[发明专利]一种基于岩梁挠度对比的煤层顶板覆岩离层位置判别方法

权利要求书

1.一种基于岩梁挠度对比的煤层顶板覆岩离层位置判别方法，其特征在于：包括以下步骤：

S1.将采空区上覆各岩层简化为岩梁；

S2.以单个岩梁为计算对象，计算出各岩梁仅在自重载荷作用下岩梁中间位置产生的挠度；

S3.通过比较相邻岩梁的挠度大小，当上部岩梁挠度小于下部岩梁挠度时，相邻岩梁不再接触，当上部岩梁挠度大于等于下部岩梁挠度时，则将相邻岩梁合并为一个组合梁，完成第1次合并；

S4.合并完成后，把未与相邻岩梁合并的单层岩梁也看作组合梁；计算组合梁的挠度，比较相邻组合梁的挠度大小，把上部组合梁挠度大于等于下部组合梁挠度的相邻组合梁合并为一个组合梁，且认为上部组合梁的挠度小于下部组合梁的挠度的相邻组合梁不再接触，完成第2次合并；

S5.重复步骤S4，直至最后无法合并为止，得到最终的、符合实际的岩梁组合状态；若最终的岩梁组合状态内有多个组合梁，离层位于各相邻组合梁之间；若最终的岩梁组合状态为单个组合梁，则没有离层。

2.根据权利要求1所述的基于岩梁挠度对比的煤层顶板覆岩离层位置判别方法，其特征在于，将各岩梁仅在自重载荷作用下产生弯曲变形的状态，也就是岩梁未组合状态，称为第1级岩层组合状态。

3.根据权利要求2所述的基于岩梁挠度对比的煤层顶板覆岩离层位置判别方法，其特征在于，将第1次合并后获得的各组合梁只在自重载荷作用下产生弯曲变形的状态称为第2级岩层组合状态。

4.根据权利要求3所述的基于岩梁挠度对比的煤层顶板覆岩离层位置判别方法，其特征在于，将第n次合并后获得的各组合梁只在自重载荷作用下产生弯曲变形的状态称为第n+1级岩层组合状态，n为自然数。

5.根据权利要求4所述的基于岩梁挠度对比的煤层顶板覆岩离层位置判别方法，其特征在于，直至最后无法合并为止，且一共经历了N次合并，第N次合并后获得了第N+1级岩层组合状态，N为自然数。

6.根据权利要求1-5所述的基于岩梁挠度对比的煤层顶板覆岩离层位置判别方法，其特征在于，所述步骤S1中，根据采区内钻孔柱状图获得第1级岩层组合状态里煤层顶板覆岩内各岩层的层序、层厚及层数s，然后将采空区上覆岩层从下往上依次编号1、2、…i…s-1、s，s为正整数。

7.根据权利要求2所述的基于岩梁挠度对比的煤层顶板覆岩离层位置判别方法，其特征在于，所述第1级岩层组合状态内各岩梁仅在自重载荷作用下于岩梁中间位置产生的挠度的计算公式如下：

式中，d_i为第1级岩层组合状态内各岩梁在梁中间位置的挠度，单位m；γ_i为第i层岩层的容重，单位kN/m³；l_i为第i层岩层的长度，单位m；E_i为第i层岩层的弹性模量，单位kPa；h_i为第i层岩层的厚度，单位m。

8.根据权利要求4或5所述的基于岩梁挠度对比的煤层顶板覆岩离层位置判别方法，其特征在于，各级岩层组合状态内任一组合梁于组合梁中间位置产生的挠度的计算公式如下：

式中，(d_m)为由m层岩梁形成的组合梁于组合梁的中间位置产生的挠度，单位m；l₁为由m层岩梁形成的组合梁内最底层(即第1层)岩层的长度，单位m；γ_j为由m层岩梁形成的组合梁内第j层岩层的容重，单位kN/m³；h_j为由m层岩梁形成的组合梁内第j层岩层的厚度，单位m；E_j为由m层岩梁形成的组合梁内第j层岩层的弹性模量，单位kPa。

9.根据权利要求8所述的基于岩梁挠度对比的煤层顶板覆岩离层位置判别方法，其特征在于，所述第N次，也就是最后一次合并完成后，各组合梁在自重载荷作用下的挠度是自下而上依次减小的，相邻组合梁不再接触。

10.根据权利要求9所述的基于岩梁挠度对比的煤层顶板覆岩离层位置判别方法，其特征在于，所述步骤S4和步骤S5中，在对某一组岩层进行对比、合并操作时，均按照岩层沉积层序由下向上进行。