[发明专利]采动岩体平衡拱形结构分类方法

权利要求书

1.采动岩体平衡拱形结构分类方法，其特征在于，包括如下步骤：

(1)对开采地区进行地质调查，获取开采地区岩土体介质特性、产状尺度和地质构造的信息，得出开采地区的原岩初始结构；岩土体介质特性包括岩土体硬度和松散土层水理性质，产状尺度包括煤层倾斜度、岩层厚度和松散土层厚度；

(2)确定开采地区的开采因素，开采因素包括煤层采宽、煤层采厚M、煤层采深H、开采方法、顶板管理、开采顺序和开拓布局；

(3)根据步骤(1)所获得的开采地区的原岩初始结构和步骤(2)中所获得的开采因素分析开采扰动对开采地层的影响，确定上覆岩层采动主岩拱临界拱高h₀和副岩拱临界拱高h'₀；

(4)根据步骤(3)中确定的主岩拱临界拱高h₀和副岩拱临界拱高h'₀与基岩厚度进行比较，判断岩拱的形成或破断状况；

(5)根据步骤(4)岩拱的形成或破断状况，确定上覆岩层采动平衡拱形结构的类别，确定不同状态下上覆岩层的采动平衡拱形结构模型。

2.根据权利要求1所述的采动岩体平衡拱形结构分类方法，其特征在于，步骤(1)中，获取开采地区岩体介质特性时，根据岩体硬度系数f将岩体分为：

当岩体f＞8时，为坚硬覆岩；

当岩体3≤f<8，岩土体为中硬覆岩；

当岩体f＜3，岩土体为软弱覆岩。

3.根据权利要求2所述的采动岩体平衡拱形结构分类方法，其特征在于，步骤(3)中，上覆岩层采动平衡拱形结构的主岩拱临界拱高h₀由煤层采厚M和岩性通过下述公式确定：

坚硬覆岩：

中硬覆岩：

软弱覆岩：

式中，M为煤层采厚。

4.根据权利要求3所述的采动岩体平衡拱形结构分类方法，其特征在于，步骤(3)中，副岩拱临界拱h'₀高通过下述公式确定：

h'₀＝h₀(M) (4)

式中，M为煤层采厚。

5.根据权利要求1-4任一所述的采动岩体平衡拱形结构分类方法，其特征在于，在步骤(4)和步骤(5)中，岩土拱的形成或破断状况和上覆岩层采动平衡结构分类情况为：

(a)当h₀≤H时，即主岩拱临界拱高h₀小于或等于煤层采深H，临界拱顶不超过地面，则上覆岩层中形成一个跨越裂缝带的主岩拱，拱上岩层以弯曲形式移动，此种情况下的上覆岩层采动平衡拱形结构为：主岩拱+弯压体；

(b)当h₀＞H时，即主岩拱临界拱高h₀大于煤层采深H，临界拱顶超过地面，主岩拱破断，此时分两种情况：

①假设当h'₀≤H或0＜h₀-H≤H/3时，即副岩拱临界拱高h'₀小于等于煤层采深H，主岩拱破断，副岩拱形成，此种情况下的上覆岩层采动平衡拱形结构为：副岩拱-弯压体-副岩拱；

②假设当h'₀＞H或h₀-H＞H/3时，即副岩拱临界拱高h'₀大于煤层采深H，主岩拱破断，副岩拱也破断，采动区无拱，岩层主裂缝从顶板延伸至地面，煤柱侧岩层呈单端悬露的叠层岩梁，从下到上梁端逐层外错，采空区上方岩土体逐段破断堆压，此种情况下的上覆岩层采动平衡拱形结构为：错端叠梁-堆压体-错端叠梁。