[发明专利]基于顶板下位关键层断顶卸压的深井小煤柱沿空留巷方法

权利要求书

1.基于顶板下位关键层断顶卸压的深井小煤柱沿空留巷方法，其特征在于，步骤包括：

A.确定煤层顶板的地质条件；

B.根据煤层顶板地质条件确定爆破的断顶参数，所述爆破的断顶参数包括下位关键层断顶的位置和厚度；

C.数值模拟断顶厚度与断顶卸压后围岩变形量和巷道围岩应力之间的关系；

D.根据围岩变形量和巷道应力分布确定巷道的断顶参数；

E.按照断顶参数在试验巷道内施工爆破，并在试验巷道内的围岩布置位移监测站、锚杆和锚索受力监测站；

F.根据试验巷道表面位移曲线、锚杆受力监测曲线和锚索受力监测曲线修正支护参数；

G.在沿空留巷的巷道内施工爆破断顶，并按照修正后的支护参数对沿空留巷的巷道进行支护。

2.根据权利要求1所述的基于顶板下位关键层断顶卸压的深井小煤柱沿空留巷方法，其特征在于，所述顶板的地质条件包括顶板岩性和顶板厚度，所述下位关键层传递来自上覆岩层的应力。

3.根据权利要求1所述的基于顶板下位关键层断顶卸压的深井小煤柱沿空留巷方法，其特征在于，所述断顶参数包括钻孔参数和炸药参数，其中所述钻孔参数包括钻孔超前工作面的距离、钻孔直径、钻孔角度、钻孔深度和钻孔间距，所述炸药参数包括爆破半径、装药量和封口长度。

4.根据权利要求3所述的基于顶板下位关键层断顶卸压的深井小煤柱沿空留巷方法，其特征在于，所述钻孔参数中钻孔与实体煤一侧巷帮距离大于200mm，钻孔直径取48-50mm；薄煤层中钻孔与竖直方向倾角为20°，中厚煤层或厚煤层中钻孔与竖直方向倾角为10°-15°，钻孔偏向实体煤一侧；钻孔深度大于下位关键层的厚度；硬岩中钻孔的间距取500mm，软岩中钻孔间距取1000mm。

5.根据权利要求3所述的基于顶板下位关键层断顶卸压的深井小煤柱沿空留巷方法，其特征在于，所述炸药参数中，以钻孔为中心钻孔半径为R₀，粉碎区的半径为R₁，破裂区的半径为R₂，震动区的半径为R₃，其中破裂区的半径为爆破半径；爆破中药卷装药至下位关键层的位置。

6.根据权利要求5所述的基于顶板下位关键层断顶卸压的深井小煤柱沿空留巷方法，其特征在于，所述爆破半径R₂的取值为：

其中α为应力波衰减系数，且α＝2-b；b为径向应力与切向应力的比值，且b＝μ/(1-μ)，P₂为不耦合装药系数下的冲击波应力峰值，且r_b为钻孔半径，S_T为岩石的单轴抗拉强度，μ为泊松比，ρ₀为炸药密度，D为爆炸速度，r_c为装药半径；n为应力增大倍数，取8-11。

7.根据权利要求5所述的基于顶板下位关键层断顶卸压的深井小煤柱沿空留巷方法，其特征在于，在爆破的钻孔中安装聚能管，聚能方向与巷道的走向平行。

8.根据权利要求1所述的基于顶板下位关键层断顶卸压的深井小煤柱沿空留巷方法，其特征在于，在数值模拟中具体是利用UDEC模拟深井小煤柱沿空留巷中顶板下位关键层断顶卸压，或者利用FLAC3D模拟深井小煤柱沿空留巷中顶板下位关键层断顶卸压。

9.根据权利要求1所述的基于顶板下位关键层断顶卸压的深井小煤柱沿空留巷方法，其特征在于，选取围岩变形量最小值和巷道应力分布最小值对应的断顶参数。

10.根据权利要求1所述的基于顶板下位关键层断顶卸压的深井小煤柱沿空留巷方法，其特征在于，所述支护参数包括锚杆长度、锚索长度、锚杆间排距和锚索间排距。