1.一种保护层充填开采关键参数设计方法,具体步骤如下:步骤一,根据近距离煤层群中各煤层厚度、层间距和瓦斯含量,初步选择保护层及被保护层层位,所述保护层为上保护层;
步骤二,基于所选保护层与被保护层实际地质条件及煤岩参数,求以层间距为底板岩体最大塑性破坏深度hmax时所对应的煤层屈服区长度χ0,确定等价采厚hd,计算充填体最终高度hc,形成保护层充填开采关键参数计算模型;
步骤三,利用数值模拟软件,对保护层开采底板裂隙破坏深度、被保护层应力变化及被保护层膨胀率指标进行监测核算,验证被保护层卸压效果;
所述煤层屈服区长度χ0由下式(1)得出:式中:
χ0——开采煤层屈服区长度,m;
hmax——底板岩体最大塑性破坏深度,m;
——底板岩体内摩擦角,°;
所述煤层保护层等价采厚hd由下式(2)得出:式中:
hd——保护层等价采厚,m;
χ0——开采煤层屈服区长度,m;
Km——煤层参数, 为煤层内摩擦角;
3
γ——岩石容重,kN/m;
H——保护层埋深,m;
所述充填体最终高度hc由下式(3)得出:hc=h‑hd (3)式中:
hc——充填体最终高度,m;
h——保护层实际采厚,m;
hd——保护层等价采厚,m。
2.根据权利要求1所述的一种保护层充填开采关键参数设计方法,其特征在于:所述保护层充填开采方式为对开采后的保护层进行部分回填,控制其顶底板裂隙发育深度。
3.根据权利要求1所述的一种保护层充填开采关键参数设计方法,其特征在于:所述保护层开采底板裂隙破坏深度通过软件数值模拟结果直观分析得出,被保护层应力变化与膨胀率通过对保护层开采前后,所述被保护层沿法线方向上所标记两测点间的距离和应力变化量来表征,当被保护层膨胀变形率大于0.3%,则保护层开采有效。