[发明专利]一种冲击地压危险性判别方法

权利要求书

1.一种冲击地压危险性判别方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)取钻孔岩芯进行岩石力学性质测试，获取关键层岩石抗拉强度、弹性模量以及煤层顶板岩石碎胀系数；

2)计算关键层在上覆荷载作用下产生的挠度；

计算关键层发生破断时的挠度上限；

计算关键层发生破断时的挠度下限；

3)建立基于关键层挠度的冲击地压危险性判别模型，对冲击地压危险性进行判别。

2.根据权利要求1所述的一种冲击地压危险性判别方法，其特征在于，步骤2)中，计算关键层在上覆荷载作用下产生的挠度的具体实现方法如下：

201)判定关键层位置；

从老顶岩层开始，计算第n层岩层对第1层岩层的载荷，计算公式如下；

式中：q₁|_n——第n层对第1层载荷，kN；

E₁——第1层弹性模量，MPa；

h₁、hi——第1层及i层厚度，m；

γ_i——第i层岩石容重，kN/m³；

如果第n层对第1层载荷小于第n-1层对第1层载荷，即：

刚度条件：q₁|_nq₁|_n-1；

则第n层为关键层，否则继续计算n+1层对第n层的载荷；

202)计算煤层老顶跨落距；

在工作面推进的不同阶段，老顶破断前的边界支撑形式不同，按照一边为采空区简支另外三边固支的支撑方式计算，则有老顶跨落距：

式中：a——老顶跨落距；

λ——工作面推进距离与工作面长度之比；

h——老顶厚度；

δ_s——老顶抗拉强度；

μ—为泊松比；

203)计算关键层跨落距；

按照生产实际中观测到的数据，岩层垮落角为60°，据此计算出关键层的跨落距，即岩层悬伸长度La；

式中：h_c-煤层顶板到关键层之间的距离，m；

204)依据201)计算关键层所承受的静荷载q；

关键层所承受的静荷载为关键层本身的重力加上关键层到其上部下一个硬岩层之间岩体的重力；

205)计算关键层在上覆荷载作用下产生的挠度；

将关键层所承受的静荷载q带入挠度计算公式，得到关键层发生破断时的挠度：

式中：C—挠度系数；

q—岩层所受荷载；

l—取采动空间岩层的长宽尺寸中较小者；

E—弹性模量；

h'—关键层厚度；

μ—为泊松比。

3.根据权利要求2所述的一种冲击地压危险性判别方法，其特征在于，步骤2)中，计算关键层发生破断时的挠度上限的具体实现方法如下：

301)计算关键层底部与跨落岩层顶部之间的间距；

直接顶岩层垮落厚度为∑h，考虑其影响碎胀系数K_P后，则垮落后堆砌的高度为K_P·∑h，它与老顶之间可能留下的残余空间高度为：

Δ＝∑h+M_c-K_P·∑h＝M_c-∑h(K_p-1)

式中：∑h—直接顶厚度；

M_c—采高；

K_P—岩石碎胀系数，取1.1～1.4；

302)联合步骤205)和步骤301)公式，计算关键层底部与跨落岩层顶部之间的间距和挠度相等时的表达式；

303)计算关键层产生破断的上限判据；

304)依据303)公式判断：当ff_kp时，关键层可以发生破断；当f≥f_kp时，关键层不会发生破断。