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技术

本发明专利技术属于煤炭开采领域，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。本发明专利技术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。

Feasibility determination method for upper mining of composite residual mining area with surface contact block beam structure

The invention belongs to the field of coal mining, put forward a quantitative method to judge the feasibility on the upward mining of composite residual mining area, which comprises the following steps: S1 determine the upper residual coal position, if located in the lower coal seam mining caving zone on the step S2, otherwise the decision is not recoverable; S2 composition, residual coal mining area of the rock strata the structure and physical and mechanical parameters of rock drilling by S3; determine the contact block beam semi arch rock strata control structure formed by a bottom face position; S4 control calculation of rock breaking distance and bearing pressure after propagation attenuation after acting on the bottom surface contact block beam semi arch load disturbance rock structure; S5 analysis of load disturbance the bottom surface of the contact block beam semi arch structure is sliding instability, if sliding instability, can be mined. The invention improves the accuracy and the safety of mining, and is suitable for controlling the hard and fractured rock formations, forming the surface contact block beam and semi arch stratum structure.

【技术实现步骤摘要】
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
本专利技术属于煤炭开采领域，具体涉及一种基于扰动载荷下面接触块体梁结构滑落失稳为判据的复合残采区上行开采可行性的定量判定方法。
技术介绍
残煤复采是涉及煤炭开发方向甚至国家能源安全的一个重大问题。煤层群为特征的残煤储量占全部储量的45％，残采区上行开采是残煤复采的重要内容。当前，残采区上行开采的可行性研究及判定方法主要借鉴煤层群上行开采的比值判别法、数理统计法、“三带”判别法、围岩平衡法。比值判别法的判定标准是采动影响倍数，反映层间距与下煤层采厚两个参数，该方法在国内外都有广泛应用，但是采动影响倍数的范围为6-20，差别很大。数理统计法研究了现有开采实例，认为上、下煤层的采高与层间距满足如下关系即可进行上行开采。计算公式如下：H＞1.14M2+4.14+M“三带”判别法考虑了冒落带岩石的碎胀性，基于工程类比的“三带法”中，其统计公式的适用条件为采厚小于3m的坚硬、中硬、软岩顶板条件。前苏联和波兰的学者也得出了考虑碎胀系数和下煤层厚度的上行开采可行性判定公式。围岩平衡法进一步考虑了平衡岩层的厚度，认为平衡围岩之上的煤层即可进行上行开采本文档来自技高网...

【技术保护点】
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，...

【技术特征摘要】
1.一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：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...

【专利技术属性】
技术研发人员：张玉江，冯国瑞，戚庭野，闫勇敢，章敏，杜献杰，郭军，白锦文，杨创前，康立勋，
申请(专利权)人：太原理工大学，
类型：发明
国别省市：山西,14