The invention discloses a theoretical prediction method for the development height of water-conducting fracture zone in the mining of Jurassic coal seam based on the structural characteristics of overburden rock, belonging to the field of preventing and controlling mine water inrush. The method includes: S1. Fine detection of the geological conditions of Jurassic coal seam, acquisition of the structural characteristics of overburden rock and its physical and mechanical parameters; S2. The deflection function and free space height function of overlying slab strata are constructed according to the structural characteristics of overlying strata and the mining practice of large-scale strike longwall face in Western China. The height of development is judged. The method of the invention has clear basis, simple and feasible implementation, can effectively improve the prediction accuracy of the development height of the water conducting fracture zone in the mining of the Jurassic coal seam in Western China, and provides a theoretical reference for the decision-making of mine water control.
【技术实现步骤摘要】
一种导水裂缝带发育高度预计方法
本专利技术涉及防治矿井突水领域,尤其涉及一种基于覆岩结构特征的侏罗系煤层开采导水裂缝带发育高度理论预计方法。
技术介绍
我国煤炭资源开采重心已逐步转移到西北部生态环境脆弱的干旱半干旱地区。随着西北煤炭开采规模的不断扩大,开采对水资源的破坏和影响,产生井下突水灾害及其诱发的地表生态环境问题,已严重影响区域经济可持续发展甚至社会稳定。因此,准确预计导水裂缝带发育高度,对西北部侏罗系煤层安全开采和生态环境保护意义重大。目前煤层开采导水裂缝带发育高度预计,实际工程中主要采用《煤矿防治水规定》、《建筑物、水体、铁路及主要井巷煤柱留设与压煤开采规程》等基于东部石炭-二叠开采实测值总结的经验计算公式;也有采用现场实测、数值或物理模拟等方法综合研究确定。尽管导水裂缝带发育规律研究取得了多方面的进展,但至今尚缺乏基于侏罗系煤层覆岩结构特征的导水裂缝带高度预测理论。由于侏罗系煤层和石炭-二叠系煤层的开采裂采比即导水裂缝带高度与煤层厚度之比存在明显差异,因此规程中的经验公式在侏罗系煤层开采中的不适用性,不能按规程中的方法确定导水裂缝带高度,所以,针对西北侏罗系煤层开采导致的导水裂缝带发育高度进行理论预计,目前还缺乏适宜性研究;由此可见,现有技术有待于进一步改进和提高。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种导水裂缝带发育高度预计方法,旨在有效提高中国西部侏罗系煤层开采导水裂缝带发育高度的预测精度,为矿井防治水决策提供理论参考依据。本专利技术所采用的技术方案为:本专利技术提供了一种导水裂缝带发育高度预计方法,包括以下步骤,S1.对侏罗系煤层地质条件 ...
【技术保护点】
1.一种导水裂缝带发育高度预计方法,其特征在于,包括以下步骤,S1.对侏罗系煤层地质条件进行精细探测,获取覆岩岩层结构特征及覆岩岩层结构的相关物理力学参数;S2.基于覆岩结构特征,构建上覆板状岩层挠度函数和自由空间高度函数;S3.将覆岩结构特征相关参数代入上覆板状岩层挠度函数和自由空间高度函数,计算各上覆岩岩层的极限挠度和相对应板状岩层下部自由空间高度;S4.进行导水裂缝带发育高度判断。
【技术特征摘要】
1.一种导水裂缝带发育高度预计方法,其特征在于,包括以下步骤,S1.对侏罗系煤层地质条件进行精细探测,获取覆岩岩层结构特征及覆岩岩层结构的相关物理力学参数;S2.基于覆岩结构特征,构建上覆板状岩层挠度函数和自由空间高度函数;S3.将覆岩结构特征相关参数代入上覆板状岩层挠度函数和自由空间高度函数,计算各上覆岩岩层的极限挠度和相对应板状岩层下部自由空间高度;S4.进行导水裂缝带发育高度判断。2.如权利要求1所述的导水裂缝带发育高度预计方法,其特征在于,在步骤S1中,所述获取覆岩岩层结构特征过程为:通过野外观测对比西部侏罗系煤层与东部石炭-二叠系煤层覆岩结构差异性。3.如权利要求1所述的导水裂缝带发育高度预计方法,其特征在于,在步骤S1中,所述覆岩结构特征相关物理力学参数,包括上覆板状岩层厚度h、上覆板状岩层埋藏深度H、上覆板状岩层泊松比μ、上覆板状岩层走向长度a、上覆板状岩层走向宽度b、上覆板状岩层容重γ、上覆板状岩层拉应力σt、上覆板状岩层煤层采高M、上覆板状岩层碎胀系数k。4.根据权利要求3所述的导水裂缝带发育高度预计方法,其特征在于,上覆板状岩层厚度h、埋藏深度H和煤层采高M主要通过钻孔取芯编录获取;上覆板状岩层泊松比μ、上覆板状岩层容重γ、上覆板状岩层拉应力σt和上覆板状岩层碎胀系数k通过钻孔获得的岩芯做室内试验获得;上覆板状岩层走向长度a和宽度b通过采煤工作面应力降低区走向长度和宽度确定。5.如权利要求1所述的导水裂缝带发育高度预计方法,其特征在于,在步骤S2中,采空区上覆板状岩层第l层挠度函数计算公式如下:式中:ωl为上覆板状岩层第l层挠度,al为上覆板状岩层第l层走向长度,m;bl为上覆板状岩层第l层走向宽度,m;γl为上覆板状岩层第l层容重,kN/m3;Hl为上覆板状岩层第l层埋藏深度,m;Dl为上覆板状岩层第l层弯曲刚度,hl为上覆板状岩层第l层厚度,m;μl为上覆板状岩层第l层泊松比;El为上覆板状岩层第l层弹性模量,MPa。6.如权利要求1所述的导水裂缝带发育高度预计方法,其特征在于,在步骤S2中,所述板状岩层的挠度函数达到最大值并不代表岩层破断,需进一步计算板状岩层层的极限挠度。7.如权利要求6所述的导水裂缝带发育高度预计方法,其特征在于:所述板状岩层层极限挠度的计算方法如下:设第j层板状岩层极限尺寸为[aj]max和[bj]max,极限尺寸[aj]max、[bj]max取...
【专利技术属性】
技术研发人员:李文平,刘士亮,王启庆,杨志,胡彦博,
申请(专利权)人:中国矿业大学,
类型:发明
国别省市:江苏,32
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。