[发明专利]一种浅埋煤层大采高综采工作面煤壁片帮的判别方法

摘要

本发明公开了一种浅埋煤层大采高综采工作面煤壁片帮的判别方法。该方法包括：建立浅埋煤层大采高综采工作面“支架‑煤壁‑顶板”结构模型；建立老顶关键层周期性破断力学模型，确定老顶关键层岩梁拉破断的判别条件；当老顶关键层出现超前拉破断时，建立等效直接顶弹性基础梁力学模型，确定等效直接顶岩层拉破断判别式；当等效直接顶出现超前拉破断时，确定浅埋煤层大采高工作面煤壁片帮条件。将浅埋煤层大采高工作面煤壁片帮与顶板活动及支架控制有机结合，全面准确反映了煤壁的受力状态，揭示浅埋煤层大采高工作面煤壁片帮机理，确定煤壁片帮的判别条件，为控制煤壁稳定和进行安全开采提供了科学依据。

主权项

1.一种浅埋煤层大采高综采工作面煤壁片帮的判别方法，其特征在于，包括：基于浅埋煤层大采高工作面等效直接顶和老顶关键层台阶岩梁结构，建立浅埋煤层大采高综采工作面“支架‑煤壁‑顶板”结构模型；根据浅埋煤层大采高综采工作面“支架‑煤壁‑顶板”结构模型，结合浅埋煤层大采高工作面顶板关键层发生周期破断的阶段，建立老顶关键层周期性破断力学模型；根据老顶关键层周期性破断力学模型，通过公式(1)，确定老顶关键层岩梁拉破断的判别条件；根据老顶关键层岩梁拉破断的判别条件，当老顶关键层出现超前拉破断时，根据浅埋煤层大采高综采工作面“支架‑煤壁‑顶板”结构模型，结合浅埋煤层大采高工作面顶板关键层发生周期破断的阶段，建立等效直接顶弹性基础梁力学模型；根据等效直接顶弹性基础梁力学模型，通过公式(2)，确定等效直接顶岩层拉破断判别式；根据等效直接顶岩层拉破断判别式，当等效直接顶出现超前拉破断时，通过公式(3)，确定浅埋煤层大采高工作面煤壁片帮条件；所述公式(1)，如下所述：式(1)中，L为老顶关键层岩梁悬伸长度；x为老顶关键层超前煤壁破断距离；h为老顶关键层的厚度；σ_t为老顶关键层抗拉强度；k为等效直接顶和煤层弹性地基系数，E为老顶关键层岩梁弹性模量，I为老顶关键层岩梁惯性矩；所述公式(2)，如下所述：式(2)中，M0为煤壁处x＝0的直接顶岩梁弯矩；Q0为煤壁处x＝0的直接顶岩梁剪力；σt'为等效直接顶岩层的单轴抗拉强度为；x'等效直接顶超前煤壁破断距离；所述公式(3)，如下所述：p≥pm式(3)中，p为煤壁处的顶板载荷且其中，k_m为煤层弹性地基系数且E_m为煤层弹性模量，E₁为等效直接顶弹性模量，I₁为等效直接顶惯性矩且I₁＝∑h³/12；p_m为煤壁残余强度且其中，Im为煤条截面中心轴惯性矩；Eem为受损煤体的弹性模量。