[发明专利]浅埋近距房柱式采空区上行开采岩层稳定性分析方法

说明书

本发明公开了一种浅埋近距房柱式采空区上行开采岩层稳定性分析方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一、构建箱梁桥模型；步骤二、箱梁基本参数的确定；步骤三、依据箱梁桥的结构特点对箱梁桥稳定性进行分析，其中包括：箱梁桥结构腹板稳定性的判别和房柱稳定性的判别。本发明根据现有的力学理论和矿山压力理论，对浅埋近距房柱式采空区上行开采系统依据箱梁桥结构模型对其进行力学分析研究，确保了浅埋近距房柱式采空区上行开采系统稳定性参数确定的科学性，实用性和合理性。

技术领域

本发明属于煤矿开采技术领域，具体是涉及一种浅埋近距房柱式采空区上行开采岩层稳定性分析方法。

背景技术

浅埋煤层一般埋深不到150米，基岩薄、埋藏浅、上覆厚松散层的赋存特征，使其在近距离煤层群开采过程中往往很难形成传统理论上的悬臂梁、砌体梁、传递岩梁等稳定的承载结构。现有的上覆岩层活动规律研究，虽通过理论计算与各种监测手段相结合的方法对上覆岩层活动规律做了大量有意义的研究，但对房柱式采空区上行综采工作面条件下，矿压显现规律对整个开采系统稳定性影响的相关研究却很少。由于房柱式采空区上行开采过程中受煤柱与覆岩稳定性影响，为了安全起见，神府矿区很多综采工作面长度设计只有80m左右，综采工作面长度设计缺乏安全合理的科学依据，导致搬家过于频繁，致使开采成本与工作人员劳动强度增大，且耗费大量人力、物力和时间。另外，煤柱留设较多，降低了资源回收率，一种可靠有效的浅埋近距房柱式采空区上行开采岩层稳定性的分析方法已成为当前亟待解决的一大难题。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术中的不足，提供一种浅埋近距房柱式采空区上行开采岩层稳定性的分析方法，其根据现有的力学理论和矿山压力理论，对浅埋近距离煤层群房柱式采空区上行开采依据“箱梁桥”结构模型对其进行力学分析研究，为其整个开采系统稳定性的选取提供科学、合理的理论依据；通过实验和实测获得基本数据，然后进行合理的计算，最终获得整个开采系统稳定的合理参数；使得浅埋近距房柱式采空区上行开采系统稳定性参数的确定不再盲目，确保了浅埋近距房柱式采空区上行开采系统稳定性参数确定的科学性、实用性和合理性。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种浅埋近距房柱式采空区上行开采岩层稳定性分析方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一、构建箱梁桥模型，浅埋近距离煤层在房柱式采空区上行综采时，利用房柱式开采残留煤柱来支撑其上覆岩层的载荷和维护围岩的稳定性，当工作面宽度L与推进方向基本顶的破断距L_D的比值小于5时，其不满足简化为梁的依据，不适合以下方法分析；当工作面宽度L与推进方向基本顶的破断距L_D的比值大于等于5时，其满足简化为梁的依据，将上覆基岩与层间岩层在上煤层开采后，沿其工作面宽度方向形成的长型中空的坚固横梁称之为箱梁；将两煤层开采后，由箱梁和下煤层房柱组成的用来共同承载上覆松散层载荷的这种平衡的受力结构模型称之为箱梁桥；

步骤二、箱梁基本参数的确定，其中包括：煤层腹板高度M_f、基本顶厚度h_L、松散层厚度h_s、煤层腹板宽度B_f、应力壳厚度δ、煤体内摩擦角煤体粘聚力C、煤层的平均开采深度H_g、上覆岩层的岩层平均容重γ、支架对煤帮的阻力P_i、应力集中系数k、工作面宽度L、煤层与顶底板岩层接触面的摩擦系数f、弹性模量E和基本顶上覆载荷q_L；

步骤三、依据箱梁桥的结构特点对箱梁桥稳定性进行分析，其中包括：箱梁桥结构腹板稳定性的判别和房柱稳定性的判别。