CN108571340A - 用于沿空留巷充填体的载荷估算方法 - Google Patents

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    • E21—EARTH DRILLING; MINING
    • E21F—SAFETY DEVICES, TRANSPORT, FILLING-UP, RESCUE, VENTILATION, OR DRAINING IN OR OF MINES OR TUNNELS
    • E21F15/00—Methods or devices for placing filling-up materials in underground workings

Abstract

本发明公开了用于沿空留巷充填体的载荷估算方法，包括以下步骤：测量留巷巷道的宽度、充填体的宽度、裂隙带的高度、充填体的侧向支撑角以及覆岩层的容重，利用公式计算充填体的载荷，所述公式如下：式中：A为留巷巷道的宽度；B为充填体的宽度；H为裂隙带的高度；θ为充填体的侧向支撑角；γ为覆岩层的容重；本发明参数明确简单，不需要监测基本顶的断裂位置、关键块的长度，减少经验参数取值带来的计算误差。

Description

用于沿空留巷充填体的载荷估算方法
技术领域
本发明涉及一种估算方法，更具体地说，本发明涉及一种沿空留巷充填体的载荷估算方法。
背景技术
在不同的煤层条件、上覆岩层结构、开采方法、充填方式下，沿空留巷中充填体在经受采动影响过程中，必定会产生一定程度的破坏，但一定程度的破坏并不代表失稳，不代表失去承载性能。但巷旁充填体载荷估算较困难，涉及留巷宽度、充填体的宽度、工作面采高等多个因素。关于充填体的设计理论各有千秋，有的公式较为复杂，参数选取不确定性大，可能会造成充填体的宽度和强度设计不合理，导致留巷失败或材料浪费。
发明内容
本发明的一个目的是解决至少上述问题和/或缺陷，并提供至少后面将说明的优点。
本发明提供用于沿空留巷充填体的载荷估算方法，能够计算充填体的载荷，减少充填体设计不合理，使充填体更加经济实用。
为了实现根据本发明的这些目的和其它优点，提供了用于沿空留巷充填体的载荷估算方法，包括以下步骤：
测量留巷巷道的宽度、充填体的宽度、裂隙带的高度、充填体的侧向支撑角以及覆岩层的容重，利用公式计算充填体的载荷，所述公式如下：
式中：A为留巷巷道的宽度；B为充填体的宽度；H为裂隙带的高度；θ为充填体的侧向支撑角；γ为覆岩层的容重。
进一步地，充填体的载荷估算不考虑悬臂梁与裂隙带内岩梁之间的相互作用，使计算出的岩重最大化，预防计算出的数值偏小。
进一步地，在留巷巷道的不同位置测量其宽度，并取多次测量的平均值为该留巷巷道宽度
在实际设计充填体的不同位置测量其宽度，并取多次测量的平均值为该充填体的宽度，多次测量并取平均数值防止某一数值巷道的最宽或者最窄的极限数值。
进一步地，在不同覆岩层性质中充填体的侧向支撑角θ和裂隙带的高度H的取值和计算如下：
覆岩层性质为坚硬时，侧向支撑角θ为30°，且
覆岩层性质为中硬时，侧向支撑角θ为20°，且
覆岩层性质为松软时，侧向支撑角θ为10°，且
其中，M为煤层的平均厚度；
可以根据岩层的性质计算出岩层的高度，降低测量难度。
进一步地，覆岩层的容重γ为25kN/m3。
进一步地，所述充填体载荷Q为充填体需要承载的最小值，防止充填体因负重垮落。
本发明还提供一种充填体设计方法，能够计算充填体需要承载的载荷，再根据所得数值，选择合适的充填体材料以及其配比比例。
本发明至少包括以下有益效果：
1、参数明确简单，不需要监测基本顶的断裂位置、关键块的长度，减少经验参数取值带来的计算误差；
2、估算公式为留巷宽度、充填体宽度和充填体材料及强度选择等提供基础，减少沿空留巷设计的盲目性；
3、计算充填体的载荷，减少充填体设计不合理，使充填体更加经济实用。
本发明的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本发明的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。
附图说明
图1为本发明的其中一个实施例的模型图；
图中标注：1—留巷巷道，2—为充填体，3—煤层，4—裂隙带。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。
应当理解，本文所使用的诸如“具有”、“包含”以及“包括”术语并不配出一个或多个其它元件或其组合的存在或添加。
如图1所示，本发明所述用于沿空留巷充填体的载荷估算方法，包括以下步骤：
测量留巷巷道1的宽度、充填体2的宽度、裂隙带4的高度、充填体2的侧向支撑角以及覆岩层4的容重，利用公式计算充填体2的载荷，所述公式如下：
式中：A为留巷巷道1的宽度；B为充填体2的宽度；H为裂隙带4的高度；θ为充填体2的侧向支撑角；γ为覆岩层4的容重。
在其中一个实施例中，充填体2的载荷估算不考虑悬臂梁与裂隙带内岩梁之间的相互作用，使计算出的岩重最大化，预防计算出的数值偏小。
在其中一个实施例中，在留巷巷道1的不同位置测量其宽度，并取多次测量的平均值为该留巷巷道1宽度
在实际设计充填体2的不同位置测量其宽度，并取多次测量的平均值为该充填体2的宽度，多次测量并取平均数值防止某一数值为巷道的最宽或者最窄的极限数值。
在其中一个实施例中，在不同覆岩层性质中充填体4的侧向支撑角θ和裂隙带的高度H的取值和计算如下：
覆岩层4性质为坚硬时，侧向支撑角θ为30°，且
覆岩层4性质为中硬时，侧向支撑角θ为20°，且
覆岩层4性质为松软时，侧向支撑角θ为10°，且
其中，M为煤层3的平均厚度；
可以根据岩层的性质计算出岩层的高度，降低测量难度。
在其中一个实施例中，覆岩层4的容重γ为25kN/m3。
在其中一个实施例中，所述充填体2载荷Q为充填体2需要承载的最小值，防止充填体2因负重垮落。
本发明还提供一种充填体2设计方法，能够计算充填体2需要承载的载荷，再根据所得数值，选择合适的充填体2材料以及其配比比例。
实施例1:
某矿综采工作面平均埋深为400m，煤层平均厚度为4m，平均倾角为5°，直接顶为厚度1m的粉砂岩，单轴抗压强度为60MPa，基本顶4.5m砂岩，单轴抗压强度75MPa，属于坚硬顶板。沿空留巷的基本参数为留巷宽度4m，充填体宽度3m，充填体采用CHCT混凝土添加30mm碎石，充填体内部合理布筋提高强度，充填体后期强度可以达到20MPa。工业性试验过程中在充填体内部布置4个垂直应力监测点，距离充填体表面的距离分别为0.5m，1.2m，2m，2.5m。4个测点的平均应力约为11.5MPa。
可知A＝4m，B＝3m，采高m为4m，工作面顶板为坚硬，θ取30°，裂隙带高度h中值和高值分别为58.8m和67.7m。根据公式，当h取58.8m时，充填体的估算载荷为10.8MPa；当h取67.7m时，估算载荷为13.8MPa。
现场实测充填体的载荷为11.5MPa，在公式计算的10.8MPa及13.8MPa之间，三者均小于充填体的最后强度20MPa，本公式计算结果和实际数值吻合。
实施例2：
某矿综放工作面埋深为408-438m，煤层平均厚度为6.2m，平均倾角为8°，伪顶为厚度1.97m的泥岩，单轴抗压强度为22.2MPa；直接顶为厚度7.3m的砂质泥岩和细粉砂岩组合，单轴抗压强度为37.4MPa；基本顶为厚度13.1m的细粒砂岩和粉砂岩组合，单轴抗压强度55.4MPa，属于中硬顶板。沿空留巷的基本参数为留巷宽度4m，充填体宽度1.5m，充填体材料为设计强度14.3MPa的C30混凝土并采用锚栓加强。试验中监测到的充填墙体应力最大为10MPa，留巷成功。
可知A＝4m，B＝1.5m，采高m为6.2m，工作面顶板为中硬，θ取20°，裂隙带高度h中值和高值分别为45.9m和51.5m。根据公式，当h取45.9m时，估算载荷为9.1MPa；当h取51.5m时，估算载荷为11.1MPa。
现场实测充填体的最大载荷为10MPa，在9.1MPa及11.1MPa之间，三者均小于充填体的设计强度14.3MPa，本公式计算结果和实际数值吻合。
实施例3：
某矿综放工作面埋深为388m，煤层平均厚度为5m，平均倾角为11°，伪顶为厚度1.62m的泥岩，单轴抗压强度为17MPa；直接顶为厚度7.3m的粗粒砂岩和粉砂岩组合，单轴抗压强度为30.3MPa；基本顶为厚度5.1m的细粒砂岩和粉砂岩组合，单轴抗压强度45.3MPa，属于松软顶板。沿空留巷的基本参数为留巷宽度4m，充填体宽度2m，充填体材料为设计强度8MPa混凝土并采用锚栓加强。试验中监测到的充填墙体应力最大为2.1MPa，留巷成功。
可知A＝4m，B＝2m，采高m为5m，工作面顶板为松软，θ取10°，裂隙带高度h中值和高值分别为24.39m和28.39m。根据公式，当h取24.39m时，估算载荷为1.88MPa；当h取28.39m时，估算载荷为2.31MPa。
现场实测充填体的最大载荷为2.1MPa,在1.88MPa及2.31MPa之间，三者均小于充填体的设计强度8MPa，本公式计算结果和实际数值吻合。
尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅限于说明书和实施方式中所列运用。它完全可以被适用于各种适合本发明的领域。对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改。因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。

Claims (8)

1.用于沿空留巷充填体的载荷估算方法，其特征在于，包括以下步骤：测量留巷巷道的宽度、充填体的宽度、裂隙带的高度、充填体的侧向支撑角以及覆岩层的容重，利用公式计算充填体的载荷，所述公式如下：
式中：A为留巷巷道的宽度；B为充填体的宽度；H为裂隙带的高度；θ为充填体的侧向支撑角；γ为覆岩层的容重。
2.如权利要求1所述用于沿空留巷充填体的载荷估算方法，其特征在于，充填体的载荷估算不考虑悬臂梁与裂隙带内岩梁之间的相互作用。
3.如权利要求1所述用于沿空留巷充填体的载荷估算方法，其特征在于，在留巷巷道的不同位置测量其宽度，并取多次测量的平均值为该留巷巷道宽度。
4.如权利要求1所述用于沿空留巷充填体的载荷估算方法，其特征在于，在实际设计充填体的不同位置测量其宽度，并取多次测量的平均值为该充填体的宽度。
5.如权利要求1所述用于沿空留巷充填体的载荷估算方法，其特征在于，在不同覆岩层性质中充填体的侧向支撑角θ和裂隙带高度H的取值和计算如下：
覆岩层性质为坚硬时，侧向支撑角θ为30°，且
覆岩层性质为中硬时，侧向支撑角θ为20°，且
覆岩层性质为松软时，侧向支撑角θ为10°，且
其中，M为煤层的平均厚度。
6.如权利要求1所述用于沿空留巷充填体的载荷估算方法，其特征在于，覆岩层的容重γ为25kN/m3。
7.如权利要求1所述用于沿空留巷充填体的载荷估算方法，其特征在于，所述充填体载荷Q为充填体需要承载的最小值。
8.基于如权利要求1-7任一项所述估算方法的充填体设计方法，其特征在于：计算充填体需要承载的载荷，根据所得数值，选择合适的充填体材料以及其配比比例。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109236362A (zh) * 2018-11-13 2019-01-18 辽宁工程技术大学 一种确定综放沿空留巷巷旁充填体支护参数的方法

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2101501C1 (ru) * 1996-06-06 1998-01-10 Сибирская государственная горно-металлургическая академия Способ сохранения горной выработки
CN103573273A (zh) * 2013-11-14 2014-02-12 山东科技大学 沿空留巷巷旁柔强双层复合支护高强材料适宜性评价方法
CN106705902A (zh) * 2016-11-17 2017-05-24 太原理工大学 一种监测充填条带稳定性的系统和方法
CN107038529A (zh) * 2017-04-07 2017-08-11 天地科技股份有限公司 条带充填体稳定性的评价方法

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2101501C1 (ru) * 1996-06-06 1998-01-10 Сибирская государственная горно-металлургическая академия Способ сохранения горной выработки
CN103573273A (zh) * 2013-11-14 2014-02-12 山东科技大学 沿空留巷巷旁柔强双层复合支护高强材料适宜性评价方法
CN106705902A (zh) * 2016-11-17 2017-05-24 太原理工大学 一种监测充填条带稳定性的系统和方法
CN107038529A (zh) * 2017-04-07 2017-08-11 天地科技股份有限公司 条带充填体稳定性的评价方法

Non-Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
李全战等: "薄煤层沿空留巷巷旁充填体参数的合理确定", 《煤炭工程》 *
林东才等: "沿空留巷巷旁墙体支护强度合理性研究", 《煤炭工程》 *
涂敏: "沿空留巷顶板运动与巷旁支护阻力研究", 《辽宁工程技术大学学报(自然科学版)》 *
王晓虎等: "深部复合顶板下沿空留巷巷旁充填体合理宽度研究", 《煤炭工程》 *
谭云亮等: "沿空巷旁支护适应性原理与支护方法", 《煤炭学报》 *

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109236362A (zh) * 2018-11-13 2019-01-18 辽宁工程技术大学 一种确定综放沿空留巷巷旁充填体支护参数的方法
CN109236362B (zh) * 2018-11-13 2020-06-23 辽宁工程技术大学 一种确定综放沿空留巷巷旁充填体支护参数的方法

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