[发明专利]一种煤矿膏体充填法开采液压支架支护强度设计方法

说明书

一种煤矿膏体充填法开采液压支架支护强度设计方法，包括以下步骤：S1、依据煤系地层综合柱状图，获取工作面上覆第一个岩层的基础数据；S2、按下式q＝γh计算出工作面上覆第一个岩层，即开裂顶板的自重应力q；S3、构建膏体充填法开采工作面的煤壁、液压支架、充填体支承体系模型；S4、按计算出开裂顶板关键岩块所受来自充填体的支承力分布q(x)；S5、按计算出膏体充填法开采液压支架支护强度P_c。本发明采用简单的技术手段，将煤矿膏体充填法开采液压支架支护强度设计这一难题，简化成基于常规监测结果的理论计算，较好地解决了煤矿膏体充填法开采液压支架支护强度设计不合理导致充填效果差的技术难题，具有操作简便快捷、成本低的好处。

技术领域

本发明涉及一种液压支架支护强度设计方法，尤其涉及一种煤矿膏体充填法开采液压支架支护强度设计方法。

背景技术

煤矿膏体充填法开采作为煤矿绿色开采技术体系之一，成为解决“三下一上”压煤开采的一个主要手段，具有“高安全性、高采出率、环境友好”的基本特征。膏体充填开采技术是将膏状浆液填充至采煤工作面推进后形成的采空区，凝固后具有一定支撑强度，进而改变采场岩层控制支撑体系的技术。

膏体充填法开采的工作面，上覆岩层主要由煤壁和充填体支承，液压支架只起临时支撑和辅助支撑的作用。未充填时，液压支架对顶板起临时支撑作用；充填完成后，顶板主要作用于充填体和前方煤壁上，液压支架只起辅助支撑的作用。若液压支架支护强度较低，则不能有效地控制顶板下沉，影响充填开采的充填效果；若液压支架支护强度较高，则极易引起顶板的挤压破碎，使得充填空间密封难度增加，极易造成跑浆，影响充填体接顶效果，因此很有必要对液压支架支护强度进行科学合理的设计，为此，提出了一种煤矿膏体充填法开采液压支架支护强度设计方法来解决上述问题。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有技术中存在的缺点，而提出的一种煤矿膏体充填法开采液压支架支护强度设计方法。

为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：

一种煤矿膏体充填法开采液压支架支护强度设计方法，包括以下步骤：

S1、依据煤系地层综合柱状图，获取工作面上覆第一个岩层的基础数据；

S2、按下式q＝γh计算出工作面上覆第一个岩层，即开裂顶板的自重应力q；

S3、构建膏体充填法开采工作面的煤壁、液压支架、充填体支承体系模型；

S4、按计算出开裂顶板关键岩块所受来自充填体的支承力分布q(x)；

S5、按计算出膏体充填法开采液压支架支护强度P_c。

优选地，所述S1中，岩层的基础数据包括岩层的岩性、厚度和容重。

优选地，所述S2中q为开裂顶板的自重应力，γ为开裂顶板的容重，h为开裂顶板的厚度。

优选地，所述S4中q(x)为开裂顶板关键岩块所受来自充填体的支承力分布，a、b为充填膏体应力-应变特性相关系数，c为充填膏体的压缩率，L为开裂顶板关键岩块的长度，x为开裂顶板关键岩块支承点距煤壁的距离。

优选地，所述S5中P_c为膏体充填法开采液压支架支护强度，k为来压时的动载系数，f为岩块之间的摩擦因数，Δ为开裂顶板关键岩块端部与充填体接触端下沉量，L为关键岩块的长度，L_k为液压支架的控顶距，S为液压支架的控顶面积，x为开裂顶板关键岩块支承点距煤壁距离。

本发明采用简单的技术手段，将煤矿膏体充填法开采液压支架支护强度设计这一难题，简化成基于常规监测结果的理论计算，较好地解决了煤矿膏体充填法开采液压支架支护强度设计不合理导致充填效果差的技术难题，具有操作简便快捷、成本低，结果精度高的优点，且具有良好的实用性。