[发明专利]面接触块体梁结构的复合残采区上行开采可行性判定方法

摘要

本发明属于煤炭开采领域，提出了复合残采区上行开采可行性的定量判定方法，包括以下步骤：S1判断上部残煤位置，若位于下煤层开采的冒落带之上则进行步骤S2，否则判定为不可开采；S2通过钻探得到残煤开采区域的岩层组成、岩层结构及岩层物理力学参数；S3确定形成底板面接触块体梁半拱岩层结构的控制岩层的位置；S4计算控制岩层破断距和支承压力在经过传播衰减之后作用于底板面接触块体梁半拱岩层结构的扰动载荷；S5分析扰动载荷作用下底板面接触块体梁半拱结构是否发生滑落失稳，若不发生滑落失稳，可以进行开采。本发明提高了可采性判定准确度以及开采安全性，适用于控制岩层坚硬且裂隙发育，形成面接触块体梁半拱岩层结构的情况。

主权项

一种面接触块体梁结构的复合残采区上行开采可行性判定方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、根据矿井地质资料和开采资料，通过下煤层采高及其与上部残煤之间的层间距关系初步判断上部残煤位置，若上部残煤位置位于下煤层开采的冒落带之上则进行步骤S2，否则直接判定为不可开采；S2、通过钻探的方法，得到残煤开采区域顶底板岩层的岩层组成、岩层结构及岩层物理力学参数情况；S3、根据残采区原下部煤层开采工作面的矿压观测资料和岩层组成、岩层结构及第i岩层的厚度hi、容重γi、弹性模量Ei，利用组合梁理论和层间岩层控制层的判定公式，判定可以形成底板面接触块体梁半拱岩层结构的控制岩层的位置；S4、计算控制岩层破断距lk，即待采残煤底板面接触块体梁半拱岩层结构的长度；计算支承压力在经过传播衰减之后作用于底板面接触块体梁半拱岩层结构上的扰动载荷qa的值；S5、对扰动载荷作用下，复合残采区上行开采底板面接触块体梁半拱岩层结构是否发生滑落失稳进行分析判定，判定条件为：tanφ≥1ηefkF+qklk(1+dfj)cos(α+β)[1+fktan(α+β)]·(LT-nlkcosα)F-qklk(dfj+(n-1))cos(α+β)tan(α+β)·(LT-nlkcosα);]]>式中，表示岩层的实际摩擦系数，j表示扰动载荷长度b的分布系数，j＝b/lk；ηe表示综合环境影响因子，取值通过室内实验室实验获得；qk表示原作用于底板面接触块体梁半拱岩层结构上的载荷；df为载荷系数，df＝qa/qk，其中qa表示支承压力在经过传播衰减之后作用于底板面接触块体梁半拱岩层结构上的扰动载荷；α表示块体破断角的余角；β表示块体偏转角；n表示结构块体总数；LT表示底板面接触块体梁半拱岩层结构承受的水平推力的力臂长度，fk表示关键接触面的摩擦系数的参数；F＝M1‑nqklk2cosα·((n‑1)+dfj)[cos(α+β)+fk sin(α+β)]，M1表示载荷qk与qa的力矩之和；若满足上述判定条件，则判定底板面接触块体梁半拱岩层结构不会发生面接触块体梁结构滑落失稳，可以进行开采，若不满足，则判定底板面接触块体梁半拱岩层结构会发生面接触块体梁结构滑落失稳，不能进行开采。