[发明专利]一种基于煤矿切顶弱化的切顶高度的计算方法

权利要求书

1.一种基于煤矿切顶弱化的切顶高度的计算方法，其特征在于，所述计算方法包括以下步骤：

第一步，基于人工弱化后的岩体具有一定的强度，直接顶和基本顶自身的重量和工作面的回采引起的采动应力需要克服人工弱化带的残余抗剪强度才能跨落，设人工切顶的钻孔高度为H_F，建立平衡方程为：

(H-H_F)τ+kH_Fτ-k_ck_qγHd＝0，

解得：

式中：H为直接顶与基本顶厚度，m；γ为直接顶与基本顶平均容重，kg/m³；d为老顶的周期来压步距，m；τ为弱化后顶板岩体的残余抗剪强度，MPa；k_c为采动影响系数；k_q为上覆岩层载荷传递系数；k为切缝区顶板残余系数；

第二步，基于沿空掘巷窄煤柱上的载荷大小与煤柱强度之间的关系，设人工切顶的钻孔高度为H_f，建立平衡方程为：

[a+2b+(H_l-H_f-h)tanθ]γ(H_l-H_f-h)-2bσ＝0，

解得：

式中：a为巷道宽度，m；b为煤柱宽度，m；h为巷道高度，m；H_l为裂缝带高度，m；σ为煤柱强度，MPa；θ为侧向支撑角，度；γ为顶板岩体的容重，kg/m³；

第三步，结合工作面的实际生产状况在H_F、H_f两者之间选择一个切顶高度值H_q，H_q满足：

min{H_F,H_f}≤Hq≤max{H_F,H_f}。

2.根据权利要求1所述的一种基于煤矿切顶弱化的切顶高度的计算方法，其特征在于，裂缝带高度H_l为：

式中，m为煤层采高，m。

3.根据权利要求1所述的一种基于煤矿切顶弱化的切顶高度的计算方法，其特征在于，所述人工弱化的方式采用聚能爆破或者水力压裂。