(1)后，礦房(A)內(nèi)單根主礦柱(2)需支撐的頂板范圍的最大彎矩為M₂；其中：

設(shè)定主礦柱(2)的邊長(zhǎng)為B₂，m；即有：

即得：

式中：μ為巖層的泊松比；λ₂為布置中央礦柱后，礦房?jī)?nèi)最大暴露面積范圍的幾何形狀系數(shù)；a₂為布置中央礦柱后，礦房?jī)?nèi)最大暴露面積范圍的短邊長(zhǎng)度，m；b₂為布置中央礦柱后，礦房?jī)?nèi)最大暴露面積范圍的長(zhǎng)邊長(zhǎng)度，m；λ₁為礦房的幾何形狀系數(shù)；a₁為礦房的短邊長(zhǎng)度，m；b₁為礦房的長(zhǎng)邊長(zhǎng)度，m；q為巖層自重及其上載荷，Pa；d為單位寬度，d＝1m；qd即表示單位寬度上的巖層自重及其上載荷，N/m；α為礦體傾角，°；σ_c為礦柱的最大單軸抗壓強(qiáng)度，Pa。