[發明專利]一種厚煤層導水裂隙帶高度預計方法

在審

• 申請號: 202210738752.2
• 申請日: 2022-06-28
• 公開（公告）號: CN115168789A
• 公開（公告）日: 2022-10-11
• 發明（設計）人: 劉世奇;張村;董巖霖;吳迪;劉興杰;黃磊;苗葳;上官毅偉;賈哲哲
• 申請（專利權）人: 中國礦業大學（北京）
• 主分類號: G06F17/11
• 分類號: G06F17/11;G06F17/18;G06K9/62
• 代理公司: 北京天奇智新知識產權代理有限公司 11340
• 代理人: 龍濤

本發明涉及一種厚煤層導水裂隙帶高度預計方法，包括獲取實測數據并按照巖性分類；進行擬合獲取擬合公式，擬合公式的自變量為采厚，因變量為導水裂隙帶高度；將實測數據中的采厚代入擬合公式得到導水裂隙帶高度經驗值，計算經驗值與實測值的差值，負的最大差值為上限值，正的最大差值為下限值；采用擬合公式計算出導水裂隙帶高度經驗值作為中值，中值與上限值的和為導水裂隙帶高度范圍的最大值，中值與下限值的和為導水裂隙帶高度范圍的最小值；在確定的導水裂隙帶高度范圍內，以硬巖的底界面作為導水裂隙帶發育高度。本發明所述方法既符合統計學規律，又綜合考慮了覆巖破壞內在機理，可操作性強，易于被煤礦企業工程技術人員掌握。

技術領域

本發明涉及煤礦開采領域，具體為一種厚煤層導水裂隙帶高度預計方法。

背景技術

煤層開采后會產生開采空區，該開采空區會導致煤層上部的巖層垮落破斷，其中形成的縱向導通采空區的破斷裂隙區域為導水裂隙帶，導水裂隙帶高度是導水裂隙帶最高處距離煤層的距離，基于導水裂隙帶高度可以判斷煤層開采后是否會導通上部含水層，同時也可為防水煤柱的留設提供依據。現有的導水裂隙帶高度預計方法主要有：(1)參考《建筑物、水體、鐵路及主要井巷煤柱留設與壓煤開采規范》中的經驗公式；(2)部分礦區總結的適用于該礦區的經驗公式法；(3)基于關鍵層位置的導水裂隙帶高度預計方法。上述第(1)、(2)種方法的局限性在于未考慮厚硬巖層對導水裂隙帶高度的影響，屬于利用經驗公式計算。上述第(3)種方法的局限性在于忽略了除關鍵層以外硬巖層的作用，在厚煤層地質條件下計算結果與實際差別較大。

發明內容

針對上述技術問題，基于實測數據與其他學者的研究成果，本發明認為硬巖在導水裂隙帶的發育中起著決定性作用，基于此提出了一種新的適用于厚煤層的導水裂隙帶高度預計方法，包括如下步驟：

S1，獲取厚煤層一次采全厚工作面的導水裂隙帶高度實測數據，并將實測數據按照巖性分為堅硬、中硬、軟弱三類；

S2，按照巖性對實測數據分別進行擬合，獲取擬合公式，擬合公式的自變量為采厚，因變量為導水裂隙帶高度；

S3，將實測數據中的采厚代入步驟S2中的擬合公式得到導水裂隙帶高度經驗值，計算經驗值與實測值的差值，負的最大差值為上限值，正的最大差值為下限值；

S4，采用步驟S2中擬合公式計算出導水裂隙帶高度經驗值作為中值，中值與上限值的差為導水裂隙帶高度范圍的最大值，中值與下限值的差為導水裂隙帶高度范圍的最小值；

S5，在確定的導水裂隙帶高度范圍內，對照覆巖柱狀圖，以硬巖的底界面作為導水裂隙帶發育高度。

優選的，步驟S2中，擬合時刪除離散性較大的數據。

優選的，步驟S2中，采用線性擬合。

優選的，步驟S5中，硬巖滿足以下條件：單軸抗壓強度≥40Mpa，厚度≥3m。

優選的，當導水裂隙帶高度范圍內有一層硬巖底界面時，導水裂隙帶發育至該硬巖底界面；當有多層硬巖底界面時，每個硬巖底界面都可能是導水裂隙帶發育位置；當不存在硬巖底界面時，取中值或者取導水裂隙帶高度范圍外且位于上部的第一個硬巖底界面作為導水裂隙帶發育位置；當被硬巖覆蓋時，取中值或者取該硬巖底界面作為導水裂隙帶發育位置。

優選的，當有多層硬巖底界面時，取第一個高于中值位置的硬巖底界面作為導水裂隙帶發育位置。

有益效果：本發明基于統計規律，考慮硬巖層在導高發育中的作用，提出了厚煤層開采導水裂隙帶高度預計方法，該方法既復合統計學規律，又綜合考慮覆巖破壞內在機理，且可操作性強，易于被煤礦企業工程技術人員掌握。

附圖說明

圖1實測厚煤層一次采全厚導水裂隙帶高度散點圖；

圖2堅硬覆巖的導水裂隙帶高度擬合公式圖；