[发明专利]一种两侧充分采动采区上山防冲煤柱设计方法及采矿方法

权利要求书

1.一种两侧充分采动采区上山防冲煤柱设计方法，包括如下步骤：

在上山两侧采空区为充分采动状态下，基于煤柱上方承受的最大载荷P与防冲煤柱宽度B的比值与发生冲击地压的临界应力σ_bmin的大小关系，得到不发生冲击地压的防冲煤柱宽度判别公式：

基于所述判别公式得到防冲煤柱宽度B的取值范围；

根据冲击地压发生的应力条件与单轴抗压强度R_C，确定发生冲击地压的临界应力σ_bmin：

当R_C＞20MPa时：σ_bmin＝50MPa；

当R_C＜16MPa时：σ_bmin＝70MPa；

当16≤R_C≤20MPa时：50＜σ_bmin＜70MPa；

按照以下第一公式计算煤柱上方承受的最大载荷P：

P＝BγH+0.3γH²；

基于所述判别公式得到防冲煤柱宽度B的取值范围为：

按照以下第二公式计算煤柱上方承受的最大载荷P：

基于所述判别公式得到防冲煤柱宽度B的取值范围为：

式中：P为煤柱上方承受的最大载荷，KN/m²；B为防冲煤柱宽度，m；γ为煤层上覆岩层的容重，KN/m³；H为煤柱埋深，m；σ_bmin为发生冲击地压的临界应力，Mpa；L_b为老顶周期来压步距，m；β为煤壁支撑影响角，60°≤β≤80°。

2.根据权利要求1所述的两侧充分采动采区上山防冲煤柱设计方法，其特征在于，根据上山巷道使用年限确定巷道不采取加强支护或卸压处理的安全系数k₁，得到防冲煤柱的第一修正宽度B_j，B_j的计算公式为：

B_j＝k₁×B；

当上山巷道服务年限≤5年，则k₁＝1.5；

当上山巷道服务年限＞5年，则k₁≥2.0。

3.根据权利要求2所述的两侧充分采动采区上山防冲煤柱设计方法，其特征在于，基于巷道的支护措施类型，确定支护强化系数，得到防冲煤柱的第二修正宽度的计算公式为：

式中：k₂为支护强化系数，k₂≥1。

4.根据权利要求3所述的两侧充分采动采区上山防冲煤柱设计方法，其特征在于，若支护措施采用注浆、锚注加强支护，则k₂＝1.15；

若支护措施采用加密锚索支护，则式中，S₂为加强支护后的锚索支护密度，根/平米；S₁为原支护密度，根/平米；

若支护措施采用门式支架、可缩性O型棚、巷道液压支架或巷道单元支架的中的一者或多者，则k₂＝1.25～1.5。

5.根据权利要求4所述的两侧充分采动采区上山防冲煤柱设计方法，其特征在于，若实施顶板深孔预裂切顶，计算切顶后防冲煤柱宽度B'；

基于切顶后防冲煤柱宽度B'得到防冲煤柱的第三修正宽度B_SZ，B_SZ的计算公式为：

式中：k₁为安全系数，k₂为支护强化系数。