覆岩下沉控制方法、装置、计算机设备及存储介质制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种覆岩下沉控制方法、装置、计算机设备及存储介质。该方法包括获取工作面参数，其中，所述工作面参数包括：工作面岩体几何参数、物理力学性质参数和工程参数；基于所述工作面参数，确定基本顶初次断裂步距；基于所述工作面参数和所述基本顶初次断裂步距，确定壳体结构，所述壳体结构用于控制覆岩下沉。通过获取煤炭采场的工作面参数以及基本顶初次断裂步距，精确确定所需构筑的壳体结构，该壳体结构能够有效地控制覆岩下沉，减小因煤炭开采造成对地表损伤程度，实现煤炭开采与生态保护的和谐统一。保护的和谐统一。保护的和谐统一。

【技术实现步骤摘要】
覆岩下沉控制方法、装置、计算机设备及存储介质


[0001]本专利技术涉及煤炭开采
，特别涉及一种覆岩下沉控制方法、装置、计算机设备及存储介质。

技术介绍

[0002]煤炭是我国重要的能源之一。煤炭开采容易导致围岩三维应力平衡被破坏，容易引起覆岩移动、下沉及地表沉陷甚至垮塌，同时，也会对地表建筑物及环境造成不良影响。因此，如何有效地控制覆岩下沉是煤炭开采过程中至关重要的一个环节。

技术实现思路

[0003]基于此，有必要针对上述技术问题，提供一种覆岩下沉控制方法、装置、计算机设备及存储介质。
[0004]一种覆岩下沉控制方法，包括：
[0005]获取工作面参数，其中，所述工作面参数包括：工作面岩体几何参数、物理力学性质参数和工程参数；
[0006]基于所述工作面参数，确定基本顶初次断裂步距；
[0007]基于所述工作面参数和所述基本顶初次断裂步距，确定壳体结构，所述壳体结构用于控制覆岩下沉。
[0008]在其中一个实施例中，所述壳体结构为空间曲面型结构。
[0009]在其中一个实施例中，所述壳体结构的高度为煤层厚度与直接顶厚度之和。
[0010]在其中一个实施例中，所述壳体结构的直径为所述基本顶初次断裂步距的2倍。
[0011]在其中一个实施例中，所述工作面岩体几何参数包括：煤层厚度、直接顶厚度、基本顶厚度及上覆岩层厚度。
[0012]在其中一个实施例中，所述物理力学性质参数包括：基本顶抗拉强度及泊松比。
[0013]在其中一个实施例中，所述工程参数包括：工作面长度及推进距离。
[0014]一种覆岩下沉控制装置，包括：
[0015]获取模块，被配置为获取工作面参数，其中，所述工作面参数包括：工作面岩体几何参数、物理力学性质参数和工程参数；
[0016]第一确定模块，被配置为基于所述工作面参数，确定基本顶初次断裂步距；
[0017]第二确定模块，被配置为基于所述工作面参数和所述基本顶初次断裂步距，确定壳体结构，所述壳体结构用于控制覆岩下沉。
[0018]一种计算机设备，包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现上述任一实施例中所述方法的步骤。
[0019]一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现上述任一实施例中所述的方法的步骤。
[0020]上述覆岩下沉控制方法、装置、计算机设备及存储介质，通过获取煤炭采场的工作
面参数以及基本顶初次断裂步距，精确确定所需构筑的壳体结构，该壳体结构能够有效地控制覆岩下沉，减小因煤炭开采造成对地表损伤程度，实现煤炭开采与生态保护的和谐统一。
附图说明
[0021]图1为一示例性实施例的覆岩下沉控制方法的流程示意图；
[0022]图2为一示例性实施例的壳体结构的示意图；
[0023]图3a为一示例性实施例的覆岩下沉情况的示意图；
[0024]图3b为一示例性实施例的壳体结构控制覆岩下沉情况的示意图；
[0025]图4为一示例性实施例的覆岩下沉控制装置的结构框图；
[0026]图5为一示例性实施例的计算机设备的结构框图。
具体实施方式
[0027]为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。
[0028]煤炭是我国重要的能源之一。煤炭开采容易导致围岩三维应力平衡被破坏，容易引起覆岩移动、下沉及地表沉陷甚至垮塌，同时，也会对地表建筑物及环境造成不良影响。因此，如何有效地控制覆岩下沉是煤炭开采过程中至关重要的一个环节。
[0029]本申请提供了一种覆岩下沉控制方法，图1为一示例性实施例示出的覆岩下沉控制方法的流程示意图。如图1所示，该方法包括以下具体步骤：
[0030]步骤110，获取工作面参数，其中，所述工作面参数包括：工作面岩体几何参数、物理力学性质参数和工程参数。
[0031]具体地，可以通过现场勘查、力学实验等手段获取工作面岩体几何参数、物理力学性质参数和工程参数。
[0032]具体地，所述工作面岩体几何参数包括煤层厚度、直接顶厚度、基本顶厚度及上覆岩层厚度。所述物理力学性质参数包括基本顶抗拉强度及泊松比。所述工程参数包括工作面长度及推进距离。
[0033]步骤120，基于所述工作面参数，确定基本顶初次断裂步距。
[0034]具体地，在获取工作面参数后，可以结合基本顶板结构O
‑
X型破断理论和弹性力学，分析得到基本顶初次断裂步距与工作面参数的影响关系，从而确定基本顶初次断裂步距。
[0035]基本顶初次断裂在采煤工作面引起的矿压显现叫初次来压。基本顶由于岩层较厚而坚硬，一旦垮落时矿压显现强烈或极强烈。从开切眼到基本顶初次来压时，距工作面切顶线的距离叫初次来压步距。它是反映基本顶岩层稳定性的主要指标。而基本顶初次来压的预测，首先即是基本顶初次断裂步距的预测。
[0036]在其中一个实施例中，在四周固支边界条件下基本顶初次断裂步距为：
[0037][0038]式中：L为基本顶初次断裂步距；h2为基本顶厚度；μ为基本顶泊松比；σ
s
为基本顶抗拉强度；γ为覆岩平均体积力，取25kN/m3；H为上覆岩层厚度；l为工作面长度；d为工作面推进距离。
[0039]步骤130，基于所述工作面参数和所述基本顶初次断裂步距，确定壳体结构，所述壳体结构用于控制覆岩下沉。
[0040]具体地，通过获取煤炭采场的工作面参数和基本顶初次断裂步距，可以精确确定所需构筑的壳体结构的参数，如图2所示，根据所确定的参数，将该壳体结构构筑于厚度及岩石强度较大、难于垮落的基本顶之下，可以有效地控制覆岩下沉。
[0041]矿山压力是上覆岩层下沉运动的动力。煤层开采前，属地球重力应力场，煤层及其上下岩层各质点六面承受相等的压应力，处于平衡状态。煤层开采后，矿山应力场内各质点应力状态发生变化，均不相等。从开采煤层平面看，围绕采动场四周形成的高应力区垂直方向由于应力升高，产生压缩变形，在水平方向，由高应力向低应力方向产生张力位移变形。采动场中心的低应力区靠地心引力产生下沉运动。
[0042]在其中一个实施例中，所述壳体结构为一个厚度小、承载能力高的空间曲面型结构。该壳体结构主要以沿厚度均匀分布的中面应力，而不是以沿厚度变化的弯曲应力来抵抗外荷载。壳体的这种内力特征使得它比平板能更充分地利用材料强度，从而具有更大的承载能力。因此，该壳体结构能够有效地控制覆岩下沉。如图3a、3b所示，为未构筑壳体结构的覆岩下沉与构筑壳体结构后控制覆岩下沉的对比示意图。在构筑壳体结构之后，能够控制低应力区的下沉所导致的断裂。此外，该壳体结构以较小厚度形成承载能力高、刚度大的承载结构，不仅节约构筑材料，还具有良好的空间传本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种覆岩下沉控制方法，其特征在于，包括：获取工作面参数，其中，所述工作面参数包括：工作面岩体几何参数、物理力学性质参数和工程参数；基于所述工作面参数，确定基本顶初次断裂步距；基于所述工作面参数和所述基本顶初次断裂步距，确定壳体结构，所述壳体结构用于控制覆岩下沉。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述壳体结构为空间曲面型结构。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述壳体结构的高度为煤层厚度与直接顶厚度之和。4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述壳体结构的直径为所述基本顶初次断裂步距的2倍。5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述工作面岩体几何参数包括：煤层厚度、直接顶厚度、基本顶厚度及上覆岩层厚度。6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述物理力学性质参数包括：基本顶抗拉强度及泊...

【专利技术属性】
技术研发人员：李全生，李晓斌，张凯，杨英明，赵勇强，
申请(专利权)人：北京低碳清洁能源研究院国家能源投资集团有限责任公司，
类型：发明
国别省市：