[发明专利]一种基于裂隙演化的沿空掘巷窄煤柱合理宽度确定方法

摘要

本发明公开了一种基于裂隙演化的沿空掘巷窄煤柱合理宽度确定方法，包括现场观测巷道变形和煤柱裂隙分布特征，构建UDEC‑Trigon数值模型匹配现场情况确定模型参数，反演不同煤柱宽度内部裂隙的演化规律，基于裂隙演化贯通确定合理煤柱宽度，最后提出高预应力锚杆锚索技术控制煤柱稳定五个步骤。本发明采用损伤因子对裂隙演化贯通进行量化评定，最终确定最佳的沿空掘巷窄煤柱合理宽度，可确保煤柱在服务期间内部裂隙不贯通，在稳定承载的同时可有效隔离采空区瓦斯。

主权项

1.一种基于裂隙演化的沿空掘巷窄煤柱合理宽度确定方法，其特征在于，包括以下步骤：S1，现场观测巷道变形和煤柱裂隙分布特征：在沿空掘巷过程中紧跟掘进工作面采用布置巷道表面位移观测站，测量并记录巷道顶底板移近量和两帮移近量，观测的周期为每天一次；巷道掘出以后在窄煤柱内探测裂隙分布特征，钻孔深度要小于煤柱宽度1m；S2，构建UDEC‑Trigon数值模型匹配现场情况确定模型参数：利用UDEC离散元软件中的Trigon三角块体模块建立数值模型，模型中的岩层分布、巷道布置和开挖顺序与现场地质条件和生产情况相一致；模拟沿空掘巷巷道开挖后，监测巷道的顶底板变形量、两帮移近量和煤柱内裂隙演化特征，采用试错的方法调整模型参数进行迭代计算，使模拟结果与步骤S1中记录的现场观测数据相匹配，由此确定合理的模型参数；S3，反演不同煤柱宽度内部裂隙的演化规律：利用步骤S2建立的数值模型和确定的参数，研究不同煤柱宽度下沿空掘巷时煤柱内部的裂隙演化特征和分布规律；记录掘巷过程中煤柱内部剪切裂隙和张拉裂隙的演化规律，并采用损伤因子对裂隙演化贯通进行量化评定，由此确定不同宽度煤柱的损伤程度；S4，基于裂隙演化贯通确定合理煤柱宽度：对比分析不同宽度煤柱内裂隙的数量、裂隙的种类、裂隙分布特征、裂隙的贯通情况和煤柱的损伤程度，煤柱的损伤程度利用损伤因子D来评价，提出损伤因子D＝35％作为损伤程度的评价指标，确定低损伤区宽度，据此确定合理的煤柱宽度；S5，提出高预应力锚杆锚索技术控制煤柱稳定：基于步骤S4确定的煤柱宽度和相应的裂隙演化规律，提出相对应的高预应力锚杆锚索技术控制技术。