[发明专利]一种条带开采采空区稳定性评估方法

说明书

本发明属于采矿工程技术领域，涉及一种条带开采采空区的稳定性评估方法。本发明在综合整理分析本次研究区域相关资料的基础上，对采煤引起的地表移动延续时间进行分析，从理论结合实际更好地评价了采空区的稳定程度，通过科学、综合的分析方法，能够准确得到采空区稳定性对后期地面土地再次利用带来的影响情况，为沉陷地能否再次利用或作为何种性质土地使用的安全性提供科学的依据，适于广泛推广应用。

技术领域

本发明属于采矿工程技术领域，涉及一种条带开采采空区的稳定性评估方法。

背景技术

条带开采是一种部分开采方法，它是将要开采的煤层区域划分为比较正规的条带形状，采一条、留一条，使留下的条带煤柱足以支撑上覆岩层的重量，而地表只产生较小的移动和变形。条带开采技术的基本做法是利用保留的条带煤柱支撑上覆岩层，达到既回收一部分煤炭资源，又能控制地表变形、保护地面建筑物的目的。我国自1967年开始应用充填条带法开采“三下”压煤以来，先后在全国10 多个省、100多个条带工作面进行了条带开采，取得了丰富研究成果和实际观测资料。我国条带开采多采用垮落法管理顶板，采深一般小于400m，开采厚度在6m以下，采出率一般在40%～78.6%之间。在理论研究方面，我国学者对条带开采进行了大量的研究，主要包括条带开采地表移动机理和规律、条带开采地表移动和变形预计方法和预计参数、条带煤柱稳定性研究等方面。但在条带开采采空区的稳定性评估方面研究较少，目前国内学者主要集中在垮落法全采采空区稳定性评估体系，针对条带开采采空区稳定性评估方法目前尚未有成熟经验，因此，我们根据多个项目成功经验提出一种条带开采采空区稳定性评估方法。

发明内容

本发明针对条带开采采空区的稳定性评估方面研究较少的问题提出一种科学的条带开采采空区的稳定性评估方法。

为了达到上述目的，本发明是采用下述的技术方案实现的：

一种条带开采采空区稳定性评估方法，分析步骤如下：

(1)在综合整理分析本次研究区域相关资料的基础上，采用概率积分法预计分析了研究区附近目前地表移动变形现状，得到地表下沉值w，水平变形ε、倾斜变形i和曲率变形k；并将各数值绘制成地表变形等值线图，明确研究区域是否处于下沉区域；

(2)对采煤引起的地表移动延续时间进行分析：地表移动延续时间（地表移动期）是指地表移动开始到结束的整个时间，其过程大致可分为三个阶段：初始期、活跃期和衰退期，地表移动衰退期结束后，可以认为地表沉陷达到相对稳定，计算公式如下：

通过确定地表移动延续时间来分析条带采空区是否存在剩余移动变形，并为下一步残余移动变形计算提供时间参数依据；

(3)根据剩余移动时间确定剩余移动下沉参数，利用概率积分法预计分析了研究区附近目前地表剩余移动变形值，得到地表下沉值w，水平变形ε、倾斜变形i和曲率变形k；

(4)由于条带开采等特殊开采方法残留煤柱较多，残余变形较之垮落法全采较大，本评估方法根据煤矿长壁开采残余下沉系数经验公式，如下：

结合部分采动回采率，进行公式调整后，推导新的公式选取条带采空区的残余下沉系数等参数，采用概率积分法预计分析了研究区附近目前地表残余移动变形值，得到地表下沉值w，水平变形ε、倾斜变形i和曲率变形k；

(5)将剩余移动变形与残余移动变形进行叠加，绘制成地表变形等值线图，明确研究区域处于影响位置及影响程度；

(6)由于条带开采等特殊开采方法残留煤柱较多，随着时间推移有发生煤柱失稳的可能性，致使覆岩平衡被再次打破导致地表再次发生移动变形，因此需要对条带开采采宽、留宽尺寸进行验算，利用公式，计算煤柱承压安全系数（煤柱能承受的极限荷载与煤柱实际承受的荷载之比），对煤柱长期稳定性进行分析；