[发明专利]一种双煤层上、下同采工作面推进方向错距确定方法

权利要求书

1.一种双煤层上、下同采工作面推进方向错距确定方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1.运用UDEC^2D数值模拟和物理模拟方法，掌握工作面推进方向不同错距时双煤层上、下同采工作面围岩应力分布规律和地表沉降规律，分析上、下工作面同时开采时相互之间的影响范围和程度，得出理想错距范围；

步骤2.根据所述理想错距范围，利用岩土塑性滑移时的极限承载力计算公式，得出极限支承压力条件下上煤层底板破坏区的最大深度H_max计算公式，进而得出上煤层底板破坏岩层最大水平距离L_max计算公式；

步骤3.建立双煤层开采上、下煤层工作面同时开采推进方向稳压式和减压式力学模型，综合所述上煤层底板破坏岩层最大水平距离L_max、底板应力传递角和上、下煤层间距，确定稳压式和减压式推进方向的错距计算公式；

步骤4.修正所述步骤3中的错距计算公式，得出适用于现场生产的上、下煤层工作面推进方向初采阶段和正常回采期间最优错距。

2.根据权利要求1所述的双煤层上、下同采工作面推进方向错距确定方法，其特征在于，所述步骤1中，根据大量数值模拟计算得出，上、下煤层推进方向错距小于70m时，上煤层采动影响开始波及下煤层工作面，采动应力叠加随着错距的减小逐渐增大，下煤层工作面超前支承压力峰值不断增大，边对边布置的错距为0m时，下煤层超前支承压力分值达到11.38MPa，地表下沉曲线曲率随着错距的减小不断增大。

3.根据权利要求1所述的双煤层上、下同采工作面推进方向错距确定方法，其特征在于，所述步骤2中，得出：

工作面煤壁位置屈服区长度：

上煤层底板最大破坏深度：

上煤层底板破坏岩层最大水平距离：

其中，上煤层底板最大破坏深度点距离工作面水平距离：

上煤层底板最大破坏深度距离采空区压实临界点最大水平距离：

其中：为煤层内摩擦角，单位为°；C_m为煤层黏聚力，单位为MPa；M为煤层采高，单位为m；K为最大应力集中系数；K₁为三轴应力系数；为底板岩层内摩擦角，单位为°；γ—上覆岩层平均容重；H—煤层埋深。

4.根据权利要求3所述的双煤层上、下同采工作面推进方向错距确定方法，其特征在于，所述步骤3包括以下步骤：

步骤31.根据理论分析结果，建立双煤层上、下工作面开采稳压式和减压式力学模型，确定定量化影响参数；

步骤32.综合所述步骤31中的力学模型和UDEC^2D数值计算结果，建立稳压式和减压式错距计算公式；

稳压式错距计算公式：W_min＝X₁+B+hcotα

式中：h为上、下煤层平均间距，单位为m；α为应力影响角，单位为°；B为上煤层最大控顶距，单位为m；X₁为上煤层采空区压实区临界点Y与液压支架的水平距离，单位为m；所述X₁由上煤层底板破坏岩层最大水平距离L_max得出；

减压式错距计算公式：J_max＝W_min-L₀

J_min＝B+X₂+hcotα+S₂

式中：W_min为稳压式布置错距的最小值，单位为m；L₀为上煤层平均周期垮落步距，单位为m；J_max为减压式布置的最大错距，单位为m；

J_min为减压式布置的最小错距，单位为m；h为上、下煤层平均间距，单位为m；α为应力影响角，单位为°；B为上煤层最大控顶距，单位为m；X₂为下煤层顶板破坏区临界点与上煤工作面支架的水平距离，单位为m。

5.根据权利要求4所述的双煤层上、下同采工作面推进方向错距确定方法，其特征在于，所述步骤4中，结合现场开采经验，修正稳压式计算公式，得出适用于现场初采阶段和正常回采阶段的最优错距计算公式，指导现场开采实践；

初采阶段修正公式：W_C＝W_min+1.4L_C

正常回采阶段修正公式：W_Z＝W_min+2L_Z

式中，L_C为基本顶初次垮落步距，单位为m；L_Z为基本顶周期垮落步距，单位为m。