[发明专利]松散含水层下开采复合隔水层稳定性评价方法及系统

权利要求书

1.一种松散含水层下开采复合隔水层稳定性评价方法，其特征在于，包括：

S1、根据煤层赋存及覆岩结构特征地层叠合构成情况构建松散含水层下开采地质概念模型，将所述松散含水层下开采地质概念模型中的冒落带作为弹性地基体，以获取所述弹性地基体对所述梯形覆岩(3)的弹性支撑数据，根据所述弹性支撑数据及力系平衡条件建立受力分析模型；

S2、根据所述几何关系获取冒落带矸石作用区域长度，根据所述受力分析模型的力系平衡条件获取梯形覆岩(3)均布载荷R关系数据(1-2)及梯形覆岩(3)自重G关系数据(1-3)；

S3、将覆岩隔水层(2)作为四边固支矩形薄板，根据所述四边固支矩形薄板设置所述覆岩隔水层(2)的挠度函数w(1-4)，获取所述覆岩隔水层(2)形变势能U关系数据(1-5)，据以获取覆岩隔水层(2)形变势能与挠度函数系数关系数据(1-6)；

S4、根据所述覆岩隔水层(2)形变势能挠度函数关系数据(1-6)获得上部含水层黏土层做功关系数据(1-7)(1-8)、覆岩隔水层(2)体力做功关系数据(1-9)(1-10)及梯形覆岩(3)均布载荷R逆做功关系数据，据以获取覆岩隔水层(2)总位能关系数据，据以处理得覆岩隔水层(2)挠度函数系数，根据覆岩隔水层(2)应力关系数据(1-16)及所述挠度函数w(1-4)处理得到覆岩隔水层(2)上表面应力分量关系(1-17)；

S5、对所述覆岩隔水层(2)上表面应力分量关系(1-17)律赋值处理获得应力分量等值线图(图1-5)，以得到应力分量分布规律；

S6、以预置弹性力学逻辑(1-18)处理所述应力分量等值线图中的覆岩隔水层(2)应力数据，以得到应力位置关系数据，以格里菲斯屈服准则根据所述应力位置关系数据判别(1-19)获取易拉伸破坏位置，据以处理得到覆岩隔水层(2)拉伸破坏临界水压，以摩尔库伦屈服准则根据所述应力位置关系数据判别获取(1-19)易剪切破坏位置，据以处理得到覆岩隔水层(2)剪切屈服破坏临界水压；

S7、以黏土层(1)作为所述四边固支矩形薄板，以所述覆岩隔水层(2)与所述梯形覆岩(3)的部分矩形体共同组成第二联合梯形体，据以针对所述黏土层(1)执行前述步骤S3至S5以获取黏土层(1)应力数据，根据所述摩尔库伦屈服准则判别获取黏土层(1)剪切失稳破坏临界水压；

S8、结合处理所述覆岩隔水层(2)剪切屈服破坏临界水压及所述黏土层(1)剪切失稳破坏临界水压，以得到复合结构隔水层破断失稳临界水压。

2.根据权利要求1所述的一种松散含水层下开采复合隔水层稳定性评价方法，其特征在于，所述步骤S1中的所述冒落带对所述梯形覆岩(3)的支撑能力以弹性地基系数k反映。

3.根据权利要求1所述的一种松散含水层下开采复合隔水层稳定性评价方法，其特征在于，所述步骤S2包括：

S21、根据所述几何关系，以下述逻辑得出所述冒落带的作用区域的长度：

，

式中H为冒落带矸石的垂直高度，α为煤层倾角，θ为顶板跨落角；

S22、根据所述受力分析模型中的所述力系平衡条件可知：

(G+RL_ycosα)cosα＝kwL_y (1-1)，

式中，G为所述梯形覆岩(3)的自重，k为冒落带矸石的弹性地基系数；

S23、根据所述力系平衡条件，以下述逻辑处理得到所述梯形覆岩(3)均布载荷R关系数据(1-2)：

；

S24、根据所述力系平衡条件，以下述逻辑处理得到所述梯形覆岩(3)的自重G关系数据：

，

式中，γ₃为所述梯形覆岩(3)的岩体平均容重。