一种复合残采区中部残煤开采可行性的判别方法

摘要

本发明公开了一种复合残采区中部残煤开采可行性的判别方法，属于煤矿开采技术领域。该方法包括：①结合矿区地质柱状图明确复合残采区上下煤层之间的岩层组成情况；②然后结合煤层的具体赋存状况和已有的矿井资料，获取相关参数；③结合弹塑性基础理论推导出上部煤层开采对其下方层间岩层的最大破坏深度和下部煤层开采对其上覆岩层造成的损伤范围；④基于上下煤层开采对中部残煤造成的多重采动影响，判断中部残煤的可采性。本发明易于工程人员掌握应用，在保证安全开采的前提下，合理有效的利用了不可再生的资源，可以创造巨大的市场经济效益，延长矿井服务年限。

主权项

一种复合残采区中部残煤开采可行性的判别方法，其特征在于包括以下步骤：第一步：结合矿区地质柱状图进行钻孔取芯，明确复合残采区上下煤层之间的岩层组成情况，并进行统一标号；第二步：下部煤层采用长壁垮落法开采，上部煤层采用刀柱法开采，结合煤层的具体赋存状况和已有的矿井资料，获取相关参数：上部煤层埋藏深度H₁、下部煤层埋藏深度H₂、煤层倾角α、层间岩层平均容重γ、下部煤层采高M、开采冒落过程中顶板下沉值W、岩体碎胀系数K，上覆岩体平均抗压强度R_c，以及上部煤层刀柱开采煤柱宽度L_a，刀柱采空区宽度L_b，采场的开采宽度L；第三步：结合弹塑性基础理论推导出上部煤层开采对其下方层间岩层的最大破坏深度和下部煤层开采对其上覆岩层造成的损伤范围；$\left\{\begin{array}{c}{h}_{1\max }=\frac{1.57{\gamma }^2{H_1}^2(L_b+L_a)}{2{\mathrm{\pi R}}_c^2}tan\frac{{\mathrm{\pi L}}_b}{2(L_b+L_a)}\\ h_{2\max }=\frac{1.57{\gamma }^2{[H_2-M-\frac{M-W}{(K-1)cos\alpha }]}^{2}L}{4{\beta }^2{R}_c^2}+\frac{M-W}{(K-1)\cos \alpha }\end{array}\right.$式中：h_1max为上部煤层开采对其下方层间岩层的最大破坏深度，h_2max为下部煤层开采对其上覆岩层造成的损伤范围，L_a为煤柱宽度；L_b为刀柱采空区宽度；γ为层间岩层平均容重，R_c为上覆岩体平均抗压强度，L为下部煤层采场的开采宽度，其值即为工作面的开采宽度，工作面现场经过测量即可得到；β为岩体节理裂隙影响系数；第四步：基于上下煤层开采对中部残煤造成的多重采动影响，判断中部残煤的可采性：①若下部煤层开采造成的损伤破坏范围小于下位层间岩层厚度，且上部煤层开采造成的最大破坏深度小于上位层间岩层厚度，则可以进行安全回采；②若下部煤层开采造成的损伤破坏范围小于下位层间岩层厚度，上部煤层开采造成的最大破坏深度大于上位层间岩层厚度，此时上部煤层的采动影响并未破坏中部残煤的完整性，可通过对中部残煤顶板进行合理的加固措施，然后进行回采；③若下部煤层开采造成的损伤破坏范围大于下位层间岩层厚度，则中部煤层可能发生台阶错动，造成煤层的不连续，则不可以进行回采。