[发明专利]一种确定煤壁滑移片帮深度及其滑移危险性的方法

摘要

本发明公开了一种确定煤壁滑移片帮深度及其滑移危险性的方法，其所述方法是假定n个距离顶板高度yi（i=1，2，3，…，n）的圆心和n个滑移圆弧半径Rj（j=1，2，3，…，n），由yi和Rj定义n×n个滑移面Sij，并求其危险系数Kij；作n×n个滑移面Sij的滑移危险系数K曲面，用K=1平面与K曲面相交形成Kcr=1曲线；定义滑移面与顶板交点到煤壁距离为滑移面深度d，作n×n个滑移面Sij的滑移深度d曲面，将Kcr=1曲线在d曲面上投影形成临界滑移深度dcr曲线；在dcr曲线上找出最大值dcrmax（ycr，Rcr），由ycr和Rcr所确定的滑移面为最大深度临界滑移面，其dcrmax值为煤壁滑移片帮深度，在大采高工作面煤壁管理中将以此深度设计防治煤壁片帮的控制措施及其参数。

主权项

1.一种确定煤壁滑移片帮深度及其滑移危险性的方法，其特征在于提出一种考虑煤壁高度M、顶板压力F、煤的内聚力c和煤的内摩擦角因素的能够更加准确地确定煤壁滑移片帮深度及其滑移危险性的方法，具体的技术方案为：Ⅰ、作图给出煤层顶板CE和底板AF，连接AC形成高度为M的煤壁，在顶板CE之上距CE距离为yi作与CE平行的直线Li，i=1，2，3，…，n；以A为圆心，以Rj为半径作圆弧ωj，j=1，2，3，…，n；ωj与Li相交成n×n个交点Oij，再以Oij为圆心，Rj为半径作圆弧，所作圆弧与煤层底板交点均为A点，和煤层顶板相交成n×n个交点Bij，形成n×n个圆弧ij，定义圆弧ij为假定的n×n个滑移面Sij，且定义点Bij到C点的距离CBij为滑移面Sij的滑移深度dijn×n个；根据煤层采高和采场矿山压力显现情况，估计煤壁的最大深度滑移面的滑移深度dij max，根据煤壁片帮及煤壁加固的工程特点，取最大深度滑移面滑移深度dij max的预测精度为0.05~0.3m，则将dij划分为宽度bijm=0.05~0.3m的k个垂直煤条，将k个垂直煤条由外向里编号，计算或量出各煤条的高度hijm，m=1，2，…，k，和各煤条底部滑移面切线与顶底板平面的夹角αijm，m=1，2，…，k；Ⅱ、根据式（1）计算顶板作用在每个煤条上的垂直应力qijm； （1）式（1）中，qijm为顶板作用在煤条上的垂直应力，kPa；c为煤的内聚力，kPa；为煤的内摩擦角，°；p为支架护帮板的水平推力，在此可不予考虑，取p=0；xijm为煤条中心距煤壁边缘的距离；和为广义Mises准则系数；Ⅲ、根据式（2）计算假定滑移面Sij的滑移危险系数Kij； （2）式（2）中，Kij为假定滑移面Sij的滑移危险系数；；为煤的内摩擦角，°；c为煤的内聚力，kPa；Fijm为顶板与煤条接触面上的法向作用力，kN，Fijm=qijmbijmcosβ；bijm为煤条的宽度，m；β为工作面沿推进方向的倾角，°，仰斜取正，俯斜取负；fijm为顶板对煤条的摩擦阻力，kN，fijm=Fijmtan；Wijm为煤条自重，kN，Wijm =γbijmhijm，γ为煤的容重，kN/m3；xijm为圆心Oij到Fijm的力臂，m，Xijm= Rjsin（αijm-β）+ hijmsinβ；Ⅳ、作由yi和Rj所定义的n×n个滑移面Sij（yi，Rj）的滑移危险系数K曲面，用K=1的平面与K曲面相交形成Kcr=1曲线；作n×n个滑移面Sij的滑移深度d曲面，将Kcr=1曲线在d曲面上投影形成临界滑移深度dcr曲线；在dcr曲线上找出最大值dcrmax（ycr，Rcr），由ycr和Rcr所确定的滑移面为最大深度临界滑移面，其dcrmax值为煤壁滑移片帮深度，在大采高工作面煤壁管理中将以此深度设计防治煤壁滑移片帮的控制措施及其参数。