[发明专利]一种采空区大面积悬顶危险性评估系统及方法

说明书

本发明提供的一种采空区大面积悬顶危险性评估系统及方法，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；解决了目前没有针对采空区大面积悬顶灾害作出科学的评估，进而引发的采空区顶板大面积冒落，造成矿震现象频繁发生的问题。

技术领域

本发明属于煤矿开采领域，具体涉及一种采空区大面积悬顶危险性评估系统及方法。涉及一种煤矿房柱式和条带式采空区大面积悬顶危险性评估方法，主要用于指导采空区大面积悬顶灾害评估，为进一步分类监测与防治提供理论依据。

背景技术

部分地方中小煤矿基本采用房柱式开采方法进行开采，选择该方法的主要原因是投资成本较低，采准切割工程量小、回采工艺简单。

自21世纪以来，部分地方中小煤矿调整开采方法，逐步推广“长壁留条带煤柱”、“长壁条带充填”、“旺采”和“综采”等，但房柱式采煤方法所占比重仍然较大，并形成范围广泛的柱采区域。由于留设煤柱尺寸较窄，在长期覆岩载荷作用下，煤柱强度逐渐弱化，易失稳破坏，引发采空区顶板大面积冒落，造成矿震现象频繁发生，对当地的生态环境、煤矿安全生产造成了极大的危害，但目前尚无采空区大面积悬顶灾害的科学评估方法。

发明内容

本发明的目的在于提供一种采空区大面积悬顶危险性评估系统及方法，解决了现有技术中存在的上述不足。

为了达到上述目的，本发明采用的技术方案是：

本发明提供的一种采空区大面积悬顶危险性评估方法，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。

优选地，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。

优选地，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。

优选地，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：