[发明专利]一种动扰动加卸载的刀柱残采区上行开采可行性判定方法

说明书

本发明公开了一种动扰动加卸载的刀柱残采区上行开采可行性判定方法，属于煤炭开采技术领域。首先查明刀柱残采区和遗留煤层的分布位置，获取层间岩层的岩层组成、结构及物理力学参数情况，并对层间岩层由下至上统一划分和编号；然后确定控制岩层的位置，分别计算支承压力在经过传播衰减之后作用于刀柱残采区遗留煤柱和控制岩层上的扰动载荷大小；最后考虑动扰动加卸载的作用，分析刀柱残采区遗留煤柱及控制岩层的稳定性，得出刀柱残采区上行开采可行性判定结果。本发明避免经验性方法误差较大的情况，为刀柱残采区上行残煤安全开采提供理论依据，提高刀柱残采区上部煤炭资源的回收率，有效延长矿井的服务年限。

技术领域

本发明属于煤炭开采技术领域，具体涉及一种动扰动加卸载的刀柱残采区上行开采可行性判定方法。

背景技术

随着煤矿开采强度的增大，很多矿区开采条件较好的煤炭资源逐渐减少。残采区上部遗留煤层的储量可观，具有良好的开采价值，其安全开采问题日益凸显。

现有残采区上行开采的判定方法主要借鉴垮落上行顺序开采的判别方法，即比值判别法、“三带”判别法和围岩平衡法。这些判定方法基本都是围绕层间距和采厚进行的，主要存在以下问题：

(1)上述方法不适用于刀柱残采区上行开采的判定，且仅停留在定性的经验层面，不能满足生产实践的要求；

(2)现有刀柱残采区上行开采可行性判定方法都没有将刀柱残采区遗留煤柱和层间岩层作为一个系统进行稳定性研究，且没有给出稳定性的定量判定公式；

(3)现有判定方法没有考虑上部遗留煤层开采时产生的扰动载荷对刀柱残采区遗留煤柱和层间岩层系统的作用，而扰动载荷是造成煤柱和层间岩层系统失稳的重要因素之一。

此外，现有的矿井中，有的残采区上部遗留煤层顶板具有岩层松散、破碎、不稳定的特点，遗留煤层开采时其顶板随采随落、并重新压实几乎恢复至原岩应力，而有的残采区上部遗留煤层顶板岩层以中硬、坚硬岩层为主，遗留煤层开采时其顶板不易跨落，不同的残采区具有不同的特点，其开采难度不可一概而论；而且，控制岩层上的扰动载荷作用宽度与两层煤之间的层间岩层悬空跨度的关系也影响着煤矿开采的安全性。因此，急需提出一种更具有安全性和实际应用性的刀柱残采区上行开采可行性判定方法。

发明内容

本发明克服现有技术存在的不足，为了避免经验方法误差较大的情况，充分考虑了动扰动加卸载对刀柱残采区遗留煤柱和层间岩层系统的作用，所要解决的技术问题为：提供一种适用于动扰动加卸载的刀柱残采区上行开采可行性判定方法，以提高开采可行性判定的准确度。

为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：一种动扰动加卸载的刀柱残采区上行开采可行性判定方法，包括以下步骤：

S1、根据矿井地质资料和开采资料，查明刀柱残采区和遗留煤层的分布位置，绘制刀柱残采区与遗留煤层分布形态图，并确定矿井工况属于动扰动加卸载类型；

S2、确定层间岩层的岩层组成、结构及物理力学参数情况，并对层间岩层由下至上统一划分和编号；

S3、根据矿压观测资料和岩层组成、岩层结构及第i岩层的厚度h_i、容重γ_i、弹性模量E_i，判定控制岩层的位置；

S4、分别计算遗留煤层开采时产生的支承压力在经过传递衰减之后作用于刀柱残采区遗留煤柱上的扰动载荷和作用于控制岩层上的扰动载荷