[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

说明书

本发明涉及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，属于煤层顶板覆岩沉降变形分析领域，解决了传统离层位置判别方法进行离层位置判别时获得的判别结果不准确的问题。通过比较相邻岩梁的挠度大小，上部岩梁挠度小于下部岩梁挠度相邻岩梁不再接触，把上部岩梁挠度大于等于下部岩梁挠度的相邻岩梁合并为一个组合梁，重复合并直至最后无法合并为止，得到符合实际的岩梁组合状态。离层位置位于最终的岩梁组合状态内的各组合梁之间。本发明实现了将各岩层实际呈现的组合状态展现出来，对离层发育位置的判别更加符合实际，从而为采区离层水水害防治方案的制定提供可靠的依据，保证煤炭的安全开采。

技术领域

本发明涉及煤层顶板覆岩沉降变形分析领域，尤其涉及一种基于岩 梁挠度对比的煤层顶板覆岩离层位置判别方法。

背景技术

煤层顶板离层为采矿引起的覆岩不均匀沉降形成的层状空腔，离层 空腔积水后形成离层水，离层水涌突、下泄至工作面便形成离层水害， 离层水害具有突水征兆不明、瞬时水量大、破坏性大等特点。进行离层 水害防治的前提是对离层发育位置的准确判断。

在进行离层位置判别时，目前多借助经验值来实现，所得结论比较 粗略。而常用的具有系统解析计算过程的离层位置判别方法是借助传统 离层位置判别公式或它的变形公式实现的。该传统离层位置判别公式是 基于组合梁原理获得的，但在运用组合梁原理进行计算时，却并没有提 前进行组合梁的准确划分，即没有提前判断哪些岩层可以发生同步弯曲、 下沉而被作为一个组合梁，且其判别原理中忽略了计算范围之外的岩层 对计算范围之内的岩层的影响，没有从整体上将覆岩内所有岩层之间的 相互作用都考虑进去，最终导致在运用传统离层位置判别公式进行离层 位置判别时获得的判别结果与实际不符。

发明内容

鉴于上述的分析，本发明对传统离层发育位置的判别方法做出了修 正，本发明提出了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。用以解决现有技术中煤层顶板覆岩离层位置判别不准确的问题。

一方面，本发明实施例提供了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于岩 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。

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；

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；

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。

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；

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。