[发明专利]一种覆岩垂向离层预测方法

说明书

本发明公开了一种覆岩垂向离层预测方法，包括以下步骤：S1：获得每个的岩层的厚度m、RQD值、煤层开采厚度h；S2：测试每个岩层的单轴抗压强度σ；S3：对于煤层直接顶上方的任意岩层A来说，带入如下公式中进行计算出判断值y，在该公式中，引入c₁、c₂、c₃、c₄为上述各指标权重系数；c₅为经验补偿常数；S4：判断若y≥1，则岩层A与其相邻下岩层之间可能形成离层；若y1，则岩层A与其相邻下岩层之间不会离层。本发明利用能够测量并量化的物理指标，进行离层的预测及判别，操作简单、结果准确。

技术领域

本发明涉及一种覆岩垂向离层预测方法，属于煤矿安全开采技术领域。

背景技术

在煤炭开采过程中，突水事故一直是制约我国煤炭工业安全生产的主要因素之一。尤其近几十年以来，我国对煤炭资源的开采致使浅部煤层的资源几乎告罄，开采深度逐渐加深。伴随产生的高地应力、高地温以及高水压力等各种地质问题愈益突出。由于采场采动引起的裂隙连通了离层与上覆含水层，从而导致上覆含水层中的水进入离层，并在离层中积累，随着采煤工作面的继续推进，由采动引起的导水裂隙带连通了离层与采煤工作面，从而造成矿井水害。

由于煤层上覆岩层为侏罗系软弱泥质弱胶结岩层，导水裂隙带发育较高，白垩系巨厚含水层与其下伏的侏罗系软弱泥质岩层易形成高位离层积水，引发顶板离层水水害，例如陕西永陇矿区崔木煤矿21301、21302工作面分别发生12次和4次突水事故。顶板离层水水害由于具有瞬时水量大、突水征兆不明显、危害大等特点，因此，垂向离层预测工作受行内所重视。

根据采场覆岩运动规律，上覆岩层发育离层位置具有多样性，即可发育于不同岩层接触面处也可发育于厚层岩层的内部，且其发育层位并非固定不变，随回采尺寸动态变化而变化。因此，预先判断离层可能发生的层位对顶板离层水水害的防治具有重要的理论和实际意义。

目前，对于离层研究仍在逐渐的完善，国内外对于离层层位预测判别一般是通过基于“关键层理论”判别、板断裂的覆岩破断距分析以及采用离散元程序数值模拟研究来判别层位。

以往对于离层层位预测方法一般是通过分析离层发育的覆岩特征来给出定性判别条件，定量计算判断离层层位考虑的因素较少，无法全面地反映出实际地质情况，判断结果误差相对较大。

发明内容

本发明的目的是提供一种覆岩垂向离层预测方法，能够预测出覆岩受采动影响后，离层发生的层位。

为实现上述目的，本发明采用的一种覆岩垂向离层预测方法，包括以下步骤：

S1:在煤炭开采前，对采区覆岩进行地质勘探，钻孔取岩芯，获得每个的岩层的厚度m、RQD值、煤层开采厚度h；

S2：测试每个岩层的单轴抗压强度σ；

S3：对于煤层直接顶上方的任意岩层A来说，带入如下公式中进行计算出判断值y，

其中，l_a为岩层A底界面至煤层开采厚度上界面的距离，单位m，σ_a为岩层A的单轴抗压强度，单位MPa；σ_b为岩层A的相邻下岩层的单轴抗压强度，单位MPa；m_a为岩层A的厚度，单位m；m_b为岩层A的相邻下岩层的厚度，单位m；m_max为上覆岩层中的单个岩层最大厚度，单位m；RQD为岩层A的RQD值；c₁、c₂、c₃、c₄为RQD、的权重系数；c₅为经验补偿常数。

S4：判断若y≥1，则岩层A与其相邻下岩层之间可能形成离层；若y1，则岩层A与其相邻下岩层之间不会离层。