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专利号: 2023111939008
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:

1.一种确定深部开采安全煤柱保护层厚度的方法,其特征在于,包括以下步骤:S1、收集待评价工作面采煤的厚度、顶板覆岩结构、岩性,煤层埋深、基岩厚度、松散层厚度、开采工作面的规格、采煤工艺的资料;

S2、确定待评价工作面采煤垮落带的发育高度;

S3、确定工作面采后应力恢复区段长度;

根据如下公式(2)确定应力恢复区段长度;

式中:Lzh为应力恢复区走向长度,m;

l为工作面长度,m;

H为工作面基岩厚度,m;

β为煤岩体支承扩展角,取30‑50°;

S4、开展垮落带碎裂岩块的侧限抗压试验;

通过工作面钻孔,采集煤层顶板垮落带范围内的岩芯,然后按照各岩层的厚度比例制备岩石碎块并混合,开展碎裂岩块的侧限单轴抗压试验,试验前先对碎裂岩块进行预压,使其的孔隙率a达到A/(A+Hk),其中A为采煤厚度,Hk为垮落带高度;

然后在进行单轴抗压试验,获得碎裂岩块在侧限条件下轴向应力等于250m厚度的松散层与基岩的总压力下的应变量ε1,以及在轴向应力等于待评价工作面实际厚度的松散层与基岩的总压力下的应变量ε2;

S5、确定该工作面顶板等效裂隙宽度较松散层250m厚度时的变化量;

b250为工作面应力恢复区段内松散层厚度为250m时顶板等效裂隙宽度,计算方式见式(3),b为待评价工作面应力恢复区段内计算获得的顶板等效裂隙宽度,计算方式见式(4),则待评价工作面顶板等效裂隙宽度较松散层250m厚度时的增加量为△b=b‑b250;式(3)、式(4)如下:△b=b‑b250;

S6、确定深部开采安全煤柱保护层的厚度;

砂在裂隙中流动阻力与裂隙宽度成3/2次方,与裂隙长度呈线性关系,由于深部开采造成裂隙宽度增加,则需加长裂隙的长度来使得裂隙达到同等的流动阻力;相对于松散层

250m深时裂隙等效宽度b250,待评价工作面裂隙等效宽度增加的比例为n=△b/b250,则裂隙

1.5

长度须达到《“三下”开采规范》中规定的保护层厚度的(1+n) 倍,则保护层厚度须达到

1.5

《“三下”开采规范》中规定的保护层厚度的(1+n) 倍,在结合《“三下”开采规范》确定待评价工作面防砂安全煤柱保护层的厚度。

2.如权利要求1所述的一种确定深部开采安全煤柱保护层厚度的方法,其特征在于,步骤S2中,采用现场实测、矿区经验公式、数值仿真的方法确定待评价工作面采煤垮落带的发育高度。