[发明专利]一种阻隔邻空区瓦斯渗流的窄煤柱宽度确定方法

权利要求书

1.一种阻隔邻空区瓦斯渗流的窄煤柱宽度确定方法，所述窄煤柱宽度确定方法是按下列步骤进行的：

（一）通过钻孔取样方法，在现场采集工作面煤层、顶板及底板岩层的煤岩样；

（二）将步骤（一）采集的煤岩样在实验室加工成标准煤岩试件，用岩石力学强度测试设备测出煤岩样的力学参数；

所述煤岩样力学参数是指单轴抗压强度、单轴抗拉强度、抗剪强度、泊松比、弹性模量、内聚力、内摩擦角、体积模量和剪切模量，煤岩样剪切模量和体积模量是通过以下公式计算：

式中：G—剪切模量，MPa；K—体积模量，MPa；E—弹性模量，MPa；μ—泊松比；

（三）采用现场矿山压力实测方法，获得工作面基本顶的初次来压步距L；

（四）根据工作面地质钻孔柱状图提供的煤岩层相应厚度与步骤（二）的所建煤层、顶板及底板岩石力学参数，建立数值计算模型；

（五）在步骤（四）所建模型边界施加相应约束与载荷，并沿采空区（6）的边缘留宽度T₁=3m煤柱，按照沿空巷道（4）设计几何尺寸掘巷；沿空巷道（4）形成后，模拟开采工作面（5），工作面（5）推进至步骤（三）得到初次来压步距L时，测出工作面（5）煤壁所在平面对应煤柱所在位置的采空侧破碎区（3）的厚度X₁和回采侧破碎区（1）的厚度Y₁，计算出X₁+Y₁，若，则加宽煤柱重新计算；在步骤（四）所建模型内沿采空区（6）边缘留宽度为T₂=4m煤柱，按照沿空巷道（4）设计几何尺寸掘巷，沿空巷道（4）形成后，模拟开采工作面（5），工作面（5）推进至步骤（3）得到初次来压步距L时，测出工作面（5）煤壁所在平面对应煤柱所在位置的采空侧破碎区（3）的厚度X₂和回采侧破碎区（1）的厚度Y₂，计算X₂+Y₂，若，则加宽煤柱重新计算；依此类推，直至工作面（5）煤壁所在平面对应煤柱所在位置回采侧破碎区（1）的厚度X_n和回采侧破碎区（3）的厚度满足时，最终得到窄煤柱采空侧破碎区（3）的厚度和回采侧破碎区（1）的厚度；

（六）根据沿空巷道（4）设计断面净高H确定窄煤柱内稳定区（2）的厚度t：窄煤柱内稳定区（2）的厚度t为沿空巷道（4）设计净断面高度H的二分之一，即：；

（七）所述窄煤柱宽度确定方法的窄煤柱合理宽度T是煤柱采空侧破碎区（1）的厚度X、回采侧破碎区（3）的厚度Y及中部稳定区（2）的厚度t之和，即：。

2.根据权利要求1所述的阻隔邻空区瓦斯渗流的窄煤柱宽度确定方法，所述钻孔取样方法的顶板取样总长度≥20m，底板取样总长度≥10m，煤层取样总长度≥3m。

3.根据权利要求1所述的阻隔邻空区瓦斯渗流的窄煤柱宽度确定方法，所确定窄煤柱内稳定区（2）的厚度t是工作面初次来压时稳定区的最小厚度。

4.根据权利要求1所述的阻隔邻空区瓦斯渗流的窄煤柱宽度确定方法，所述所建模型是包含本区段回采工作面和相邻采空区，其中本回采工作面斜长是≥实际斜长的1/2，相邻采空区斜长≥实际斜长的1/2，走向长度≥100m，顶板厚度≥20m，底板厚度≥10m。