本發(fā)明涉及防水煤柱留設(shè)，尤其涉及一種斷層防水煤柱設(shè)計(jì)方法。

背景技術(shù)：

1、煤礦開采過程中，斷層破壞了煤巖層的連續(xù)完整性，且容易溝通含水層與煤層的水力聯(lián)系，極易引起煤礦水害事故的發(fā)生。因此，煤礦開采過程中，開展對導(dǎo)水?dāng)鄬犹讲榧胺乐问直匾?/p>

2、為了防止煤礦突水事故的發(fā)生，在采掘過程中，當(dāng)遇到含水或?qū)當(dāng)鄬訒r(shí)，往往要求分析研究實(shí)際情況后，根據(jù)安全需要留設(shè)一定的防隔水煤(巖)柱?，F(xiàn)有技術(shù)中，含水或?qū)當(dāng)鄬臃栏羲?巖)柱的設(shè)計(jì)多參照相關(guān)經(jīng)驗(yàn)公式或評經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行，以往對其估算時(shí)，多用手算；因統(tǒng)計(jì)工作量大，計(jì)算繁瑣，運(yùn)算緩慢，易于出錯(cuò)，不利于煤礦安全和煤炭資源的保護(hù)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、有鑒于此，有必要提供一種斷層防水煤柱設(shè)計(jì)方法，用以解決現(xiàn)有技術(shù)的上述缺陷。

2、為了解決上述問題，第一方面，本發(fā)明實(shí)施例提供一種斷層防水煤柱設(shè)計(jì)方法，包括：

3、獲取煤層的地質(zhì)力學(xué)參數(shù)；

4、分析影響防水煤柱設(shè)計(jì)的多種水文地質(zhì)條件，根據(jù)所述煤層的地質(zhì)力學(xué)參數(shù)，利用預(yù)設(shè)的程序計(jì)算不同水文地質(zhì)條件下的防水煤柱設(shè)計(jì)參數(shù)。

5、優(yōu)選的，所述煤層的地質(zhì)力學(xué)參數(shù)至少包括：導(dǎo)水裂縫帶最大高度、斷層傾角、巖層塌陷角以及防水煤柱所承受的靜水壓力。

6、優(yōu)選的，所述分析影響防水煤柱設(shè)計(jì)的多種水文地質(zhì)條件，包括：

7、分析煤層、含水層、斷層和導(dǎo)水裂隙帶的結(jié)構(gòu)位置關(guān)系對防水煤柱設(shè)計(jì)的影響，得到影響防水煤柱設(shè)計(jì)的多種水文地質(zhì)條件。

8、優(yōu)選的，所述影響防水煤柱設(shè)計(jì)的多種水文地質(zhì)條件包括：

9、含水層頂面高于導(dǎo)水裂縫帶最大高度；其中，含水層是指能夠儲存和傳輸?shù)叵滤膸r層，導(dǎo)水裂縫帶是指巖石中由于斷層、節(jié)理或其他裂隙引起的地下水流動(dòng)的帶狀區(qū)域；

10、煤層位于含水層上方；

11、導(dǎo)水裂縫帶最大高度高于斷層上盤含水層。

12、優(yōu)選的，所述計(jì)算不同水文地質(zhì)條件下的防水煤柱設(shè)計(jì)參數(shù)，包括：

13、當(dāng)含水層頂面高于最高導(dǎo)水裂隙帶上限時(shí)，防水煤柱寬度的計(jì)算公式為：

14、l＝l1+l2+l3＝hacscθ+hlcotθ+hlcotδ

15、式中，l為防水煤柱寬度，l1，l2，l3分別為防水煤柱各分段寬度；hl為導(dǎo)水裂縫帶最大高度；θ為斷層傾角；δ為巖層塌陷角；ha為安全煤柱的高度；

16、其中，ha＝(p/ts)+10

17、式中，p為防水煤柱所承受的靜水壓力；ts為臨界突水系數(shù)。

18、優(yōu)選的，所述計(jì)算不同水文地質(zhì)條件下的防水煤柱設(shè)計(jì)參數(shù)，還包括：

19、當(dāng)煤層位于含水層上方，且斷層導(dǎo)水時(shí)，防水煤柱寬度的計(jì)算公式為：

20、l＝ha/sinθ≥20m

21、在煤層位于含水層上方且斷層導(dǎo)水的情況下，防水煤柱的留設(shè)應(yīng)當(dāng)考慮煤層底部隔水層能否承受下部含水層的壓力，以及斷層在順煤層方向上的壓力；

22、當(dāng)煤層位于含水層上方，斷層不導(dǎo)水時(shí)，則確保含水層頂面與斷層面交點(diǎn)至煤層底板間的最小距離，大于安全煤柱的高度，且不小于20m。

23、優(yōu)選的，所述計(jì)算不同水文地質(zhì)條件下的防水煤柱設(shè)計(jì)參數(shù)，還包括：

24、當(dāng)最高導(dǎo)水裂縫帶上限高于斷層上盤含水層時(shí)，防水煤柱寬度的計(jì)算公式為：

25、l＝l1+l2+l3＝ha(sinδ－cosδcotθ)+(hacosδ+m)(cotθ+cotδ)≥20m。

26、式中，m為斷層上盤含水層層面高出下盤煤層底板的高度。

27、優(yōu)選的，所述方法還包括：

28、根據(jù)所述煤層的地質(zhì)力學(xué)參數(shù)，計(jì)算安全隔水層厚度；其中，安全隔水層厚度是指開采煤層底板至含水層頂面之間隔水的完整巖層的厚度；

29、安全隔水層厚度的計(jì)算公式為：

30、

31、式中，t為安全隔水層厚度；s為巷道底板寬度；γ為底板隔水層的平均重度；kp為底板隔水層的平均抗拉強(qiáng)度；p為防水煤柱所承受的靜水壓力。

32、第二方面，本發(fā)明還提供了一種電子設(shè)備，包括存儲器和處理器，其中，

33、所述存儲器，用于存儲程序；

34、所述處理器，與所述存儲器耦合，用于執(zhí)行所述存儲器中存儲的所述程序，以實(shí)現(xiàn)如本發(fā)明第一方面實(shí)施例所述的斷層防水煤柱設(shè)計(jì)方法中的步驟。

35、第三方面，本發(fā)明還提供了一種計(jì)算機(jī)可讀存儲介質(zhì)，用于存儲計(jì)算機(jī)可讀取的程序或指令，所述程序或指令被處理器執(zhí)行時(shí)能夠?qū)崿F(xiàn)如本發(fā)明第一方面實(shí)施例所述的斷層防水煤柱設(shè)計(jì)方法中的步驟。

36、本發(fā)明提供的斷層防水煤柱設(shè)計(jì)方法，與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有如下有益效果：

37、1)本發(fā)明通過綜合考慮煤層區(qū)域具體的水文地質(zhì)條件，能夠更精確地計(jì)算出防水煤柱的設(shè)計(jì)參數(shù)，有助于減少因估算不準(zhǔn)確而帶來的安全隱患。

38、2)本發(fā)明利用預(yù)設(shè)的程序計(jì)算不同水文地質(zhì)條件下的防水煤柱設(shè)計(jì)參數(shù)，提高了計(jì)算效率和準(zhǔn)確性，減少了人為錯(cuò)誤的可能性。

39、3)本發(fā)明通過精確的防水煤柱設(shè)計(jì)，能夠有效防止含水層或?qū)當(dāng)鄬又械乃咳朊旱V工作面，大大降低了礦井突水等安全事故的風(fēng)險(xiǎn)，保障了煤礦生產(chǎn)的安全。

技術(shù)特征：

1.一種斷層防水煤柱設(shè)計(jì)方法，其特征在于，包括：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的斷層防水煤柱設(shè)計(jì)方法，其特征在于，所述煤層的地質(zhì)力學(xué)參數(shù)至少包括：導(dǎo)水裂縫帶最大高度、斷層傾角、巖層塌陷角以及防水煤柱所承受的靜水壓力。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的斷層防水煤柱設(shè)計(jì)方法，其特征在于，所述分析影響防水煤柱設(shè)計(jì)的多種水文地質(zhì)條件，包括：

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的斷層防水煤柱設(shè)計(jì)方法，其特征在于，所述影響防水煤柱設(shè)計(jì)的多種水文地質(zhì)條件包括：

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的斷層防水煤柱設(shè)計(jì)方法，其特征在于，所述計(jì)算不同水文地質(zhì)條件下的防水煤柱設(shè)計(jì)參數(shù)，包括：

6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的斷層防水煤柱設(shè)計(jì)方法，其特征在于，所述計(jì)算不同水文地質(zhì)條件下的防水煤柱設(shè)計(jì)參數(shù)，還包括：

7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的斷層防水煤柱設(shè)計(jì)方法，其特征在于，所述計(jì)算不同水文地質(zhì)條件下的防水煤柱設(shè)計(jì)參數(shù)，還包括：

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的斷層防水煤柱設(shè)計(jì)方法，其特征在于，所述方法還包括：

9.一種電子設(shè)備，

10.一種計(jì)算機(jī)可讀存儲介質(zhì)，其特征在于，用于存儲計(jì)算機(jī)可讀取的程序或指令，所述程序或指令被處理器執(zhí)行時(shí)能夠?qū)崿F(xiàn)上述權(quán)利要求1至8中任意一項(xiàng)所述的斷層防水煤柱設(shè)計(jì)方法中的步驟。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明涉及一種斷層防水煤柱設(shè)計(jì)方法，包括：獲取煤層的地質(zhì)力學(xué)參數(shù)；分析影響防水煤柱設(shè)計(jì)的多種水文地質(zhì)條件，根據(jù)所述煤層的地質(zhì)力學(xué)參數(shù)，利用預(yù)設(shè)的程序計(jì)算不同水文地質(zhì)條件下的防水煤柱設(shè)計(jì)參數(shù)。本發(fā)明利用預(yù)設(shè)的程序計(jì)算不同水文地質(zhì)條件下的防水煤柱設(shè)計(jì)參數(shù)，提高了計(jì)算效率和準(zhǔn)確性，減少了人為錯(cuò)誤的可能性。通過綜合考慮煤層區(qū)域具體的水文地質(zhì)條件，能夠更精確地計(jì)算出防水煤柱的設(shè)計(jì)參數(shù)，有助于減少因估算不準(zhǔn)確而帶來的安全隱患。通過精確的防水煤柱設(shè)計(jì)，能夠有效防止含水層或?qū)當(dāng)鄬又械乃咳朊旱V工作面，大大降低了礦井突水等安全事故的風(fēng)險(xiǎn)，保障了煤礦生產(chǎn)的安全。

技術(shù)研發(fā)人員：范磊,金學(xué)良,李寧,張維峰,彭飛,姜?jiǎng)P
受保護(hù)的技術(shù)使用者：淮北礦業(yè)股份有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/30