一种确定煤壁滑移片帮深度及其滑移危险性的方法
【专利摘要】本发明公开了一种确定煤壁滑移片帮深度及其滑移危险性的方法，其所述方法是假定n个距离顶板高度yi（i=1，2，3，…，n）的圆心和n个滑移圆弧半径Rj（j=1，2，3，…，n），由yi和Rj定义n×n个滑移面Sij，并求其危险系数Kij；作n×n个滑移面Sij的滑移危险系数K曲面，用K=1平面与K曲面相交形成Kcr=1曲线；定义滑移面与顶板交点到煤壁距离为滑移面深度d，作n×n个滑移面Sij的滑移深度d曲面，将Kcr=1曲线在d曲面上投影形成临界滑移深度dcr曲线；在dcr曲线上找出最大值dcrmax（ycr，Rcr），由ycr和Rcr所确定的滑移面为最大深度临界滑移面，其dcrmax值为煤壁滑移片帮深度，在大采高工作面煤壁管理中将以此深度设计防治煤壁片帮的控制措施及其参数。
【专利说明】一种确定煤壁滑移片帮深度及其滑移危险性的方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于煤炭开采回采工作面围岩控制【技术领域】，尤其涉及一种确定回采工作 面煤壁滑移片帮深度及其滑移危险性的方法。
【背景技术】
[0002] 厚及特厚煤层在我国煤炭资源中约占40%，目前大采高综采一次开采高度为 3. 5~7. 0m，大采高综放一次开采厚度为5~20m，其中底层割煤高度：T5m。然而，实践证明大 采高综采/放工作面由于煤壁高度的加大，矿压显现更加剧烈，特别是极易发生煤壁片帮。 严重的煤壁片帮不仅影响工作面的正常生产，而且还威胁着矿工的生命安全。因此，控制煤 壁片帮成为大采高综采/放开采的关键技术问题。
[0003] 在煤壁片帮方面，现有的研究成果多集中在影响煤壁片帮的因素分析、片帮机理 研究、片帮方式、片帮形式和类型以及防治煤壁片帮的技术措施上，尚无查到一种系统有 效的预测煤壁片帮深度及其对滑移危险性评价的方法，这一现状直接限制了控制煤壁片 帮方法及其参数的准确确定。文献《大采高综采工作面煤壁片帮机理及控制技术》（煤炭 科学技术， 2〇〇8, 36 (9) : 1_3,24)采用库仑-摩尔强度理论，得出的压剪式煤壁片帮最 大深度的计算式为Aa=M tan(45° -必/2)和滑落式煤壁片帮最大深度的计算式为Ab=M tan(90° -0)，可见该计算式中仅考虑了煤壁高度Μ和煤的内摩擦角0，所考虑因素单一， 并且其预测值与实际片帮深度相差较大。
【发明内容】
[0004]本发明的目的是针对现有技术存在的缺陷，提供一种能够准确确定煤壁滑移片帮 深度及其滑移危险性的方法。所述方法的内容与步骤为： 2作图给出煤层顶板CE和底板AF,连接AC形成高度为Μ的煤壁，在顶板CE之上距 CE距离为yi (i=l，2,3, ...，η)作与CE平行的直线L，以Α为圆心，以心（j=l，2,3，…， η)为半径作圆弧ω』，ω』与相交成ηΧη个交点Og，再以&为圆心，&为半径作圆弧， 所作圆弧与煤层底板交点均为A点，和煤层顶板相交成 ηχη个交点bu，形成ηΧη个圆弧 ? V定义圆弧υ为假定的ηΧη个滑移面Sid，且定义点心到C点的距离CBu为滑移 面Si丨的滑移深度du (ηXn个）；根据煤层采高和采场矿山压力显现情况，估计煤壁的最大 深度滑移面的滑移深度ΜΣ，根据煤壁片帮及煤壁加固的工程特点，取最大深度滑移面滑 移株度dij nmX的预测精度为〇· 〇5 0. 3m，则将划分为宽度bijm=0. 05?0· 3m的k个垂直煤 条，将k个垂直煤条由外向里编号，计算或量出各煤条的高度(m=1，2，...， k)和各煤条 底部滑移面切线与顶底板平面的夹角轄心（m=1，2, ...，k)。
[0005] 2)根据式（1)计算顶板作用在每个煤条上的垂直应力qijm :
【权利要求】
1. 一种确定煤壁滑移片帮深度及其滑移危险性的方法，其特征在于提出一种考虑煤壁 高度M、顶板压力F、煤的内聚力c和煤的内摩擦角1P因素的能够更加准确地确定煤壁滑移 片帮深度及其滑移危险性的方法，具体的技术方案为： I、 作图给出煤层顶板CE和底板AF，连接AC形成高度为M的煤壁，在顶板CE之上距 CE距离为yi (i=l，2,3,…，n)作与CE平行的直线Li,以A为圆心，以Rj (j=l，2,3,…，n) 为半径作圆弧wj，wj与Li相交成nXn个交点Oij,再以Oij为圆心，Rj为半径作圆弧，所作 圆弧与煤层底板交点均为A点，和煤层顶板相交成nXn个交点Bij,形成nXn个圆弧ij， 定义圆弧Alij为假定的nXn个滑移面Sij，且定义点Bij到C点的距离CBij为滑移面Sij的 滑移深度Clij (nXn个);根据煤层采高和采场矿山压力显现情况，估计煤壁的最大深度滑移 面的滑移深度Clij _，根据煤壁片帮及煤壁加固的工程特点，取最大深度滑移面滑移深度Clij _的预测精度为〇? 05、. 3m，则将Clij划分为宽度bijm=0. 05、. 3m的k个垂直煤条，将k个 垂直煤条由外向里编号，计算或量出各煤条的高度hijm (m=l，2，…，k)和各煤条底部滑移 面切线与顶底板平面的夹角a ^ (m=l，2，…，k); II、 根据式（1)计算顶板作用在每个煤条上的垂直应力qi1m ;
III、 根据式（2)计算假定滑移面Su的滑移危险系数Ku ;
IV、 作由yi和Rj所定义的nXn个滑移面Sij (yi，Rj)的滑移危险系数K曲面，用K=I的 平面与K曲面相交形成Kra=I曲线；作nXn个滑移面Su的滑移深度d曲面，将Kra=I曲线 在d曲面上投影形成临界滑移深度曲线；在曲线上找出最大值d_x (yra，Rra)，由 和Rtt所确定的滑移面为最大深度临界滑移面，其dOTax值为煤壁滑移片帮深度，在大采高工 作面煤壁管理中将以此深度设计防治煤壁滑移片帮的控制措施及其参数。
【文档编号】G06F17/50GK104268364SQ201410354960
【公开日】2015年1月7日 申请日期:2014年7月24日 优先权日:2014年7月24日
【发明者】康天合, 李晓坡, 杨永康, 李晨阳, 李恒 申请人:太原理工大学