一種確定煤壁滑移片幫深度及其滑移危險性的方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種確定煤壁滑移片幫深度及其滑移危險性的方法，其所述方法是假定n個距離頂板高度yi（i=1，2，3，…，n）的圓心和n個滑移圓弧半徑Rj（j=1，2，3，…，n），由yi和Rj定義n×n個滑移面Sij，并求其危險系數(shù)Kij；作n×n個滑移面Sij的滑移危險系數(shù)K曲面，用K=1平面與K曲面相交形成Kcr=1曲線；定義滑移面與頂板交點(diǎn)到煤壁距離為滑移面深度d，作n×n個滑移面Sij的滑移深度d曲面，將Kcr=1曲線在d曲面上投影形成臨界滑移深度dcr曲線；在dcr曲線上找出最大值dcrmax（ycr，Rcr），由ycr和Rcr所確定的滑移面為最大深度臨界滑移面，其dcrmax值為煤壁滑移片幫深度，在大采高工作面煤壁管理中將以此深度設(shè)計防治煤壁片幫的控制措施及其參數(shù)。
【專利說明】一種確定煤壁滑移片幫深度及其滑移危險性的方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于煤炭開采回采工作面圍巖控制【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及一種確定回采工作 面煤壁滑移片幫深度及其滑移危險性的方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 厚及特厚煤層在我國煤炭資源中約占40%，目前大采高綜采一次開采高度為 3. 5~7. 0m，大采高綜放一次開采厚度為5~20m，其中底層割煤高度：T5m。然而，實踐證明大 采高綜采/放工作面由于煤壁高度的加大，礦壓顯現(xiàn)更加劇烈，特別是極易發(fā)生煤壁片幫。 嚴(yán)重的煤壁片幫不僅影響工作面的正常生產(chǎn)，而且還威脅著礦工的生命安全。因此，控制煤 壁片幫成為大采高綜采/放開采的關(guān)鍵技術(shù)問題。
[0003] 在煤壁片幫方面，現(xiàn)有的研究成果多集中在影響煤壁片幫的因素分析、片幫機(jī)理 研究、片幫方式、片幫形式和類型以及防治煤壁片幫的技術(shù)措施上，尚無查到一種系統(tǒng)有 效的預(yù)測煤壁片幫深度及其對滑移危險性評價的方法，這一現(xiàn)狀直接限制了控制煤壁片 幫方法及其參數(shù)的準(zhǔn)確確定。文獻(xiàn)《大采高綜采工作面煤壁片幫機(jī)理及控制技術(shù)》（煤炭 科學(xué)技術(shù)， 2〇〇8, 36 (9) : 1_3,24)采用庫侖-摩爾強(qiáng)度理論，得出的壓剪式煤壁片幫最 大深度的計算式為Aa=M tan(45° -必/2)和滑落式煤壁片幫最大深度的計算式為Ab=M tan(90° -0)，可見該計算式中僅考慮了煤壁高度Μ和煤的內(nèi)摩擦角0，所考慮因素單一， 并且其預(yù)測值與實際片幫深度相差較大。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的是針對現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷，提供一種能夠準(zhǔn)確確定煤壁滑移片幫 深度及其滑移危險性的方法。所述方法的內(nèi)容與步驟為： 2作圖給出煤層頂板CE和底板AF,連接AC形成高度為Μ的煤壁，在頂板CE之上距 CE距離為yi (i=l，2,3, ...，η)作與CE平行的直線L，以Α為圓心，以心（j=l，2,3，…， η)為半徑作圓弧ω』，ω』與相交成ηΧη個交點(diǎn)Og，再以&為圓心，&為半徑作圓弧， 所作圓弧與煤層底板交點(diǎn)均為A點(diǎn)，和煤層頂板相交成 ηχη個交點(diǎn)bu，形成ηΧη個圓弧 ? V定義圓弧υ為假定的ηΧη個滑移面Sid，且定義點(diǎn)心到C點(diǎn)的距離CBu為滑移 面Si丨的滑移深度du (ηXn個）；根據(jù)煤層采高和采場礦山壓力顯現(xiàn)情況，估計煤壁的最大 深度滑移面的滑移深度ΜΣ，根據(jù)煤壁片幫及煤壁加固的工程特點(diǎn)，取最大深度滑移面滑 移株度dij nmX的預(yù)測精度為〇· 〇5 0. 3m，則將劃分為寬度bijm=0. 05?0· 3m的k個垂直煤 條，將k個垂直煤條由外向里編號，計算或量出各煤條的高度(m=1，2，...， k)和各煤條 底部滑移面切線與頂?shù)装迤矫娴膴A角轄心（m=1，2, ...，k)。
[0005] 2)根據(jù)式（1)計算頂板作用在每個煤條上的垂直應(yīng)力qijm :

【權(quán)利要求】
1. 一種確定煤壁滑移片幫深度及其滑移危險性的方法，其特征在于提出一種考慮煤壁 高度M、頂板壓力F、煤的內(nèi)聚力c和煤的內(nèi)摩擦角1P因素的能夠更加準(zhǔn)確地確定煤壁滑移 片幫深度及其滑移危險性的方法，具體的技術(shù)方案為： I、 作圖給出煤層頂板CE和底板AF，連接AC形成高度為M的煤壁，在頂板CE之上距 CE距離為yi (i=l，2,3,…，n)作與CE平行的直線Li,以A為圓心，以Rj (j=l，2,3,…，n) 為半徑作圓弧wj，wj與Li相交成nXn個交點(diǎn)Oij,再以O(shè)ij為圓心，Rj為半徑作圓弧，所作 圓弧與煤層底板交點(diǎn)均為A點(diǎn)，和煤層頂板相交成nXn個交點(diǎn)Bij,形成nXn個圓弧ij， 定義圓弧Alij為假定的nXn個滑移面Sij，且定義點(diǎn)Bij到C點(diǎn)的距離CBij為滑移面Sij的 滑移深度Clij (nXn個);根據(jù)煤層采高和采場礦山壓力顯現(xiàn)情況，估計煤壁的最大深度滑移 面的滑移深度Clij _，根據(jù)煤壁片幫及煤壁加固的工程特點(diǎn)，取最大深度滑移面滑移深度Clij _的預(yù)測精度為〇? 05、. 3m，則將Clij劃分為寬度bijm=0. 05、. 3m的k個垂直煤條，將k個 垂直煤條由外向里編號，計算或量出各煤條的高度hijm (m=l，2，…，k)和各煤條底部滑移 面切線與頂?shù)装迤矫娴膴A角a ^ (m=l，2，…，k); II、 根據(jù)式（1)計算頂板作用在每個煤條上的垂直應(yīng)力qi1m ;
III、 根據(jù)式（2)計算假定滑移面Su的滑移危險系數(shù)Ku ;
IV、 作由yi和Rj所定義的nXn個滑移面Sij (yi，Rj)的滑移危險系數(shù)K曲面，用K=I的 平面與K曲面相交形成Kra=I曲線；作nXn個滑移面Su的滑移深度d曲面，將Kra=I曲線 在d曲面上投影形成臨界滑移深度曲線；在曲線上找出最大值d_x (yra，Rra)，由 和Rtt所確定的滑移面為最大深度臨界滑移面，其dOTax值為煤壁滑移片幫深度，在大采高工 作面煤壁管理中將以此深度設(shè)計防治煤壁滑移片幫的控制措施及其參數(shù)。
【文檔編號】G06F17/50GK104268364SQ201410354960
【公開日】2015年1月7日 申請日期:2014年7月24日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月24日
【發(fā)明者】康天合, 李曉坡, 楊永康, 李晨陽, 李恒 申請人:太原理工大學(xué)