固体充填采煤覆岩导水裂隙带发育高度预计方法
【专利摘要】本发明公开了一种固体充填采煤覆岩导水裂隙带发育高度预计方法，首先根据收集的充填采煤工作面工程地质条件信息与岩石力学实验获取的煤岩体的物理力学参数，采用有限元分析软件建立固体充填采煤数值模型；先模拟采高M不变、充实率变化条件下的覆岩塑性区高度，再模拟充实率不变、采高M变化条件下的覆岩塑性区高度，确定塑性区高度为导水裂隙带发育高度H；然后以模拟结果为基础，多元回归得到充实率采高M与导水裂隙带发育高度H的关系表达式；最后依据充填采煤实际工程参数，即设计充实率实际采高Mc，计算出覆岩导水裂隙带发育高度Hc。此方法为固体充填采煤覆岩导水裂隙带发育高度准确地预计提供参考，为含水层下煤层的安全开采提供理论借鉴。
【专利说明】固体充填采煤覆岩导水裂隙带发育高度预计方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种煤炭开采导水裂隙带发育高度预计方法，特别是一种适用于煤炭开采中固体充填采煤覆岩导水裂隙带发育高度的预计方法。
【背景技术】
[0002]在固体充填采煤技术中，矸石、粉煤灰、黄土及风积沙等固体废弃物通过地面运输系统、固体充填物料垂直投放系统输送至井下，然后通过井下运输系统直接充填于采空区。由于采空区充填体作为主要支撑承载了上覆岩层的大部分载荷，从而限制了上覆岩层的移动，将上覆岩层的移动破坏特征从“三带”(垮落带、裂隙带及弯曲下沉带)变为“两带”(裂隙带、弯曲下沉带)，有效地降低了导水裂隙带发育高度。目前，对于固体充填采煤覆岩导水裂隙带发育高度还没有一种准确的预计方法，而采高和充实率是影响固体充填采煤覆岩导水裂隙带发育高度的关键因素，因此，研究关键因素对固体充填采煤覆岩导水裂隙带发育高度的影响，从而准确地预计固体充填采煤覆岩导水裂隙带发育高度，对实现含水层下煤层的安全开采具有重要意义。
【发明内容】
[0003]技术问题:本发明的目的是针对现有技术中存在的问题，提供一种预计方法简单、准确的固体充填采煤覆岩导水裂隙带发育高度预计方法。
[0004]技术方案:本发明的固体充填采煤覆岩导水裂隙带发育高度预计方法，以工程地质条件信息与岩石力学实验为基础，采用数值模拟与多元回归分析相结合的方法，得到充实率1P、采高M与导水裂隙带发育高度H的关系表达式，然后依据充填采煤实际工程参数，即设计充实率％、实际采高M。，计算出覆岩导水裂隙带发育高度H。，其具体步骤如下:
[0005]( I)收集充填采煤工作面工程地质条件信息，并进行煤岩体取样；
[0006](2)将取样得到的煤岩体制成标准试样,进行岩石力学实验,获取煤岩体的物理力学参数；
[0007](3)根据充填采煤工作面工程地质条件信息与煤岩体的物理力学参数，采用有限元分析软件建立固体充填采煤数值模型；
[0008](4)先模拟采高M不变、充实率P变化条件下的覆岩塑性区高度，再模拟充实率供不变、采高M变化条件下的覆岩塑性区高度，确定塑性区高度为导水裂隙带发育高度H ；
[0009](5)多元回归得到充实率采高M与导水裂隙带发育高度H的关系表达式HUpM)'
[0010](6)将充填采煤实际工程参数，即设计充实率内、实际采高M。，代入关系表达式，计算出固体充填采煤覆岩导水裂隙带发育高度H。。
[0011]所述充实率供I的变化范围为20?90%，采高M的变化范围为2.5?6.0m。
[0012]有益效果:本发明的固体充填采煤覆岩导水裂隙带发育高度预计方法，在实际运用时只需确定固体充填采煤工作面的设计充实率、实际采高，便可根据回归方程预计出导水裂隙带发育高度，此方法为固体充填采煤覆岩导水裂隙带发育高度准确地预计提供参考，为含水层下煤层的安全开采提供理论借鉴。此预计方法简单易行，成本低，具有广泛的实用性。
【专利附图】
【附图说明】
[0013]图1为本发明固体充填采煤覆岩导水裂隙带发育高度预计方法流程图；
[0014]图2为本发明固体充填采煤数值计算模型；
[0015]图3为本发明固体充填采煤充实率-导水裂隙带发育高度曲线图；
[0016]图4为本发明固体充填采煤采高-导水裂隙带发育高度曲线图；
[0017]图5为本发明固体充填采煤覆岩导水裂隙带发育高度回归方程三维图。
【具体实施方式】
[0018]下面结合附图对本发明的一个实施例作进一步的描述:
[0019]本发明的固体充填采煤覆岩导水裂隙带发育高度预计方法，以工程地质条件信息与岩石力学实验为基础，采用数值模拟与多元回归分析相结合的方法，得到充实率&采高M与导水裂隙带发育高度H的关系表达式，然后依据充填采煤实际工程参数，即设计充实率%、实际采高M。，计算出覆岩导水裂隙带发育高度H。，具体步骤如下:
[0020]( I)收集充填采煤工作面工程地质条件信息，并进行煤岩体取样；
[0021](2)将取样得到的煤岩体制成标准试样,进行岩石力学实验,获取煤岩体的物理力学参数；
[0022](3)根据充填采煤工作面工程地质条件信息与煤岩体的物理力学参数，采用有限元分析软件建立固体充填采煤数值模型；
[0023](4)先模拟采高M不变、充实率P变化条件下的覆岩塑性区高度，再模拟充实率供不变、采高M变化条件下的覆岩塑性区高度，确定塑性区高度为导水裂隙带发育高度H ；
[0024](5)多元回归得到充实率P、采高M与导水裂隙带发育高度H的关系表达式
[0025](6)将充填采煤实际工程参数，即设计充实率内、实际采高M。，代入关系表达式，计算出固体充填采煤覆岩导水裂隙带发育高度H。。
[0026]所述充实率P的变化范围为20?90%，采高M的变化范围为2.5?6.0m。
[0027]实施例1、以某煤矿为例，具体实施步骤如下:
[0028]( I)对该煤矿固体充填采煤首采工作面进行现场调研，收集工作面工程地质条件信息，并进行煤岩体取样；
[0029](2)将取样得到的煤岩体制成标准试样,通过岩石力学试验,获得煤岩体的物理力学参数，见表I ;
[0030]表I
【权利要求】
1.一种固体充填采煤覆岩导水裂隙带发育高度预计方法，其特征是以工程地质条件信息与岩石力学实验为基础，采用数值模拟与多元回归分析相结合的方法，得到充实率&采高M与导水裂隙带发育高度H的关系表达式，然后依据充填采煤实际工程参数，即设计充实率外、实际采高M。，计算出覆岩导水裂隙带发育高度H。，其具体步骤如下: (O收集充填采煤工作面工程地质条件信息，并进行煤岩体取样； (2)将取样得到的煤岩体制成标准试样，进行岩石力学实验，获取煤岩体的物理力学参数； (3)根据充填采煤工作面工程地质条件信息与煤岩体的物理力学参数，采用有限元分析软件建立固体充填采煤数值模型； (4)先模拟采高M不变、充实率P变化条件下的覆岩塑性区高度，再模拟充实率P不变、采高M变化条件下的覆岩塑性区高度，确定塑性区高度为导水裂隙带发育高度H ； (5)多元回归得到充实率P、采高M与导水裂隙带发育高度H的关系表达式〃 (6)将充填采煤实际工程参数，即设计充实率内、实际采高M。，代入关系表达式，计算出固体充填采煤覆岩导水裂隙带发育高度H。。
2.根据权利要求1所述的一种固体充填采煤覆岩导水裂隙带发育高度预计方法，其特征在于:所述充实率P的变化范围为20?90%，采高M的变化范围为2.5?6.0m。
【文档编号】G01V1/40GK103513281SQ201310503632
【公开日】2014年1月15日 申请日期:2013年10月23日 优先权日:2013年10月23日
【发明者】张吉雄, 李猛, 张强, 邓雪杰, 黄艳利, 曹远威 申请人:中国矿业大学