[发明专利]一种动扰动加卸载的刀柱残采区上行开采可行性判定方法

摘要

本发明公开了一种动扰动加卸载的刀柱残采区上行开采可行性判定方法，属于煤炭开采技术领域。首先查明刀柱残采区和遗留煤层的分布位置，获取层间岩层的岩层组成、结构及物理力学参数情况，并对层间岩层由下至上统一划分和编号；然后确定控制岩层的位置，分别计算支承压力在经过传播衰减之后作用于刀柱残采区遗留煤柱和控制岩层上的扰动载荷大小；最后考虑动扰动加卸载的作用，分析刀柱残采区遗留煤柱及控制岩层的稳定性，得出刀柱残采区上行开采可行性判定结果。本发明避免经验性方法误差较大的情况，为刀柱残采区上行残煤安全开采提供理论依据，提高刀柱残采区上部煤炭资源的回收率，有效延长矿井的服务年限。

主权项

1.一种动扰动加卸载的刀柱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，查明刀柱残采区和遗留煤层的分布位置，绘制刀柱残采区与遗留煤层分布形态图，并确定矿井工况属于动扰动加卸载类型；S2、确定层间岩层的岩层组成、结构及物理力学参数情况，并对层间岩层由下至上统一划分和编号；S3、根据矿压观测资料和岩层组成、岩层结构及第i岩层的厚度h_i、容重γ_i、弹性模量E_i，判定控制岩层的位置；S4、分别计算遗留煤层开采时产生的支承压力在经过传递衰减之后作用于刀柱残采区遗留煤柱上的扰动载荷和作用于控制岩层上的扰动载荷S5、通过公式计算出动扰动加卸载作用下刀柱残采区遗留煤柱所受的竖向应力最大值σ_m，max，其中，q_m1表示因刀柱残采区上覆岩层自重而形成的均布载荷；q_m2表示因层间岩层自重形成的均布载荷；l_x表示层间岩层悬空跨度；b_m表示刀柱残采区遗留煤柱宽度；l₁表示扰动载荷的作用宽度；然后用伺服压力机测量等比例缩小的煤柱的竖向临界破坏压应力σ_m,c，比较σ_m,max与σ_m,c的数值大小，若σ_m,max≥σ_m,c，则煤柱失稳，判定刀柱残采区上部遗留煤层不可采；若σ_m,max＜σ_m,c，则煤柱稳定，继续进行步骤S6；S6、通过公式计算出动扰动加卸载作用下控制岩层所受最大拉应力σ_k,max的值，其中，q_k1表示因控制岩层上覆岩层自重而形成的均布载荷，包括控制岩层自重；q_k2表示层间岩层作用在控制岩层上的等效载荷，包括控制岩层自重；l₂表示扰动载荷的作用宽度；k表示控制岩层的编号，n表示层间岩层的层数，表示从控制岩层到遗留煤层的高度；然后确定控制岩层抗拉强度σ_k,t的值，比较σ_k,max与σ_k,t的数值大小，若σ_k,max≥σ_k,t，则控制岩层失稳，判定刀柱残采区上部遗留煤层不可采；若σ_k,max＜σ_k,t，则控制岩层保持稳定，判定为可采。