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专利号: 2023107889595
申请人: 中国矿业大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2025-10-14
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种采动覆岩突水离层带层位识别方法,其特征在于,包括:步骤S1、识别突水离层带积水离层;

步骤S2、基于所述突水离层带可积水离层的位置,在可积水离层到煤层顶板之间的岩层划分为由上向下的多个组合岩层,将最上方不包含滑移面的组合岩层确定为下位隔水层;

所述步骤S2中,组合岩层采用层面分割,由n种材料组成n层组合岩层,n层组合岩层的轴向应力表示为:式中,σxi为第i层岩层的轴向应力,MPa;ξ为比例系数;y为纵坐标,以组合岩层的中性面为零点,向下为正;Λi为岩层i弹性模量,GPa;hi为第i层岩层厚度,m;h0为中性面距底面的距离,m;i=1,2,3...n。

2.根据权利要求1所述的采动覆岩突水离层带层位识别方法,其特征在于,所述步骤S1包括:步骤S11、初步识别采动覆岩可积水离层的位置;

步骤S12、基于所述离层的位置,并结合水文地质条件,找出致灾含水层所在层位,将与致灾含水层相邻的可积水离层作为突水离层带积水离层。

3.根据权利要求1所述的采动覆岩突水离层带层位识别方法,其特征在于,步骤S11中,按照下式对上覆岩层可积水离层位置进行初步判别:M‑∑(Ki‑1)hi>0;

3

其中,Ei、hi、γi分别为第i层岩层的弹性模量、厚度和重度,单位分别为GPa、m和KN/m ,i=1,2...n;M为开采煤层总厚度,m;hi为煤层采后冒裂带内第i层岩层的原始厚度,m;Ki为碎胀系数;

同时满足以上两式的煤层上覆岩层中发育采动覆岩可积水离层。

4.根据权利要求1所述的采动覆岩突水离层带层位识别方法,其特征在于,所述组合岩层的中性面距底面的距离h0为:式中,h0为组合岩层的中性面距底面的距离,m;Λi为岩层i弹性模量,MPa;hi为第i层岩层厚度;m;i=1,2,3...,m,...n。

5.根据权利要求4所述的采动覆岩突水离层带层位识别方法,其特征在于,步骤S2中,层面发生滑移的判断别原则为:当采动覆岩层内某层位剪切力首次超过节理面的剪切强度时,即τmax>[τ],节理面发生滑移,形成滑移面;

采动覆岩层任意节理面的最大剪切力为:

组合岩层的节理面剪切强度为:

式中,τmax为采动覆岩层任意节理面的最大剪切力,Mpa;[τ]为节理面剪切强度,MPa;

为岩层摩擦角,°;JRC和JCS分别为节理粗糙系数和节理抗压强度,MPa;γi为第i层岩层的3

重度,KN/m;Λi为岩层i弹性模量,GPa;hi为第i层岩层厚度,m;i=1,2,3...n。