一种充填开采效果评价的分析计算方法技术

本发明专利技术属于煤炭开采技术领域，涉及充填开采效果评价的分析计算方法。选取煤层充填开采稳定后顶板岩层的下降高度、地表的下降高度、顶板岩层下降带的平面面积和地表下降带的平面面积四个影响因素作为充填开采效果评价的评价指标。本发明专利技术能够准确分析充填开采后对地面的影响，为充填开采的安全提供科学的依据，适于广泛推广应用。

An analytical method for evaluating the effect of backfill mining

The invention belongs to the coal mining technology field, and relates to the analysis and calculation method for the evaluation of the filling mining effect. Four influencing factors, i.e. the descending height of roof strata, the descending height of ground surface, the plane area of the descending zone of roof strata and the plane area of the descending zone of ground surface, are selected as the evaluation indexes of filling mining effect. The invention can accurately analyze the influence of filling mining on the ground, provide scientific basis for the safety of filling mining, and is suitable for wide application.

【技术实现步骤摘要】
一种充填开采效果评价的分析计算方法
本专利技术属于煤炭开采
，涉及充填开采效果评价的分析计算方法。
技术介绍
我国煤炭资源探明剩余可采储量为1842亿吨，其中“三下”压煤约140亿吨，东部矿区“三下”压煤量已普遍超出可采储量的50%，尤其是存在大量稀缺煤种资源无法采出。充填开采就是随着采煤工作面的推进，向采空区送入矸石、沙石、膏体等充填材料，并在充填体保护下进行采煤的技术。充填开采可以将大量“三下”压煤安全高效地采出来，提高资源回收率，延长矿井服务年限，对于促进煤炭工业可持续发展具有重要意义。目前充填开采矿山压力与岩层移动理论研究不足，充填开采效果的评价往往仅根据经验确定，缺少相应的科学方法的指导。
技术实现思路
本专利技术针对目前充填开采矿山缺少科学方法指导的问题提出一种新型的充填开采效果评价的分析计算方法。为了达到上述目的，本专利技术是采用下述的技术方案实现的：一种充填开采效果评价的分析计算方法，分析计算步骤如下：1）选取煤层充填开采稳定后顶板岩层的下降高度、地表的下降高度、顶板岩层下降带的平面面积和地表下降带的平面面积四个影响因素作为充填开采效果评价的评价指标；2）根据煤层充填开采稳定后的现场实测、钻探、物探或微地震监测资料，确定顶板岩层的下降高度h顶、地表的下降高度h地、顶板岩层下降高度为h顶时的平面面积m顶和地表的下降高度为h地时的平面面积m地；3）分别构建顶板岩层的下降高度隶属函数α、地表的下降高度隶属函数β、顶板岩层下降带的平面面积隶属函数γ和地表下降带的平面面积隶属函数θ如下所示:顶板岩层的下降高度隶属函数：式中：α为顶板岩层的下降高度隶属度；h顶为下降高度，单位：m；H为开采厚度，单位：m；地表的下降高度隶属函数：式中：β为地表的下降高度隶属度；h地为地表的下降高度，单位：m；H为开采厚度，单位：m；顶板岩层下降带的平面面积隶属函数：式中：γ为顶板岩层下降带的平面面积隶属度；m顶为下降高度为h顶时的平面面积，单位：m2；M为采空区的平面面积，单位：m2；地表下降带的平面面积隶属函数：式中：θ为地表下降的平面面积隶属度；m地为地表下降高度为h地时的平面面积，m2；M为采空区的平面面积，m2；为综合评价充填开采的效果，对α、β、γ和θ进行叠加计算：，式中：η为充填开采效果评价总隶属度；b为α的权重；c为β的权重,d为γ的权重；e为θ的权重。b、c、d和e根据以往的研究成果和矿井的实际地质情况直接进行选取，进行多次叠加试算，综合分析后确定；4）综合分析选定各个权重后，计算得出充填开采效果评价总隶属度η；5）以充填开采效果评价总隶属度η的大小来评价充填开采的效果，η值越大，充填开采效果越好；6）建立充填开采效果评价的分析计算模型。该方法中的数据是通过实际数据定量计算出结果来加以分析；整个计算过程需要首先计算分项的结果，然后结合各分项结果对应的不同权重，两者相乘计算出总结果，根据总结果进行分析；即本实施例通过选取关键指标并赋予相应权重，定量直观的进行分析、计算和评价，分项结果在整个计算过程中所起到的作用大小利用权重的方式进行了划分，通过本实施例的计算方法可以定量的表示出充填开采效果的优劣，计算结果可信度高，可参照性强，因此本专利技术的计算方法具有广泛的应用和推广价值。与现有技术相比本专利技术的优点和积极效果在于：本专利技术充填开采效果评价的分析计算方法，从井下和地面两个空间上评价了充填开采的效果，能够准确分析充填开采后对地面的影响，为充填开采的安全提供科学的依据，适于广泛推广应用。具体实施方式为了能够更清楚地理解本专利技术的上述目的、特征和优点，下面结合具体实施例对本专利技术做进一步说明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请的实施例及实施例中的特征可以相互组合。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本专利技术，但是，本专利技术还可以采用不同于在此描述的其他方式来实施，因此，本专利技术并不限于下面公开说明书的具体实施例的限制。实施例1，本实施例提供一种充填开采效果评价的分析计算方法的具体算步骤，如下所示：1）由于煤层开采完成并充填后，充填区域的岩层、地表都会存在一定程度的下降，因此为了综合评估充填区域的充填效果，本实施例选取煤层充填开采稳定后顶板岩层的下降高度、地表的下降高度、顶板岩层下降带的平面面积和地表下降带的平面面积四个影响因素作为充填开采效果评价的评价指标；2）根据煤层充填开采稳定后的现场实测、钻探、物探或微地震监测资料，确定顶板岩层的下降高度h顶、地表的下降高度h地、顶板岩层下降高度为h顶时的平面面积m顶和地表的下降高度为h地时的平面面积m地；3）分别构建顶板岩层的下降高度隶属函数α、地表的下降高度隶属函数β、顶板岩层下降带的平面面积隶属函数γ和地表下降带的平面面积隶属函数θ如下所示:顶板岩层的下降高度隶属函数：式中：α为顶板岩层的下降高度隶属度；h顶为下降高度，单位：m；H为开采厚度，单位：m；地表的下降高度隶属函数：式中：β为地表的下降高度隶属度；h地为地表的下降高度，单位：m；H为开采厚度，单位：m；顶板岩层下降带的平面面积隶属函数：式中：γ为顶板岩层下降带的平面面积隶属度；m顶为下降高度为h顶时的平面面积，单位：m2；M为采空区的平面面积，单位：m2；地表下降带的平面面积隶属函数：式中：θ为地表下降的平面面积隶属度；m地为地表下降高度为h地时的平面面积，m2；M为采空区的平面面积，m2；为综合评价充填开采的效果，对α、β、γ和θ进行叠加计算：，式中：η为充填开采效果评价总隶属度；b为α的权重；c为β的权重,d为γ的权重；e为θ的权重。b、c、d和e根据以往的研究成果和矿井的实际地质情况直接进行选取，进行多次叠加试算，综合分析后确定；4）综合分析选定各个权重后，计算得出充填开采效果评价总隶属度η；5）以充填开采效果评价总隶属度η的大小来评价充填开采的效果，η值越大，充填开采效果越好；6）建立充填开采效果评价的分析计算模型。本实施例方法中的数据是通过实际数据定量计算出结果来加以分析；整个计算过程需要首先计算分项的结果，然后结合各分项结果对应的不同权重，两者相乘计算出总结果，根据总结果进行分析；即本实施例通过选取关键指标并赋予相应权重，定量直观的进行分析、计算和评价，分项结果在整个计算过程中所起到的作用大小利用权重的方式进行了划分，通过本实施例的计算方法可以定量的表示出充填开采效果的优劣，计算结果可信度高，可参照性强，因此本专利技术的计算方法具有广泛的应用和推广价值。本实施例的分析计算方法从井下和地面两个空间上评价了充填开采的效果，能够准确分析充填开采后对地面的影响，为充填开采的安全提供科学的依据，适于广泛推广应用。以上所述，仅是本专利技术的较佳实施例而已，并非是对本专利技术作其它形式的限制，任何熟悉本专业的技术人员可能利用上述揭示的
技术实现思路
加以变更或改型为等同变化的等效实施例应用于其它领域，但是凡是未脱离本专利技术技术方案内容，依据本专利技术的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与改型，仍属于本专利技术技术方案的保护范围。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种充填开采效果评价的分析计算方法，其特征在于：所述分析计算的步骤如下：1）选取煤层充填开采稳定后顶板岩层的下降高度、地表的下降高度、顶板岩层下降带的平面面积和地表下降带的平面面积四个影响因素作为充填开采效果评价的评价指标；2）根据煤层充填开采稳定后的现场实测、钻探、物探或微地震监测资料，确定顶板岩层的下降高度h顶、地表的下降高度h地、顶板岩层下降高度为h顶时的平面面积m顶和地表的下降高度为h地时的平面面积m地；3）分别构建顶板岩层的下降高度隶属函数α、地表的下降高度隶属函数β、顶板岩层下降带的平面面积隶属函数γ和地表下降带的平面面积隶属函数θ如下所示:顶板岩层的下降高度隶属函数：

【技术特征摘要】
1.一种充填开采效果评价的分析计算方法，其特征在于：所述分析计算的步骤如下：1）选取煤层充填开采稳定后顶板岩层的下降高度、地表的下降高度、顶板岩层下降带的平面面积和地表下降带的平面面积四个影响因素作为充填开采效果评价的评价指标；2）根据煤层充填开采稳定后的现场实测、钻探、物探或微地震监测资料，确定顶板岩层的下降高度h顶、地表的下降高度h地、顶板岩层下降高度为h顶时的平面面积m顶和地表的下降高度为h地时的平面面积m地；3）分别构建顶板岩层的下降高度隶属函数α、地表的下降高度隶属函数β、顶板岩层下降带的平面面积隶属函数γ和地表下降带的平面面积隶属函数θ如下所示:顶板岩层的下降高度隶属函数：式中：α为顶板岩层的下降高度隶属度；h顶为下降高度，单位：m；H为开采厚度，单位：m；地表的下降高度隶属函数：式中：β为地表的下降高度隶属度；h地为地表的下降高度，单位：...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱志强，李伟，张辉，宋国忠，安昌辉，谭花文，郭宝德，
申请(专利权)人：煤炭工业济南设计研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：山东,37