[发明专利]不同层位关键层破断冲击强度预测方法

权利要求书

1.一种不同层位关键层破断冲击强度预测方法，其特征在于：包括以下步骤，

S100～在矿井井下工作面开采前，沿工作面推进方向自地表垂直向下打钻孔电视观测孔，通过钻孔电视对工作面上覆岩层结构及岩性进行观测，测算并记录各煤岩层厚度、产状及岩性；

S200～任意取其中一个钻孔电视观测孔的煤岩芯进行煤岩层的力学性能测试，测算煤岩层的抗压强度、抗拉强度、抗压强度、容重、厚度、弹性模量以及泊松比，依据测得的煤岩层力学参数，通过关键层理论，计算得到工作面上覆岩层关键层位置；

S300～制作物理相似模型（1），设定相似比例，并依据相似比例计算得到各煤岩层制作的配比号，依据配比号配比制作材料，铺设模型；

S400～模型（1）铺设时，在煤层（2）与直接顶（3）交界面处，间隔距离D铺设应变仪（4），铺设应变仪前在应变仪上加载强度P，同时测量应变仪的应变变化ε，依据公式E=P/ε测算应变仪的弹性模量E；

S500～模型两侧留设宽度为L的保护煤柱（5），依据相似比例，计算得到模型（1）开挖速度v，并以此速度开挖模型工作面（6）；

S600～随模型工作面（6）开采，记录上覆各不同层位的关键层（7）破断时，工作面超前应变仪（4）的数据变化，结合应变仪（4）的弹性模量E，计算得到工作面（6）超前应力数据σ；

S700～取距离工作面（6）最近的超前应力σ与煤体的抗压强度R相对比：

若σ≥2R，则认为关键层破断冲击强度极高；

若R≤ σ ＜2R，则认为关键层破断冲击强度较高；

若0.5R≤σ＜R，则认为关键层破断冲击强度一般；

若σ＜0.5R，则认为关键层破断冲击强度较弱；

S800～工作面实地开采后，在工作面超前巷道范围煤层内，间隔布置应力测点，监测覆岩不同关键层破断时测点的应力数据σ₀；

S900～依次比较物理模拟试验和现场实测得到的同一关键层破断时距离工作面最近位置的煤体应力σ与σ₀，记k_i=σ₀/σ，其中i为关键层层位，并对k_i取平均值，记为k_i′；

S1000～下一工作面开采时，采用上述同样的步骤铺设物理模型，监测得到关键层破断时超前煤体应力为σ′，记σ= k_i′ * σ′，将σ与煤体的抗压强度R相对比，判断关键层破断的冲击强度大小。

2.根据权利要求1所述的一种不同层位关键层破断冲击强度预测方法，其特征在于：应变仪铺设时，间距距离D与模型中工作面开采速度v的关系为，D=（0.5~0.8）v。

3.根据权利要求1所述的一种不同层位关键层破断冲击强度预测方法，其特征在于：模型两侧留设宽度为L的保护煤柱与模型的铺设长度的关系为，L=（0.1~0.2）*模型铺设长度。