[发明专利]条带充填体稳定性的评价方法

说明书

本发明公开了条带充填体稳定性的评价方法，包括：收集所要判别条带充填工作面的地质资料及条带充填开采参数；测试胶结充填体的粘聚力C和内摩擦角根据库仑准则方程，结合岩层容重和煤层埋深，得到胶结充填体的极限强度σsubgt;1/subgt;；根据煤层埋深H、采厚m、条带充填体宽度a、条带充填体间距b参数分别计算条带充填体塑性区宽度Y、条带充填体极限荷载σsubgt;j/subgt;、条带充填体柱实际承受荷载σsubgt;P/subgt;；根据极限荷载σsubgt;j/subgt;、实际承受的荷载σsubgt;P/subgt;计算条带充填体稳定性系数K；根据所述条带充填体稳定性系数K判断条带充填体的稳定性。本发明所提出的评价方法能准确判断条带充填开采中的条带充填体是否稳定。

技术领域

本发明应用于煤矿充填开采技术领域，尤其涉及一种胶结条带充填体稳定性的评价方法。

背景技术

充填开采是指采煤之后，用沙石、矸石、膏体等充填材料将采空区充满，通过充填体支撑上覆岩层，达到减少地表采动影响的目的。长期以来，采用的是将采空区进行全部充填的“全部充填法”，因此存在充填材料需求量大、充填成本高等问题。借助条带开采的减沉理念，提出了条带充填开采技术——随工作面推进，沿工作面推进方向在采空区构筑数条相间的胶结充填体条带，依靠充填体条带支撑上覆岩层，只要保证充填条带之间空区的宽度小于覆岩主关键层的初次破断垮距、覆岩主关键层结构保持稳定，且充填条带能保持长期稳定，就可有效控制地表沉陷。条带充填开采平面图和剖面图分别如图1和图2所示。采用条带充填开采，可减小充填工程量，节省充填材料，降低充填成本，提高充填采煤的效率，可促进充填开采技术的推广应用。

但保证条带充填体的稳定性是实现地表沉陷控制、保护地表建(构)筑物的基础和关键，涉及其设计依据和应用范围。但是，目前尚没有针对条带充填开采中的条带充填体稳定性的分析和评价方法。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供一种胶结条带充填体稳定性的评价方法。

根据本发明的一个方面，提供一种条带充填体稳定性的评价方法，包括：

收集所要判别条带充填工作面的地质资料及条带充填开采参数；测试胶结充填体的粘聚力C和内摩擦角根据库仑准则方程，结合岩层容重和煤层埋深，得到胶结充填体的极限强度σ₁；

根据煤层埋深H、采厚m、条带充填体宽度a、条带充填体间距b参数分别计算条带充填体塑性区宽度Y、条带充填体极限荷载σ_j、条带充填体柱实际承受荷载σ_P；

根据极限荷载σ_j、实际承受的荷载σP计算条带充填体稳定性系数K；

根据所述条带充填体稳定性系数K判断条带充填体的稳定性。

进一步地，所述其中，所述σ₁是条带充填体极限强度，MPa；C是胶结充填体粘聚力，MPa；Ψ是胶结充填体内摩擦角，°；γ是覆岩压力梯度，MPa/m；H是煤层埋深，m；

进一步地，所述条带充填体塑性区宽度Y＝-13.885+0.00147H+1.679m+30.883(1-ρ)，所述m是煤层采高，m；ρ是采空区面积充填率，ρ＝a/(a+b)；a是条带充填体宽度，m；b是条带充填体间距，m。

进一步地，所述条带充填体极限荷载

所述m是煤层采高，m；a是条带充填体宽度，m；b是条带充填体间距，m。

进一步地，所述条带充填体柱实际承受荷载所述a是条带充填体宽度，m；b是条带充填体间距，m。

进一步地，所述条带充填体稳定性系数