[发明专利]多煤层开采下组煤顶板裂隙发育高度计算方法

摘要

本发明公开了一种多煤层开采下组煤顶板裂隙发育高度计算方法，对于多煤层开采上组煤开采阶段，煤层开采后在采空区会形成一个自由空间，对于多煤层开采下组煤开采阶段，由于上组煤已开采，顶板上方存在采空区，从下组煤煤层开始向上逐层计算自由空间高度；通过计算各岩层初次破断时工作面推进的距离，结合岩层极限破断距时的挠度值，通过对比岩层的自由空间高度值得出裂隙的发育高度；对比岩层的最大挠度和其下部自由空间，判断裂隙发育不再向上发展，对于下组煤开采，裂隙计算从下组煤顶板开始。将岩梁的极限挠度与自由空间联系起来，通过两者的关系即可判断裂隙高度发育的位置；充分考虑了中间岩层的影响，在多煤层下组煤开采条件下，使结果更加准确。

主权项

一种多煤层开采下组煤顶板裂隙发育高度计算方法，其特征在于，包括步骤：A、对于多煤层开采上组煤开采阶段，煤层开采后在采空区会形成一个自由空间，对于多煤层开采下组煤开采阶段，由于上组煤已开采，顶板上方存在采空区，从下组煤煤层开始向上逐层计算，则自由空间高度为：式中：ln为计算到第n层岩层时的自由空间总高度，m；M下为下组煤煤层采高，m；M上为上组煤煤层采高，m；hi为相应岩层的厚度，m；z为中间岩层总层数；ki为相应岩层的残余碎胀系数；B、顶板裂隙发育过程及高度的计算，首先通过计算各岩层初次破断时工作面推进的距离，结合岩层极限破断距时的挠度值，通过对比公式(1)计算出的岩层的自由空间高度值得出裂隙的发育高度，其中，岩层挠度计算中将岩层视为固支梁，则其最大挠度为：ωn=5qnln4384EnIn---(2)]]>其中，将岩层截面视为矩形，则惯性矩In为：In=an2hn12---(3)]]>式中：ωn为第n层岩层可达到的最大挠度，m；qn为第n层岩层的均布载荷，kN/m；ln为第n层岩层的破断距，m；En为第n层岩层的弹性模量，kPa；In为第n层岩层的惯性矩，m4；an为第n层岩层截面的宽度，m；hn为第n层岩层的厚度，m；C、对比岩层的最大挠度和其下部自由空间，若有ωn≥ln，即第n层岩层的最大挠度大于等于其下部自由空间高度，则由于自由空间的限制岩层不会破坏，故裂隙带发育至n‑1不再发育，裂隙发育至此不再向上发展；D、对于下组煤开采，裂隙计算从下组煤顶板开始，当n的取值在中间岩层内时，若有：则裂隙高度H为：H=Σi=1n-1hin<z+1---(4)]]>当n的取值超过中间岩层厚度时，若有：则裂隙高度H为：H=Σi=1n-1hin>z+1---(5)]]>式中：hi为相应岩层的厚度，m；H为裂隙发育高度，m。