[发明专利]一种端帮开采条件下支撑煤柱目标时间强度确定方法

权利要求书

1.一种端帮开采条件下支撑煤柱目标时间强度确定方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤1：煤样制备，在保证制备的煤样其物化特性不变的情况下，使制备的煤样符合剪切蠕变试验的要求；

步骤2：在煤样上施加不同级别的法向应力，通过煤样的直剪试验，获得不同级别法向应力条件下煤样的抗剪强度，并根据摩尔库伦强度理论，通过拟合得到煤样的内聚力以及内摩擦角；同时获取加载过程中的位移曲线变化趋势，根据位移的变化趋势设置蠕变试验中不同级别的剪应力；

步骤3：设置目标服务时间分别为t1、t2、t3、t4，煤样上设置与步骤2对应的不同级别的法向应力，采用分级加载法在多个煤样上逐级增加不同级别的剪应力，保证在目标服务时间达到之前煤样不被破坏，在到达目标服务时间的时候，煤样被剪切破坏，分别获得目标服务时间t1、t2、t3、t4下的不同级别的法向应力对应的破坏载荷；

步骤4：根据摩尔库伦强度理论，通过拟合分别得到煤样在目标服务时间t1、t2、t3、t4下的内聚力以及内摩擦角；

步骤5：采用步骤2通过直剪试验得到的煤样的内聚力以及内摩擦角，以及步骤4得到的煤样在目标服务时间t1、t2、t3、t4下的内聚力以及内摩擦角，进行曲线拟合，分别得到煤样内聚力以及内摩擦角在不同目标服务时间下的变化规律；

步骤6：重新确定目标服务时间t5，结合步骤5中的变化规律得到目标服务时间t5下的内聚力以及内摩擦角，从而确定目标服务时间t5下的抗剪强度。

2.根据权利要求1所述的端帮开采条件下支撑煤柱目标时间强度确定方法，其特征在于：所述步骤2的过程如下：

步骤2.1：在每一级法向应力下，分别对多个煤样分级增加载荷大小以提供水平剪切应力，直到煤样发生剪切破坏；

步骤2.2：获得各个煤样剪切破坏时的水平剪切应力；

步骤2.3：取多个煤样剪切破坏时的平均水平剪切应力作为该级法向应力下的抗剪强度；

步骤2.4：根据摩尔库伦强度理论，采用摩尔包络线表示煤样受到不同水平应力作用达到极限状态时滑动面上与法向应力的关系，摩尔包络线近似地用直线代替，该直线方程为：

其中，τ为剪切应力；σ为法向应力；c为内聚力；为内摩擦角；

步骤2.5：将不同级别的法向应力值和对应的抗剪强度带入步骤2.4的直线方程中进行拟合，得到煤样的抗剪强度指标：内聚力c和内摩擦角

步骤2.6：获取加载过程中的位移曲线变化趋势，根据位移的变化趋势设置蠕变试验中不同级别的剪应力。

3.根据权利要求1或2所述的端帮开采条件下支撑煤柱目标时间强度确定方法，其特征在于：通过千分表实时监测煤样的位移，得到所述加载过程中的位移曲线变化趋势。

4.根据权利要求1所述的端帮开采条件下支撑煤柱目标时间强度确定方法，其特征在于：所述步骤3的过程如下：

步骤3.1：在每一级法向应力下，按步骤2得到的不同级别的剪应力分别对多个煤样逐级加载；

步骤3.2：保证在目标服务时间t1的前一天煤样不被破坏，在到达目标服务时间t1的时候，煤样被剪切破坏，获得各个某样破坏时的剪应力，并以破坏时剪切应力的前一级载荷大小作为当前煤样的目标时间强度；

步骤3.3：取多个煤样在目标服务时间t1下的目标时间强度的平均值作为该级法向应力的破坏载荷；

步骤3.4：重复步骤3.1至步骤3.3获得在目标服务时间t1下各级法向应力的破坏载荷；

步骤3.5：重复步骤3.1至步骤3.4获得在目标服务时间t2、t3、t4下各级法向应力的破坏载荷。

5.根据权利要求1所述的端帮开采条件下支撑煤柱目标时间强度确定方法，其特征在于：所述步骤5中的曲线拟合采用指数函数进行拟合。