[发明专利]一种复合垮落式残采区中层弃煤回采巷道合理布设方法

权利要求书

1.一种复合垮落式残采区中层弃煤回采巷道合理布设方法，其特征在于：包括如下步骤：

第一步，整理、分析矿井原有地质、开采技术资料，勘探查明复合垮落式残采区遗留煤柱和垮落区域的分布位置和范围，绘制复合垮落式残采区遗留煤柱和垮落区域的分布形态图，充分了解复合垮落式残采区中部整层弃煤及上、下位层间岩层赋存情况，并对各岩层统一进行划分与编号；

第二步，判定下位煤层开采后形成的垮落带高度H₁和裂隙带高度H₂，以及垮落带和裂隙带分布范围；

第三步，比较中部整层弃煤和下位煤层的层间距△H_z-x与H₁，比较△H_z-x与H₂；

沿矿体倾向，当△H_z-x＞H₂时，下位煤层开采对中部整层弃煤没有影响或影响小，回采巷道布设位置按常规煤层开采时的选择方法确定；当H₂＞△H_z-x＞H₁时，中部整层弃煤处于下位煤层开采后形成的裂隙带内，垮落带外，中部整层弃煤和底板遭受破坏，完整性降低，但仍具备开采可行性，回采巷道布设位置按常规煤层开采时的选择方法确定，但需加大支护强度；当△H_z-x＜H₁时，中部整层弃煤处于下位煤层开采后形成的垮落带内，中部整层弃煤和底板破坏，不具备开采可行性；

第四步，判定上位煤层开采对底板的破坏深度H₃，以及破坏区分布范围；

第五步，比较中部整层弃煤和上位煤层的层间距△H_z-s与H₃；

沿矿体倾向，当△H_z-s＞H₃时，上位煤层开采对中部整层弃煤没有影响或影响小，回采巷道布设位置按照常规煤层开采时的选择方法确定；当△H_z-s＜H₃时，中部煤层弃煤处于上位煤层开采破坏范围内，中部整层弃煤和顶部岩层遭受破坏，完整性降低，此时，中部整层弃煤不具备开采可行性；

第六步，判定上位煤层和下位煤层开采后遗留煤柱应力集中区范围，同时考虑低应力区应力非均匀分布的影响，确定应力改变率K；

第七步，中部整层弃煤受上位煤层和下位煤层遗留煤柱的影响，沿煤层走向不同位置处的应力大小不同，比较不同位置的应力分布和应力改变率K；

沿煤层走向划分区域，选出低应力区，同时考虑低应力区应力非均匀分布的影响，通过计算，判断应力改变率K低区域，在低应力区同时应力改变率低的区域布设回采巷道；

第八步，判断上、下位层间岩裂隙发育情况；

沿煤层走向，对比分析上、下位层间岩裂隙发育情况，划分出裂隙密集区域，在选择合理的回采巷道布设位置时，避开裂隙密集区。

2.根据权利要求1所述的一种复合垮落式残采区中层弃煤回采巷道合理布设方法，其特征在于：第一步采用三维激光扫描仪勘探查明复合垮落式残采区遗留煤柱的几何尺寸、分布区域及其稳定情况，了解垮落采空区的分布范围和相对位置的情况，通过钻孔勘探和物理勘探相结合的方法调研复合垮落式残采区中层整层弃煤和上、下位层间岩层的赋存情况，并将岩体中的自然层面作为层位划分的分界线。

3.根据权利要求1所述的一种复合垮落式残采区中层弃煤回采巷道合理布设方法，其特征在于：第二步中，，，其中，m₁为下部煤层工作面采高。

4.根据权利要求1所述的一种复合垮落式残采区中层弃煤回采巷道合理布设方法，其特征在于：第四步中，，其中，x₀为采空区边缘煤体的塑性区宽度，φ为内摩擦角。

5.根据权利要求1所述的一种复合垮落式残采区中层弃煤回采巷道合理布设方法，其特征在于：第六步中，应力改变率K根据应力沿煤层走向的应力分布函数的微分得到：，其中，σ（x）为沿煤层走向的应力分布函数，x为距煤柱边缘的水平距离。