【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及煤炭开采，尤其涉及基于微震和支架工作阻力的顶板覆岩垮落高度的确定方法。
技术介绍
1、顶板和冲击地压灾害是制约煤炭安全生产的主要灾害，对于坚硬顶板条件的工作面，坚硬顶板的瞬时破断易造成大量碳性能释放，造成支架压死、片帮、冒顶等矿压灾害，甚至诱发顶板型冲压地压。因此，在工作面回采期间，实时预测顶板覆岩的垮落高度对于工作面矿压危险分析和矿压灾害防治意义重大。
2、顶板覆岩垮落高度是用于判断工作面矿压危险程度、预测顶板来压周期及指导工作面矿压防治的一项重要数据，但长期以来，顶板覆岩垮落高度一般需采用井下钻孔注水、钻孔ct扫描法、钻孔光线法、钻孔电法等方法进行实测，该类方法的优点在于测试精度高，结果更为准确，但是缺点在于钻孔工程量大、测试时间长，且当顶板条件发生变化时，难以保证测试结果的有效性。
技术实现思路
1、本专利技术至少一个方面和优点将在下面的描述中部分地被阐述，或者可以从描述中显而易见，或者可以通过实践本公开的主题来获取。
2、根据本专利技术的第一个方面，基于微震和支架工作阻力的顶板覆岩垮落高度的确定方法，包括：
3、基于顶板中的各岩层基本顶高度是否大于垮落空间，以及各岩层的周期来压步距和基本顶高度的比值，将顶板中的各岩层分类为悬臂梁结构或砌体梁结构；
4、根据工作面当前来压时的载荷，确定工作面支架的工作阻力；
5、根据工作面支架的工作阻力和悬臂梁结构岩层施加的支架工作阻力，确定砌体梁结构岩层施加的支架工作
6、根据砌体梁结构岩层施加的支架工作阻力，确定砌体梁结构岩层初次破断时的发育高度；
7、根据砌体梁结构岩层初次破断时的发育高度和悬臂梁段岩层的总厚度，确定工作面当前顶板覆岩的垮落高度。
8、根据本专利技术的一个实施例，顶板中的各岩层分类过程包括：
9、自下而上的确定顶板中的分界岩层；
10、所述分界岩层的基本顶高度大于垮落空间，且分界岩层的来压步距是否不低于2倍的基本顶高度；
11、所述分界岩层以下的岩层分类为悬臂梁结构，分界岩层和分界岩层之上的岩层为砌体梁结构。
12、根据本专利技术的一个实施例，顶板各岩层的物性基于对顶板的钻孔获得，钻孔的采取率大于80％，覆盖顶板以上的岩芯高度不低于100m。
13、根据本专利技术的一个实施例，所述钻孔包括对顶板岩层的地质钻孔或取芯钻孔。
14、根据本专利技术的一个实施例，所述垮落空间为岩层下方自由空间高度的1.3-1.5倍。
15、根据本专利技术的一个实施例，所述方法还包括根据钻孔柱状图及工作面微震事件垂向定位图，确定顶板中各岩层的垮落信息。
16、根据本专利技术的一个实施例，所述各岩层的垮落信息的确定过程包括：
17、确定岩层对应的基本顶岩层厚度；
18、根据钻孔参数，确定岩层对应的首层硬岩关键层和首层硬岩关键层破断时的极限垮落步距；
19、根据极限垮落步距确定首层硬岩关键层破断时的弯曲弹性能；
20、根据微震事件中确定所述岩层位置是否存在和所述弯曲弹性能量能级别一致的能量事件，确定所述岩层的破断状态。
21、根据本专利技术的一个实施例，在所述岩层为破断时，顶板覆岩垮落高度为所述岩层下部的岩层厚度之和；
22、所述岩层为非断破时，顶板覆岩垮落高度为所述岩层厚度和其下部的岩层厚度之和。
23、根据本专利技术的一个实施例，所述首层硬岩关键层为不低于当前岩层，且上覆岩层所承担的荷载大于上一层岩层所承担的荷载的首个岩层。
24、本专利技术实施例中，基于顶板中的各岩层基本顶高度是否大于垮落空间，以及各岩层的周期来压步距和基本顶高度的比值，将顶板中的各岩层分类为悬臂梁结构或砌体梁结构；根据工作面当前来压时的载荷，确定工作面支架的工作阻力；根据工作面支架的工作阻力和悬臂梁结构岩层施加的支架工作阻力，确定砌体梁结构岩层施加的支架工作阻力；根据砌体梁结构岩层施加的支架工作阻力，确定砌体梁结构岩层初次破断时的发育高度；根据砌体梁结构岩层初次破断时的发育高度和悬臂梁段岩层的总厚度，确定工作面当前顶板覆岩的垮落高度。与现有技术相比，本专利技术实施例中计算工作面当前顶板覆岩的垮落高度的方法数据易获取，无需施工钻孔，能够动态、实时的计算工作面当前覆岩垮落高度，适用于具有坚硬顶板多关键层特征、配备微震监测系统的工作面。
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1.基于微震和支架工作阻力的顶板覆岩垮落高度的确定方法，其特征在于，包括：
2.如权利要求1所述的基于微震和支架工作阻力的顶板覆岩垮落高度的确定方法，其特征在于，顶板中的各岩层分类过程包括：
3.如权利要求1所述的基于微震和支架工作阻力的顶板覆岩垮落高度的确定方法，其特征在于，顶板各岩层的物性基于对顶板的钻孔获得，钻孔的采取率大于80％，覆盖顶板以上的岩芯高度不低于100m。
4.如权利要求3所述的基于微震和支架工作阻力的顶板覆岩垮落高度的确定方法，其特征在于，所述钻孔包括对顶板岩层的地质钻孔或取芯钻孔。
5.如权利要求1所述的基于微震和支架工作阻力的顶板覆岩垮落高度的确定方法，其特征在于，所述垮落空间为岩层下方自由空间高度的1.3-1.5倍。
6.如权利要求1所述的基于微震和支架工作阻力的顶板覆岩垮落高度的确定方法，其特征在于，所述方法还包括根据钻孔柱状图及工作面微震事件垂向定位图，确定顶板中各岩层的垮落信息。
7.如权利要求6所述的基于微震和支架工作阻力的顶板覆岩垮落高度的确定方法，其特征在于，所述各岩层
8.如权利要求7所述的基于微震和支架工作阻力的顶板覆岩垮落高度的确定方法，其特征在于，在所述岩层为破断时，顶板覆岩垮落高度为所述岩层下部的岩层厚度之和；
9.如权利要求7所述的基于微震和支架工作阻力的顶板覆岩垮落高度的确定方法，其特征在于，所述首层硬岩关键层为不低于当前岩层，且上覆岩层所承担的荷载大于上一层岩层所承担的荷载的首个岩层。
...【技术特征摘要】
1.基于微震和支架工作阻力的顶板覆岩垮落高度的确定方法，其特征在于，包括：
2.如权利要求1所述的基于微震和支架工作阻力的顶板覆岩垮落高度的确定方法，其特征在于，顶板中的各岩层分类过程包括：
3.如权利要求1所述的基于微震和支架工作阻力的顶板覆岩垮落高度的确定方法，其特征在于，顶板各岩层的物性基于对顶板的钻孔获得，钻孔的采取率大于80％，覆盖顶板以上的岩芯高度不低于100m。
4.如权利要求3所述的基于微震和支架工作阻力的顶板覆岩垮落高度的确定方法，其特征在于，所述钻孔包括对顶板岩层的地质钻孔或取芯钻孔。
5.如权利要求1所述的基于微震和支架工作阻力的顶板覆岩垮落高度的确定方法，其特征在于，所述垮落空间为岩层下方自由空间高度的1.3-1...
【专利技术属性】
技术研发人员：丁自伟，解嘉豪，唐青豹，贾金兑，高成登，巩欣伟，
申请(专利权)人：西安科技大学，
类型：发明
国别省市：
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