一种确定关键块裂隙最佳胶结时间的再生顶板控制方法技术

本发明专利技术公开了一种确定关键块裂隙最佳胶结时间的再生顶板控制方法，采用先对所需控制的再生顶板及巷道进行多个物理参数的测量及计算；然后利用FLAC 3D模拟软件建立模拟巷道掘进面，根据模拟结果获得关键块位置以及应力集中分布情况；然后制作多个结构相同的关键块样，分别注入多种再生顶板胶结材料以及不同的胶结材料体积分数，并依次进行力学相似实验，确定最佳的胶结材料与胶结材料体积分数；进而得出注入胶结材料的初步时刻，对再生顶板关键块进行注浆，并实时检测再生顶板关键块的受力及变形情况，对关键孔隙率与时间的函数关系进行修正，最终获得修正后注入胶结材料的最佳时刻。因此能防止再生顶板结构再破坏；能保证对再生顶板的控制效果。

【技术实现步骤摘要】
一种确定关键块裂隙最佳胶结时间的再生顶板控制方法
本专利技术涉及一种再生顶板控制方法，具体是一种确定关键块裂隙最佳胶结时间的再生顶板控制方法。
技术介绍
再生顶板其实质就是在分层开采过程中，上分层垮落岩层在地层压力作用下被压实并通过自然固结或人工胶结的方式，从而形成下分层的开采顶板。但此种再生顶板整体比较松散、强度较差容易发生冒落片帮等事故，若再次开采扰动顶板围岩应力分布易使顶板裂隙形成漏风通道，加速顶板上覆遗煤的氧化，随着热量的持续积聚将会导致遗煤的自燃，甚至引起矿井瓦斯爆炸。针对再生顶板控制问题，一些国内学者已经对其进行了部分研究探讨，目前处理再生顶板控制问题的方法主要有两种：喷锚支护与注入胶结材料。在专利号CN201520298556.3的技术专利中，提供的一种煤矿巷道锚网、锚杆握勾装置，充分发挥了锚网、锚杆对顶板的联合支护作用，保证了煤岩体巷道的稳定，但锚网与锚杆支护对变形量很大的软岩、塑性较大的回采巷道以及易发生大面积冒顶、垮帮、透水等地质条件不好的情况，并不能有效的完成支护任务，故此，当前使用高性能胶结材料来控制再生顶板更加本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种确定关键块裂隙最佳胶结时间的再生顶板控制方法，其特征在于，具体步骤为：/nA、先对所需控制的再生顶板及巷道进行多个物理参数的测量及计算，多个物理参数具体为：巷道宽度、巷道高度、再生顶板高度、煤柱宽度、实体煤宽度、再生顶板体积模量、再生顶板剪切模量、再生顶板内摩擦角、再生顶板内聚力和再生顶板抗拉强度；/nB、利用FLAC 3D模拟软件结合上述物理参数建立两组模拟巷道掘进面，其中一组为巷道两侧具有相同宽度的支撑结构，另一组为巷道两侧具有不同宽度的支撑结构；对两组模拟巷道掘进面均进行网络划分，同时在两组模拟巷道掘进面的再生顶板处均进行网格局部加密，完成两组模拟巷道掘进面的建立；/nC、采用F...

【技术特征摘要】
1.一种确定关键块裂隙最佳胶结时间的再生顶板控制方法，其特征在于，具体步骤为：
A、先对所需控制的再生顶板及巷道进行多个物理参数的测量及计算，多个物理参数具体为：巷道宽度、巷道高度、再生顶板高度、煤柱宽度、实体煤宽度、再生顶板体积模量、再生顶板剪切模量、再生顶板内摩擦角、再生顶板内聚力和再生顶板抗拉强度；
B、利用FLAC3D模拟软件结合上述物理参数建立两组模拟巷道掘进面，其中一组为巷道两侧具有相同宽度的支撑结构，另一组为巷道两侧具有不同宽度的支撑结构；对两组模拟巷道掘进面均进行网络划分，同时在两组模拟巷道掘进面的再生顶板处均进行网格局部加密，完成两组模拟巷道掘进面的建立；
C、采用FLAC3D模拟软件分别计算出两组的再生顶板关键层位置、关键块位置与再生顶板裂隙发育过程，具体为：
根据关键层与关键块理论：
q1|m+1＜q1|m
式中，q1|m+1为m+1层的荷载；q1|m为m层的荷载；
若上式成立，则m+1层为关键层，从而得出两组模拟巷道掘进面的再生顶板关键层位置、关键块位置与再生顶板裂隙发育过程；
D、对比两组模拟巷道掘进面的再生顶板关键块位置偏移情况与再生顶板裂隙发育过程，从而得出实体煤支撑宽度变化与关键块位置偏移的对应关系和实体煤支撑宽度变化与裂隙发育过程的对应关系；
E、根据步骤D得出的两种对应关系，确定再生顶板关键块破坏时的荷载，然后对再生顶板关键块进行力学分析，得出再生顶板关键块的单向抗压强度Rc；



式中，P为关键块破坏时的荷载；A为关键块的横断面面积；
F、从所需控制的再生顶板进行取样制作多个结构相同的关键块样本，选择其中一个关键块样本，根据步骤A测量的再生顶板内聚力、再生顶板内摩擦角以及单向抗压强度Rc，对关键块样本持续施加外界均布荷载q进行力学相似实验，外加均布荷载q为：



式中，F为岩块的荷载加自重；θ为关键块旋转角度；H为关键块厚度；L为关键块长度；...

【专利技术属性】
技术研发人员：鲁义，陈健，余伟健，李贺，吴芳华，谷旺鑫，
申请(专利权)人：湖南科技大学，
类型：发明
国别省市：湖南;43