一種確定煤壁滑移片幫深度及其滑移危險性的方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種確定煤壁滑移片幫深度及其滑移危險性的方法，其所述方法是假定n個距離頂板高度yi（i=1，2，3，…，n）的圓心和n個滑移圓弧半徑Rj（j=1，2，3，…，n），由yi和Rj定義n×n個滑移面Sij，并求其危險系數(shù)Kij；作n×n個滑移面Sij的滑移危險系數(shù)K曲面，用K=1平面與K曲面相交形成Kcr=1曲線；定義滑移面與頂板交點到煤壁距離為滑移面深度d，作n×n個滑移面Sij的滑移深度d曲面，將Kcr=1曲線在d曲面上投影形成臨界滑移深度dcr曲線；在dcr曲線上找出最大值dcrmax（ycr，Rcr），由ycr和Rcr所確定的滑移面為最大深度臨界滑移面，其dcrmax值為煤壁滑移片幫深度，在大采高工作面煤壁管理中將以此深度設計防治煤壁片幫的控制措施及其參數(shù)。
【專利說明】一種確定煤壁滑移片幫深度及其滑移危險性的方法

【技術(shù)領域】
[0001] 本發(fā)明屬于煤炭開采回采工作面圍巖控制【技術(shù)領域】，尤其涉及一種確定回采工作 面煤壁滑移片幫深度及其滑移危險性的方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 厚及特厚煤層在我國煤炭資源中約占40%，目前大采高綜采一次開采高度為 3. 5~7. 0m，大采高綜放一次開采厚度為5~20m，其中底層割煤高度：T5m。然而，實踐證明大 采高綜采/放工作面由于煤壁高度的加大，礦壓顯現(xiàn)更加劇烈，特別是極易發(fā)生煤壁片幫。 嚴重的煤壁片幫不僅影響工作面的正常生產(chǎn)，而且還威脅著礦工的生命安全。因此，控制煤 壁片幫成為大采高綜采/放開采的關(guān)鍵技術(shù)問題。
[0003] 在煤壁片幫方面，現(xiàn)有的研究成果多集中在影響煤壁片幫的因素分析、片幫機理 研究、片幫方式、片幫形式和類型以及防治煤壁片幫的技術(shù)措施上，尚無查到一種系統(tǒng)有 效的預測煤壁片幫深度及其對滑移危險性評價的方法，這一現(xiàn)狀直接限制了控制煤壁片 幫方法及其參數(shù)的準確確定。文獻《大采高綜采工作面煤壁片幫機理及控制技術(shù)》（煤炭 科學技術(shù)， 2〇〇8, 36 (9) : 1_3,24)采用庫侖-摩爾強度理論，得出的壓剪式煤壁片幫最 大深度的計算式為Aa=M tan(45° -必/2)和滑落式煤壁片幫最大深度的計算式為Ab=M tan(90° -0)，可見該計算式中僅考慮了煤壁高度Μ和煤的內(nèi)摩擦角0，所考慮因素單一， 并且其預測值與實際片幫深度相差較大。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的是針對現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷，提供一種能夠準確確定煤壁滑移片幫 深度及其滑移危險性的方法。所述方法的內(nèi)容與步驟為： 2作圖給出煤層頂板CE和底板AF,連接AC形成高度為Μ的煤壁，在頂板CE之上距 CE距離為yi (i=l，2,3, ...，η)作與CE平行的直線L，以Α為圓心，以心（j=l，2,3，…， η)為半徑作圓弧ω』，ω』與相交成ηΧη個交點Og，再以&為圓心，&為半徑作圓弧， 所作圓弧與煤層底板交點均為A點，和煤層頂板相交成 ηχη個交點bu，形成ηΧη個圓弧 ? V定義圓弧υ為假定的ηΧη個滑移面Sid，且定義點心到C點的距離CBu為滑移 面Si丨的滑移深度du (ηXn個）；根據(jù)煤層采高和采場礦山壓力顯現(xiàn)情況，估計煤壁的最大 深度滑移面的滑移深度ΜΣ，根據(jù)煤壁片幫及煤壁加固的工程特點，取最大深度滑移面滑 移株度dij nmX的預測精度為〇· 〇5 0. 3m，則將劃分為寬度bijm=0. 05?0· 3m的k個垂直煤 條，將k個垂直煤條由外向里編號，計算或量出各煤條的高度(m=1，2，...， k)和各煤條 底部滑移面切線與頂?shù)装迤矫娴膴A角轄心（m=1，2, ...，k)。
[0005] 2)根據(jù)式（1)計算頂板作用在每個煤條上的垂直應力qijm :

【權(quán)利要求】
1. 一種確定煤壁滑移片幫深度及其滑移危險性的方法，其特征在于提出一種考慮煤壁 高度M、頂板壓力F、煤的內(nèi)聚力c和煤的內(nèi)摩擦角1P因素的能夠更加準確地確定煤壁滑移 片幫深度及其滑移危險性的方法，具體的技術(shù)方案為： I、 作圖給出煤層頂板CE和底板AF，連接AC形成高度為M的煤壁，在頂板CE之上距 CE距離為yi (i=l，2,3,…，n)作與CE平行的直線Li,以A為圓心，以Rj (j=l，2,3,…，n) 為半徑作圓弧wj，wj與Li相交成nXn個交點Oij,再以Oij為圓心，Rj為半徑作圓弧，所作 圓弧與煤層底板交點均為A點，和煤層頂板相交成nXn個交點Bij,形成nXn個圓弧ij， 定義圓弧Alij為假定的nXn個滑移面Sij，且定義點Bij到C點的距離CBij為滑移面Sij的 滑移深度Clij (nXn個);根據(jù)煤層采高和采場礦山壓力顯現(xiàn)情況，估計煤壁的最大深度滑移 面的滑移深度Clij _，根據(jù)煤壁片幫及煤壁加固的工程特點，取最大深度滑移面滑移深度Clij _的預測精度為〇? 05、. 3m，則將Clij劃分為寬度bijm=0. 05、. 3m的k個垂直煤條，將k個 垂直煤條由外向里編號，計算或量出各煤條的高度hijm (m=l，2，…，k)和各煤條底部滑移 面切線與頂?shù)装迤矫娴膴A角a ^ (m=l，2，…，k); II、 根據(jù)式（1)計算頂板作用在每個煤條上的垂直應力qi1m ;
III、 根據(jù)式（2)計算假定滑移面Su的滑移危險系數(shù)Ku ;
IV、 作由yi和Rj所定義的nXn個滑移面Sij (yi，Rj)的滑移危險系數(shù)K曲面，用K=I的 平面與K曲面相交形成Kra=I曲線；作nXn個滑移面Su的滑移深度d曲面，將Kra=I曲線 在d曲面上投影形成臨界滑移深度曲線；在曲線上找出最大值d_x (yra，Rra)，由 和Rtt所確定的滑移面為最大深度臨界滑移面，其dOTax值為煤壁滑移片幫深度，在大采高工 作面煤壁管理中將以此深度設計防治煤壁滑移片幫的控制措施及其參數(shù)。
【文檔編號】G06F17/50GK104268364SQ201410354960
【公開日】2015年1月7日 申請日期:2014年7月24日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月24日
【發(fā)明者】康天合, 李曉坡, 楊永康, 李晨陽, 李恒 申請人:太原理工大學