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专利号: 2024100439031
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:

1.一种沿空掘巷煤柱留设方法,其特征在于,包括以下步骤:S1、收集煤矿沿空掘巷现场工程地质条件信息,在区段保护煤柱位置处进行煤岩试样取样;

S2、制备多种高径比煤柱试件,对不同高径比s的煤柱试件进行煤样单轴抗压试验,对数据进行拟合,得到不同高径比s煤柱对应的抗压强度峰值σc公式;

S3、计算煤柱塑性区宽度Lp;

所述S3包括以下步骤:

S31、基于SMP准则,通过计算得到采空区侧塑性区宽度X0;

S32、通过计算得到巷道侧塑性区宽度R0;

S33、煤柱塑性区宽度Lp=X0+R0;

所述S31中采空区侧塑性区宽度X0具体计算公式如下:式中,m为煤层厚度;f1为内摩擦系数;

为煤的内摩擦角;K1为应力集中系数,取值为2~4;c1为煤层与顶底板接触面之间的内聚力;γ为覆岩容重;H为煤层埋深;σ0为黏结应力;Pa为矸石对煤柱的约束应力;

所述S32中巷道侧塑性区宽度R0计算公式如下:式中,r1为巷道的外接圆半径;p为巷道支护力;

S4、结合煤矿实际条件计算并进行数据拟合得到弹性核区宽度Le与煤柱宽度W的关系表达式;

所述S4中弹性核区宽度Le=W‑Lp;

S5、基于煤柱合理尺寸留设基本原则确定煤柱宽度;

所述S5中煤柱合理尺寸留设基本原则如下:最大限度减少煤柱损失;控制巷道围岩变形量;有利煤柱自身稳定;适应采场应力变化规律;充分发挥锚杆支护作用;起到隔离采空区的作用;

所述S5中理论上回采巷道区段护巷煤柱合理宽度B=Lp+Le。

2.根据权利要求1所述的一种沿空掘巷煤柱留设方法,其特征在于,所述S2中制备7种高径比煤柱试件,其高径比s分别为0.2、0.5、0.8、1.1、1.4、1.7、2.0。

3.根据权利要求2所述的一种沿空掘巷煤柱留设方法,其特征在于,所述S2中制备的7种煤柱试件的尺寸直径均为50mm,7种煤柱试件的高度分别为10mm、25mm、40mm、55mm、70mm、

85mm、100mm。