【技术实现步骤摘要】
一种冲击地压危险性判别方法
本专利技术涉及一种冲击地压危险性判别方法，适用于存在冲击地压威胁的生产矿井，在生产过程中通过计算分析关键层挠度和煤层采厚、碎胀系数及关键层积聚能量之间的关系，提前判别发生冲击地压事件的危险性。
技术介绍
随着我国煤矿开采规划战略西移，煤矿开采深度逐渐增大，面临的冲击地压威胁程度也显著增强。煤矿井下冲击地压成为矿井安全生产面临的重大隐患之一，国内专家学者创立了“三因素”机理、强度弱化减冲机理、应力控制理论、冲击启动理论和扰动响应失稳理论等来解释冲击地压的发生机理，取得了一系列丰硕的研究成果。在冲击地压防治方法措施方面也去得了较大进展，但当前尚未有方法可以从根本上解决冲击地压问题，煤矿生产中冲击地压的提前预警判别等技术还有待进一步研究。
技术实现思路
本专利技术目的在于提供一种冲击地压危险性判别方法，依据关键层挠度和煤层采厚、碎胀系数及关键层积聚能量之间的关系，对煤层开采可能发生冲击地压的危险性进行预测，用以指导井下冲击地压防治工作，保障矿井安全生产。为达到上述目的，本专利...
【技术保护点】
1.一种冲击地压危险性判别方法，其特征在于，包括以下步骤：/n1)取钻孔岩芯进行岩石力学性质测试，获取关键层岩石抗拉强度、弹性模量以及煤层顶板岩石碎胀系数；/n2)计算关键层在上覆荷载作用下产生的挠度；/n计算关键层发生破断时的挠度上限；/n计算关键层发生破断时的挠度下限；/n3)建立基于关键层挠度的冲击地压危险性判别模型，对冲击地压危险性进行判别。/n
【技术特征摘要】
1.一种冲击地压危险性判别方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)取钻孔岩芯进行岩石力学性质测试，获取关键层岩石抗拉强度、弹性模量以及煤层顶板岩石碎胀系数；
2)计算关键层在上覆荷载作用下产生的挠度；
计算关键层发生破断时的挠度上限；
计算关键层发生破断时的挠度下限；
3)建立基于关键层挠度的冲击地压危险性判别模型，对冲击地压危险性进行判别。
2.根据权利要求1所述的一种冲击地压危险性判别方法，其特征在于，步骤2)中，计算关键层在上覆荷载作用下产生的挠度的具体实现方法如下：
201)判定关键层位置；
从老顶岩层开始，计算第n层岩层对第1层岩层的载荷，计算公式如下；
式中：q1|n——第n层对第1层载荷，kN；
E1——第1层弹性模量，MPa；
h1、hi——第1层及i层厚度，m；
γi——第i层岩石容重，kN/m3；
如果第n层对第1层载荷小于第n-1层对第1层载荷，即：
刚度条件：q1|n<q1|n-1；
则第n层为关键层，否则继续计算n+1层对第n层的载荷；
202)计算煤层老顶跨落距；
在工作面推进的不同阶段，老顶破断前的边界支撑形式不同，按照一边为采空区简支另外三边固支的支撑方式计算，则有老顶跨落距：
式中：a——老顶跨落距；
λ——工作面推进距离与工作面长度之比；
h——老顶厚度；
δs——老顶抗拉强度；
μ—为泊松比；
203)计算关键层跨落距；
按照生产实际中观测到的数据，岩层垮落角为60°，据此计算出关键层的跨落距，即岩层悬伸长度La；
式中：hc-煤层顶板到关键层之间的距离，m；
204)依据201)计算关键层所承受的静荷载q；
关键层所承受的静荷载为关键层本身的重力加上关键层到其上部下一个硬岩层之间岩体的重力；
205)计算关键层在上覆荷载作用下产生的挠度；
将关键层所承受的静荷载q带入挠度计算公式，得到关键层发生破断时的挠度：
式中：C—挠度系数；
q—岩层所受荷载；
l—取采动空间岩层的长宽尺寸中较小者；
E—弹性模量；
h'—关键层厚度；
μ—为泊松比。
3.根据权利要求2所述的一种冲击地压危险性判别方法，其特征在于，步骤2)中，计算关键层发生破断时的挠度上限的具体实现方法如下：
301)计算关键层底部与跨落岩层顶部之间的间距；
直接顶岩层垮落厚度为∑h，考虑其影响碎胀系数KP后，则垮落后堆砌的高度为KP·∑h，它与老顶之间可能留下的残余空间高度为：
Δ＝∑h+Mc-KP·∑h＝Mc-∑h(Kp-1)
式中：∑h—直接顶厚度；
Mc—采高；
KP—岩石碎胀系数，取1.1～1.4；
302)联合步骤205)和步骤301)公式，计算关键层底部与跨落岩层顶部之间的间距和挠度相...
【专利技术属性】
技术研发人员：丁湘，闫鑫，张坤，蒲治国，黄海鱼，李哲，刘溪，贺晓浪，段东伟，柯贤敏，谢朋，纪卓辰，王禹迪，
申请(专利权)人：中煤能源研究院有限责任公司，
类型：发明
国别省市：陕西;61
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