[发明专利]一种采空区大面积悬顶危险性评估系统及方法

权利要求书

1.一种采空区大面积悬顶危险性评估方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1，采集待评估的煤矿采空区的数据信息，其中，所述数据信息包括采空区的顶板特征、煤层厚度、采高、采深、回采方式、充分下沉系数、采空区面积和充分塌陷区面积；

步骤2，根据步骤1得到的煤矿采空区的回采方式，确定待评估的煤矿采空区的判别指标，并将该判别指标进行量化取值；

步骤3，根据步骤2中的判别指标确定待评估的煤矿采空区的危险等级；

步骤4，根据步骤3得到的待评估的煤矿采空区的危险等级进行分类监测与防治。

2.根据权利要求1所述的一种采空区大面积悬顶危险性评估方法，其特征在于，步骤2中，根据步骤1得到的煤矿采空区的回采方式，确定待评估的煤矿采空区的判别指标，具体方法是：

当回采方式为房柱式开采方式时，待评估的煤矿采空区的判别指标包括煤柱安全系数和直接顶安全系数；

当回采方式为条带式开采时，待评估的煤矿采空区的判别指标包括核区率、煤柱安全系数和保留条带宽高比。

3.根据权利要求2所述的一种采空区大面积悬顶危险性评估方法，其特征在于，步骤2中，将该判别指标进行量化取值，具体方法是：

当回采方式为房柱式开采方式时，通过下式计算煤柱安全系数：

式中，F_fm为安全系数；σ_fP为煤柱强度；p_fP为煤柱承受载荷；

通过下式计算直接顶安全系数：

式中，F_fd为直接顶安全系数；σ_fd为直接顶抗拉强度；p_fd为直接顶承受最大拉应力。

4.根据权利要求2所述的一种采空区大面积悬顶危险性评估方法，其特征在于，步骤2中，将该判别指标进行量化取值，具体方法是：

当回采方式为条带式开采时，通过下式计算核区率：

式中，ρ为核区率；a为煤柱宽度；Y为煤柱屈服宽度；

通过下式计算煤柱安全系数：

k＝F_极长/F_实

式中，k为煤柱安全系数；F_极长为长煤柱极限承载能力；F_实为煤柱分担荷载；

通过下式计算保留条带宽高比：

A＝i/j

式中，A为保留条带的宽高比；i为保留条带的宽度；j为保留条带的高度。

5.根据权利要求2所述的一种采空区大面积悬顶危险性评估方法，其特征在于，步骤3中，根据步骤2中的判别指标确定待评估的煤矿采空区的危险等级，具体地：

若采空区中有塌陷区时，且该塌陷区的地表未充分塌陷，则根据评估指标判断该待评估的煤矿采空区的危险等级；

若采空区中有塌陷区，且该塌陷区的地表充分塌陷，则该塌陷区为无危险区；而该采空区的剩余区域则根据评估指标判断该剩余区域的危险等级；

若采空区中无塌陷区，则根据评估指标判断该待评估的煤矿采空区的危险等级。

6.根据权利要求5所述的一种采空区大面积悬顶危险性评估方法，其特征在于，当回采方式为房柱式开采方式时，则根据评估指标判断该待评估的煤矿采空区的危险等级的具体方法是：

当直接顶安全系数和煤柱安全系数均小于1.5时，则待评估的煤矿采空区为强危险区；

当煤柱安全系数小于1.5、直接顶安全系数大于等于1.5时，则待评估的煤矿采空区为中等危险区；

当直接顶安全系数和煤柱安全系数均大于1.5时，则待评估的煤矿采空区为弱危险区。