[发明专利]浅埋近距离煤层群开采初次来压支架支护阻力的确定方法

权利要求书

1.浅埋近距离煤层群开采顶板初次来压支架支护阻力的确定方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)建立浅埋近距离煤层群下煤层关键层固支梁力学模型，并推导出下煤层关键层受不均载荷作用下的初次破断距计算公式：

下煤层关键层初次破断距决定了B关键块的长度；其中，h₁为下煤层关键层厚度，q₁为上煤层关键层铰接部分对应下煤层关键层所受载荷，q₂为上煤层关键层有一定压实部分对应下关键层所受载荷，R_T为岩石抗拉强度；

2)支架必须提供的支护阻力P由静态支护阻力P_m和动态载荷F_D组成；

3)煤层群下煤层开采过程中，初次来压时支架受到的平均压力为未来压时的1.3倍以上，则认定动载系数K_D为0.3以上，即顶板的动态载荷F_D为：

F_D＝K_D·P_m＝0.3P_m

则初次来压支架的支护阻力为：P≥P_m+F_D＝1.3P_m。

2.根据权利要求1所述的浅埋近距离煤层群开采顶板初次来压支架支护阻力的确定方法，其特征在于，按照各岩层或岩组对支架作用力空间位置从下向上的顺序，支架静态支护阻力P_m分别为下煤层直接顶重量、下煤层关键层垮落顶板载荷、上煤层关键层垮落顶板载荷以及静态支护阻力；

其中，下煤层关键层初次破断后形成了两个关键块：靠近工作面一侧的B关键块及靠近采空区一侧的C关键块，两相邻关键块与两侧煤壁相互铰接。

3.根据权利要求2所述的浅埋近距离煤层群开采顶板初次来压支架支护阻力的确定方法，其特征在于，下煤层直接顶重量：

W＝L_kb∑hγ

上式中，L_K为支架顶梁长度，b为支架宽度，h为下煤层直接顶厚度，γ为下煤层直接顶容重。

4.根据权利要求2所述的浅埋近距离煤层群开采顶板初次来压支架支护阻力的确定方法，其特征在于，下煤层关键层垮落顶板载荷：

P_B＝P_GB+P_ZB

上式中，P_GB为B关键块有效传递重量，P_ZB为上煤层直接顶有效载荷。

5.根据权利要求2所述的浅埋近距离煤层群开采顶板初次来压支架支护阻力的确定方法，其特征在于，上煤层关键层垮落顶板载荷：

P_F＝P_GF+P_ZF

上式中，P_GF为F关键块有效传递重量，F关键块为上煤层关键层破断后，位于B关键块上部的岩块；P_ZF为上煤层关键层有效载荷。

6.根据权利要求2所述的浅埋近距离煤层群开采顶板初次来压支架支护阻力的确定方法，其特征在于，静态支护阻力为：

P_m＝W+P_B+P_F

其中，P_m为支架的静态支护阻力，W为下煤层直接顶载荷，P_B为下煤层关键层垮落顶板载荷，P_F为上煤层关键层垮落顶板载荷。

7.根据权利要求1-6任意一项所述的浅埋近距离煤层群开采顶板初次来压支架支护阻力的确定方法，其特征在于，

建立浅埋近距离煤层群下煤层关键层固支梁力学模型：

其中，M_A为A点的弯矩，q₁为上煤层关键层铰接部分对应下煤层关键层所受载荷，q₂为上煤层关键层压实部分对应下关键层所受载荷，L_q为受q₁作用的梁的长度，L_h为q₂作用的梁的长度，M_x为所求梁上任意一点的弯矩，x为任意一点距M点的水平距离。