[发明专利]一种充填协同垮落式综采面过渡区域局部强矿压控制方法

说明书

本发明公开了一种充填协同垮落式综采面过渡区域局部强矿压控制方法，确定具体充填方案；获取固体充填物料密度参数；计算充填协同垮落式综采面长度L_总；计算充填段长度L_充及垮落段长度L_垮；获取煤岩体物理力学参数；构建充填协同垮落式综采面矿压显现计算模型；得到高应力影响范围S内平均应力集中系数K的关系表达式；结合实际工程质参数，确定过渡区域局部加强支架数量N和加强支护强度P_过。本发明的方法简单易行，准确性高，实现充填协同垮落式综采面充填段与垮落段矿压显现平稳过渡，进一步丰富充填采煤理论，扩大充填采煤的应用范围，具有广泛的实用性。

技术领域

本发明涉及一种采煤工作面过渡区域强矿压控制的技术领域，特别是涉及一种充填协同垮落式综采面过渡区域局部强矿压控制方法。

背景技术

传统全断面充填工作面充填与采煤工序相互干扰，导致充填效率和产能偏低，难以满足现代化矿井高产高效要求。基于充填效率和产能需求，设计一种充填协同垮落式综采技术方法。如图3所示，充填协同垮落式综采面在同一工作面中集成布置充填段（1）与垮落段（2），既保留了充填能力又提高了工作面产能，有效协调提高了充填与采煤效率。充填段（1）和垮落段（2）前部共用一套采煤设备完成采煤工序，充填段通过悬挂于充填采煤液压支架（4）后部的底卸式刮板输送机（11）将矸石、粉煤灰等固体废弃物直接充填至充填段（1）采空区，起到消耗矸石、粉煤灰等固体废弃物及控制岩层移动等多重目标。充填协同垮落式综采面充填段（1）与垮落段（2）矿压显现差异显著，且两者之间存在一个局部小范围强矿压显现过渡区域（3）。过渡区域（3）与充填段（1）支护所采用的液压支架基本架型相同，但过渡区域（3）矿压显现剧烈程度明显高于充填段（1），因此提出根据过渡区域（3）局部高应力影响范围S和应力集中系数K，针对性提高过渡区域液压支架（5）支护强度P过控制思路。目前针对充填协同垮落式综采面过渡区域（3）局部高应力影响范围S及其应力集中系数K尚无系统的有效预计方法，研究充实率η、充垮比V（充填段与垮落段长度比值）工程主控因素对充填协同垮落式综采面过渡区域（3）局部强矿压显现影响特征，可准确预计过渡区域（3）高应力影响范围及其应力集中程度，准确设计布置过渡区域液压支架（5）数量N及其支架加强支护强度P过，该方法可为充填协同垮落式综采面局部强矿压加强支护设计提供参考，实现充填协同垮落式综采面充填段与垮落段矿压显现平稳过渡，进一步丰富充填采煤理论，扩大充填采煤的应用范围。

发明内容

本发明的目的在于：本发明的目的是针对现有技术存在的问题，提供一种方法简单，准确的充填协同垮落式综采面过渡区域局部强矿压控制方法。

本发明所采取的技术方案是：

一种充填协同垮落式综采面过渡区域局部强矿压控制方法，包括以下步骤：

1）根据充填协同垮落式综采面充填目的确定具体充填方案，通过实验获取不同充填状态下固体充填物料密度参数；

2）根据矿井产能设计充填协同垮落式综采面产量T₁，计算充填协同垮落式综采面长度L_总；

3）根据固体充填物料设计充填量T₂，计算充填段长度L_充及垮落段（2）长度L_垮；

4）进行充填协同垮落式综采区域煤岩层力学特性参数测试，获取煤岩体物理力学参数，采用FLAC^3D数值模拟软件构建充填协同垮落式综采面矿压显现计算模型；

5）基于First Optimization多元回归分析，得到充实率η与充垮比V因素与充填协同垮落式综采面过渡区域高应力影响范围S以及高应力影响范围S内平均应力集中系数K的关系表达式；