一种沿空留巷顶板侧向破断位置判定方法技术

本发明专利技术属于巷道支护技术领域，具体涉及一种沿空留巷顶板侧向破断位置判定方法

【技术实现步骤摘要】
一种沿空留巷顶板侧向破断位置判定方法


[0001]本专利技术属于巷道支护
，具体涉及一种沿空留巷顶板侧向破断位置判定方法
。

技术介绍

[0002]沿空留巷作为一种常见的无煤柱开采技术，是通过巷内支护和巷旁支护对上一区段工作面巷道进行保留，用于下工作面的排水
、
通风和运输等
。
该技术提高了煤炭回收率，有效降低了掘进率，缓解了采掘接续困难这一问题，是目前应用较为广泛的一种绿色
、
安全
、
高效的开采技术
。
沿空留巷期间随着工作面回采，采空区侧实体煤上方顶板失去原实体煤的支撑，转而通过巷旁充填体承载，留巷区域顶板受上覆岩体作用
、
顶板自重
、
实体煤支撑
、
巷内支护和充填体作用的共同影响下，发生断裂后形成具有一定承载能力且相对稳定的砌体梁结构
。
由此可见，留巷顶板的破断位置对巷道围岩稳定性起到了至关重要的的作用
。
目前国内外专家学者虽然对于沿空留巷顶板破断次数<本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种沿空留巷顶板侧向破断位置判定方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一：建立沿空留巷实体煤帮与顶板相互作用力学模型，并对力学模型中实体煤侧顶板处的受力情况进行简化，简化为固支边界条件；将沿空留巷基本顶破断在模型中假设存在破断位置
A
和破断位置
B
，其中结构滑落失稳支护力包括基本顶上覆岩层作用力
q1,
基本顶结构滑落失稳传递作用力
q2和切顶控制岩层结构传递作用力
q3；步骤二：根据公式
(1)、
公式
(2)
和公式
(3)
分别计算力学模型中极限平衡区支承应力
σ
c
、
宽度
x0和顶板的侧向破断极限跨距
L2，基本顶岩梁长度可近似为周期来压步距；，基本顶岩梁长度可近似为周期来压步距；，基本顶岩梁长度可近似为周期来压步距；式中，
c0表示煤层与顶板岩层交界面的粘聚力，
MPa
；表示煤层与顶板岩层交界面的内摩擦角，
°
；
α
表示煤层倾角，
°
；
P
x
表示实体煤帮支护强度，
MPa
；
λ
表示侧压系数；
h
表示煤层厚度，
m
；
H
表示开采深度，
m
；
γ
表示上覆岩层容重，
N/m3；
k
表示应力集中系数；
L1表示周期来压步距，
m
；
S
表示工作面长度，
m
；
σ
t
表示实体煤帮顶板岩层抗拉强度，
MPa
；
σ
M
表示巷道顶板岩层抗拉强度，
MPa
；
q1表示基本顶上部软弱岩层自重，
MPa
；
h0表示基本顶厚度，
m
；步骤三：沿空留巷实体煤帮与顶板相互作用力学模型
,
基本顶上覆软弱岩层自重
q1,
作用于基本顶，确定基本顶结构滑落失稳传递作用力
q2；通过极限平衡法求得实体煤的承载能力
σ
c
、
实体煤对顶板的支撑力
F
c
和充填体对顶板的支撑力
F
f
，相关计算公式如下；，相关计算公式如下；
F
f
＝
σ
f
dL1ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(6)
式中，
x0表示极限承载区宽度，
m
；
σ
f
表示采空区支护强度，
MPa
；步骤四：对基本顶滑落失稳条件通过砌体梁结构破断形成的岩块进行力学分析；对在位置
A
处破断时形成的
AB
岩块进行力学平衡分析，可得到其破断时剪力
N
A
计算公式如下：
N
A
＝
q1e
‑
N
B (7)
其中，
q1表示基本顶上覆软弱岩层自重，
N
；
N
B
在位置
B
处受到的剪力，
N
；对在位置
B
处破断时形成的
BC
岩块进行力学平衡分析，可得到剪力
N
B
计算公式和弯矩计算公式如下：
其中，
q1表示基本顶上覆软弱岩层自重，
N
；
x0表示极限承载区宽度，
m
；
c
表示...

【专利技术属性】
技术研发人员：张自政，罗佳豪，覃疏捷，邓敏，辛金林，吴海，于宪阳，孙旭鹏，
申请(专利权)人：湖南科技大学，
类型：发明
国别省市：