[发明专利]一种浅埋近距离煤层群顶板周期来压支护阻力确定方法

摘要

本发明公开了一种浅埋近距离煤层群顶板周期来压支护阻力确定方法，该方法包括：计算下煤层间隔岩层关键层台阶下沉量b₁和上煤层已扰动关键层的台阶下沉量b₂；确定浅埋近距离煤层群开采顶板周期破断结构形态；建立支架受力的力学模型；从下至上确定每个浅埋近距离煤层群开采顶板周期破断结构的支架静态载荷P_m；确定支架应提供的支护阻力P。因此，本发明提供的浅埋近距离煤层群顶板周期来压支护阻力确定方法，根据不同煤岩组合所导致的不同顶板结构形态对支架受力的影响及上煤层已采后下煤层开采顶板载荷层增大、受载不均和台阶下沉量较大等因素，建立三种力学模型，计算动静载荷作用下的浅埋近距离煤层群开采周期来压时的支架应提供的支护阻力。

主权项

1.一种浅埋近距离煤层群顶板周期来压支护阻力确定方法，其特征在于，包括：S1，根据下煤层采高m₁、直接顶厚度h及直接顶碎胀系数k_p1，确定下煤层间隔岩层关键层台阶下沉量b₁：b₁＝m₁‑h(k_p1‑1)S2，根据所述下煤层间隔岩层关键层台阶下沉量b₁、上煤层已扰动关键层与下煤层间隔岩层关键层之间的岩层厚度h₂、上煤层采高m₂和所述上煤层已扰动关键层与所述下煤层间隔岩层关键层之间的岩层再次扰动后的二次碎胀系数k_p2计算所述上煤层已扰动关键层的台阶下沉量b₂：b₂＝b₁‑(h₂‑m₂)(k_p2‑1)S3，根据所述S1及所述S2得到的所述上煤层已扰动关键层的所述台阶下沉量b₂和所述下煤层间隔岩层关键层的所述台阶下沉量b₁确定浅埋近距离煤层群开采顶板周期破断结构形态：当b₁>0，b₂>0，则所述浅埋近距离煤层群开采顶板周期破断结构形态为“上台阶岩梁‑下台阶岩梁”结构；当b₁>0，b₂≤0，则所述浅埋近距离煤层群开采顶板周期破断结构形态为“上砌体梁‑下台阶岩梁”结构；当b₁≤0，b₂≤0，则所述浅埋近距离煤层群开采顶板周期破断结构形态为“上砌体梁‑下砌体梁”结构；S4，建立支架受力的力学模型，确定支架静态载荷P_m，包括分别确定“上台阶岩梁‑下台阶岩梁”结构的支架静态载荷P_m1、“上砌体梁‑下台阶岩梁”结构的支架静态载荷P_m2及“上砌体梁‑下砌体梁”结构的支架静态载荷P_m3：其中，L_k为控顶距，b为支架宽度，h为下煤层直接顶厚度，γ为直接顶容重，h₁为下煤层间隔岩层关键层厚度，h₂为所述上煤层已扰动关键层与所述下煤层间隔岩层关键层之间的岩层厚度，h₃为上煤层已扰动关键层厚度，h₄为上煤层已扰动关键层的载荷层厚度，L₁为B关键块长度，L₂为E关键块长度，θ₁为B关键块回转角，θ_1max为B关键块最大回转角，θ₂为E关键块回转角，θ_2max为E关键块最大回转角，γ₁下煤层间隔岩层关键层容重，γ₂为所述上煤层已扰动关键层与所述下煤层顶板间隔岩层关键层之间岩层的容重，γ₃为上煤层已扰动关键层容重，γ₄为上煤层已扰动关键层的载荷层容重，i₁为B关键块块度，i₂为E关键块块度，m₂为上煤层采高，K_G为载荷层的载荷传递系数，其中，下煤层顶板间隔岩层关键层跨落顶板包括所述下煤层间隔岩层关键层及下煤层间隔岩层关键层与上煤层已扰动关键层之间的岩层，上煤层已扰动关键层垮落顶板包括所述上煤层已扰动关键层及所述上煤层已扰动关键层至地表间的载荷层，所述B关键块位于所述下煤层间隔岩层关键层中，所述E关键块位于所述上煤层已扰动关键层中；S5、确定支架应提供的支护阻力P，所述支护阻力P包括支架静态载荷P_m和支架动态载荷F_D，所述支架静态载荷P_m为P_m1、P_m2或P_m3，动载系数K_D＝0.1‑0.3，则所述支架动态载荷F_D：F_D≥K_DP_m周期来压时支架应提供的所述支护阻力P：P＝P_m+F_D≥(1+K_D)P_m。