[发明专利]采动岩体平衡拱形结构分类方法

说明书

本发明公开一种采动岩体平衡拱形结构分类方法，步骤如下：(1)对开采地区进行地质调查，获取开采地区岩层介质特性、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；(2)确定开采地区的开采因素；(3)根据开采地区的原岩初始结构和开采因素，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)根据主岩拱临界拱高h₀和副岩拱临界拱高h'₀与基岩厚度，判断岩拱的形成或破断状况；(5)根据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。本发明融合了横向采动程度、竖向采动程度的双向评价模式，构建了基于综合影响关系的开采沉陷评价体系。

技术领域

本发明涉及煤矿开采领域，特别涉及一种采动岩体平衡拱形结构分类方法。

背景技术

开采沉陷与10多个地质采矿变化因素有关，问题复杂，研究繁难。开采沉陷与地质采矿条件的关系描述还存在一些问题：1)岩层破坏状况的描述与地表移动规律脱节，地表移动连续盆地与地表裂缝台阶的描述脱节；2)岩层移动“三带”描述了变形程度的分区特性，有些条件按“三带”描述却不完整不贴切；3)开采的充分性是对地表受横向采动程度的描述，较少研究开采的充分性与岩层移动状况的关系，较少研究竖向采动程度，以及竖向、横向采动程度的交互作用对岩层和地表的影响。为此需要从平衡结构分类和判定加以研究。

发明内容

有鉴于此，本发明在于提供一种采动岩体平衡拱形结构分类方法，可以提供一个综合的、系统的上覆岩层采动平衡拱形结构分类，融合了从横向采动程度(采宽采深比)、竖向采动程度(采厚采深比)综合影响关系(非充分采动时采宽的决定作用，基本充分采动时采厚的决定作用)的岩层移动评价体系，避免了以充分性为主线的单一角度描述岩层和地表移动的不完整性。

为解决上述问题，本发明采用如下技术方案：采动岩体平衡拱形结构分类方法，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、采法、顶板管理、开采顺序和开拓布局；

(3)根据开采地区的原岩初始结构和开采因素，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)根据主岩拱临界拱高h₀和副岩拱临界拱高h'₀与基岩厚度，判断岩拱的形成或破断状况；

(5)根据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，确定不同状态上覆岩层的采动平衡拱形结构。

上述采动岩体平衡拱形结构分类方法，步骤(1)中，获取开采地区岩层介质特性时，根据岩体硬度系数f将岩体分为：

当岩体f＞8时，坚硬覆岩；

当岩体3≤f<8，中硬覆岩；

当岩体f＜3，软弱覆岩。

上述采动岩体平衡拱形结构分类方法，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。