[发明专利]一种复合残采区上行开采可行性的定量判定方法

权利要求书

1.一种复合残采区上行开采可行性的定量判定方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、根据矿井地质资料和开采资料，通过下煤层采高及其与上部残煤之间的层间距关系初步判断上部残煤位置，若上部残煤位置位于下煤层开采的冒落带之上则进行步骤S2，否则直接判定为不可开采；

S2、通过钻探的方法，得到残煤开采区域的岩层组成、岩层结构及岩层物理力学参数情况；

S3、根据残采区原下部煤层开采工作面的矿压观测资料和岩层组成、岩层结构及第i岩层的厚度h_i、容重γ_i、弹性模量E_i，利用组合梁理论和层间岩层控制岩层的判定公式，判定控制岩层的位置，该控制岩层可以形成底板砌体梁岩层结构；

S4、计算控制岩层破断距l_k，即待采残煤底板砌体梁岩层结构的长度；计算支承压力在经过传播衰减之后作用于控制岩层形成的底板砌体梁岩层结构上的扰动载荷q_a的大小；

S5、对扰动载荷作用下，复合残采区各底板砌体梁岩层结构是否发生回转变形失稳进行分析，判定条件为：

式中，df为载荷系数，df＝q_a/q_k，q_k表示原作用于控制岩层形成的底板砌体梁岩层结构上的载荷；j表示扰动载荷的分布系数，j＝b/l_k，b表示扰动载荷长度；η_c表示端角挤压因子，取值0.3；η_e表示综合环境影响因子，取值通过室内实验室实验获得；i表示块体的块度，i＝h_k/l_k，h_k表示待采残煤底板砌体梁岩层结构的厚度；σ_c表示底板砌体梁岩层结构单轴抗压强度；θ₁、θ₂分别表示底板砌体梁岩层结构块体的回转角度；

若任一控制岩层形成的底板岩层结构满足上述判定条件，则判定该底板岩层结构不发生回转变形失稳，可以进行开采，若所有控制岩层均不满足上述条件，则判定所有底板岩层结构发生回转变形失稳，不能进行开采。

2.根据权利要求1所述的一种复合残采区上行开采可行性的定量判定方法，其特征在于，所述步骤S4中，控制岩层破断距l_k的计算公式为：

上式中，R_Tk表示控制岩层抗拉强度，q_k表示原作用于控制岩层形成的底板砌体梁岩层结构上的载荷；

作用于控制岩层所成底板砌体梁岩层结构上的扰动载荷的大小q_a的计算公式为：

上式中，γ表示上覆岩层的容重，H表示上覆岩层的厚度，x₀表示待采残煤工作面支承压力的宽度、l₀表示支承压力的长度、k_i表示载荷集中系数，z表示控制岩层的深度。

3.根据权利要求1所述的一种复合残采区上行开采可行性的定量判定方法，其特征在于，所述步骤S3中，确定形成底板砌体梁岩层结构的控制岩层的位置的公式为：

式中，m表示岩层标号，从下往上，岩层编号依次增加；若某一岩层满足上式，则该岩层是控制岩层，可以形成底板砌体梁岩层结构，若不满足，则该岩层不是控制岩层，不能形成底板砌体梁岩层结构。

4.根据权利要求1所述的一种复合残采区上行开采可行性的定量判定方法，其特征在于，所述步骤S5中，对扰动载荷作用下，复合残采区各底板砌体梁岩层结构是否发生回转变形失稳进行分析的判定条件为：