[发明专利]一种充填开采效果评价的分析计算方法

说明书

本发明属于煤炭开采技术领域，涉及充填开采效果评价的分析计算方法。选取煤层充填开采稳定后顶板岩层的下降高度、地表的下降高度、顶板岩层下降带的平面面积和地表下降带的平面面积四个影响因素作为充填开采效果评价的评价指标。本发明能够准确分析充填开采后对地面的影响，为充填开采的安全提供科学的依据，适于广泛推广应用。

技术领域

本发明属于煤炭开采技术领域，涉及充填开采效果评价的分析计算方法。

背景技术

我国煤炭资源探明剩余可采储量为1842亿吨，其中“三下”压煤约140亿吨，东部矿区“三下”压煤量已普遍超出可采储量的50%，尤其是存在大量稀缺煤种资源无法采出。充填开采就是随着采煤工作面的推进，向采空区送入矸石、沙石、膏体等充填材料，并在充填体保护下进行采煤的技术。充填开采可以将大量“三下”压煤安全高效地采出来，提高资源回收率，延长矿井服务年限，对于促进煤炭工业可持续发展具有重要意义。目前充填开采矿山压力与岩层移动理论研究不足，充填开采效果的评价往往仅根据经验确定，缺少相应的科学方法的指导。

发明内容

本发明针对目前充填开采矿山缺少科学方法指导的问题提出一种新型的充填开采效果评价的分析计算方法。

为了达到上述目的，本发明是采用下述的技术方案实现的：

一种充填开采效果评价的分析计算方法，分析计算步骤如下：

1）选取煤层充填开采稳定后顶板岩层的下降高度、地表的下降高度、顶板岩层下降带的平面面积和地表下降带的平面面积四个影响因素作为充填开采效果评价的评价指标；

2）根据煤层充填开采稳定后的现场实测、钻探、物探或微地震监测资料，确定顶板岩层的下降高度h_顶、地表的下降高度h_地、顶板岩层下降高度为h_顶时的平面面积m_顶和地表的下降高度为h_地时的平面面积m_地；

3）分别构建顶板岩层的下降高度隶属函数α、地表的下降高度隶属函数β、顶板岩层下降带的平面面积隶属函数γ和地表下降带的平面面积隶属函数θ如下所示:

顶板岩层的下降高度隶属函数：

式中：α为顶板岩层的下降高度隶属度；h_顶为下降高度，单位：m；H为开采厚度，单位：m；

地表的下降高度隶属函数：

式中：β为地表的下降高度隶属度；h_地为地表的下降高度，单位：m；H为开采厚度，单位：m；

顶板岩层下降带的平面面积隶属函数：

式中：γ为顶板岩层下降带的平面面积隶属度；m_顶为下降高度为h_顶时的平面面积，单位：m²；M为采空区的平面面积，单位：m²；

地表下降带的平面面积隶属函数：

式中：θ为地表下降的平面面积隶属度；m_地为地表下降高度为h_地时的平面面积，m²；M为采空区的平面面积，m²；

为综合评价充填开采的效果，对α、β、γ和θ进行叠加计算：

，