CN109711025B - 浅埋近距房柱式采空区上行开采岩层稳定性分析方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种浅埋近距房柱式采空区上行开采岩层稳定性分析方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一、构建箱梁桥模型；步骤二、箱梁基本参数的确定；步骤三、依据箱梁桥的结构特点对箱梁桥稳定性进行分析，其中包括：箱梁桥结构腹板稳定性的判别和房柱稳定性的判别。本发明根据现有的力学理论和矿山压力理论，对浅埋近距房柱式采空区上行开采系统依据箱梁桥结构模型对其进行力学分析研究，确保了浅埋近距房柱式采空区上行开采系统稳定性参数确定的科学性，实用性和合理性。

Description

浅埋近距房柱式采空区上行开采岩层稳定性分析方法

技术领域

本发明属于煤矿开采技术领域，具体是涉及一种浅埋近距房柱式采空区上行开采岩层稳定性分析方法。

背景技术

浅埋煤层一般埋深不到150米，基岩薄、埋藏浅、上覆厚松散层的赋存特征，使其在近距离煤层群开采过程中往往很难形成传统理论上的悬臂梁、砌体梁、传递岩梁等稳定的承载结构。现有的上覆岩层活动规律研究，虽通过理论计算与各种监测手段相结合的方法对上覆岩层活动规律做了大量有意义的研究，但对房柱式采空区上行综采工作面条件下，矿压显现规律对整个开采系统稳定性影响的相关研究却很少。由于房柱式采空区上行开采过程中受煤柱与覆岩稳定性影响，为了安全起见，神府矿区很多综采工作面长度设计只有80m左右，综采工作面长度设计缺乏安全合理的科学依据，导致搬家过于频繁，致使开采成本与工作人员劳动强度增大，且耗费大量人力、物力和时间。另外，煤柱留设较多，降低了资源回收率，一种可靠有效的浅埋近距房柱式采空区上行开采岩层稳定性的分析方法已成为当前亟待解决的一大难题。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术中的不足，提供一种浅埋近距房柱式采空区上行开采岩层稳定性的分析方法，其根据现有的力学理论和矿山压力理论，对浅埋近距离煤层群房柱式采空区上行开采依据“箱梁桥”结构模型对其进行力学分析研究，为其整个开采系统稳定性的选取提供科学、合理的理论依据；通过实验和实测获得基本数据，然后进行合理的计算，最终获得整个开采系统稳定的合理参数；使得浅埋近距房柱式采空区上行开采系统稳定性参数的确定不再盲目，确保了浅埋近距房柱式采空区上行开采系统稳定性参数确定的科学性、实用性和合理性。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种浅埋近距房柱式采空区上行开采岩层稳定性分析方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一、构建箱梁桥模型，浅埋近距离煤层在房柱式采空区上行综采时，利用房柱式开采残留煤柱来支撑其上覆岩层的载荷和维护围岩的稳定性，当工作面宽度L与推进方向基本顶的破断距L_D的比值小于5时，其不满足简化为梁的依据，不适合以下方法分析；当工作面宽度L与推进方向基本顶的破断距L_D的比值大于等于5时，其满足简化为梁的依据，将上覆基岩与层间岩层在上煤层开采后，沿其工作面宽度方向形成的长型中空的坚固横梁称之为箱梁；将两煤层开采后，由箱梁和下煤层房柱组成的用来共同承载上覆松散层载荷的这种平衡的受力结构模型称之为箱梁桥；

步骤二、箱梁基本参数的确定，其中包括：煤层腹板高度M_f、基本顶厚度h_L、松散层厚度h_s、煤层腹板宽度B_f、应力壳厚度δ、煤体内摩擦角煤体粘聚力C、煤层的平均开采深度H_g、上覆岩层的岩层平均容重γ、支架对煤帮的阻力P_i、应力集中系数k、工作面宽度L、煤层与顶底板岩层接触面的摩擦系数f、弹性模量E和基本顶上覆载荷q_L；

步骤三、依据箱梁桥的结构特点对箱梁桥稳定性进行分析，其中包括：箱梁桥结构腹板稳定性的判别和房柱稳定性的判别。

上述的浅埋近距房柱式采空区上行开采岩层稳定性分析方法，其特征在于，步骤二中所述确定箱梁的基本参数：煤层腹板高度M_f、基本顶厚度h_L、松散层厚度h_s、支架对煤帮的阻力P_i、煤层的平均开采深度H_g、基本顶上覆载荷q_L、工作面宽度L和应力集中系数k均是通过查阅矿井相关开采资料确定；

煤体内摩擦角煤体粘聚力C、煤层与顶底板岩层接触面的摩擦系数f、弹性模量E和上覆岩层的岩层平均容重γ均是通过围岩物理力学试验确定。

上述的浅埋近距房柱式采空区上行开采岩层稳定性分析方法，其特征在于，步骤二中所述煤层腹板宽度B_f的确定分为开采设计时煤层腹板宽度B_f的获取和已开采煤层腹板宽度B_f的获取，在开采设计时，煤层腹板宽度B_f是通过公式一B_f≥x₀+x₁+(1～2)M_f计算获得的，已开采煤层腹板宽度B_f是通过查阅矿井实际开采资料或者现场测量来获得；

公式一中：其中，x₀为回采空间在护巷煤柱形成的塑性区宽度，x₁为回采巷道在护巷煤柱形成的塑性区宽度，M_f为煤层腹板高度。

上述的浅埋近距房柱式采空区上行开采岩层稳定性分析方法，其特征在于，步骤二中所述箱梁的基本参数：应力壳厚度δ是通过公式十五δ＝x₀+x₁+(1～2)M_f来计算确定；

公式十五中，其中，x₀为回采空间在护巷煤柱形成的塑性区宽度，x₁为回采巷道在护巷煤柱形成的各自的塑性区宽度，M_f为煤层腹板高度。

上述的浅埋近距房柱式采空区上行开采岩层稳定性分析方法，其特征在于，所述x₀和x₁均是通过公式二来计算获得的；

公式二中，其中，x_i中i取0或者1，M_f为煤层腹板高度，为煤体内摩擦角，f为煤层与顶板底板岩层接触面的摩擦系数，H_g为煤层的平均开采深度，P_i为支架对煤帮的阻力，C为煤体粘聚力，γ为岩层平均容重，k为应力集中系数，ξ是通过公式十六来计算获得；公式十六中，为煤体内摩擦角。

上述的浅埋近距房柱式采空区上行开采岩层稳定性分析方法，其特征在于，步骤三中所述箱梁桥结构腹板稳定性的判别和房柱稳定性的判别包括如下步骤：

步骤301、根据步骤二中获得的应力壳厚度δ，通过公式三H_m＝h_L-δ/2计算获得极限平衡隐形拱高度H_m；

公式三中：其中，h_L为基本顶厚度，δ为应力壳厚度；

步骤302、通过公式十二获得裂隙高度，并判断裂隙高度值Hs是否超过极限应力壳顶高度值；若裂隙高度值Hs超过了极限应力壳顶高度值就不能形成稳定应力壳，浅埋近距房柱式采空区上行开采岩层将不稳定；

公式十二中，其中，h_L为基本顶厚度、L为工作面宽度、q_L为基本顶上覆载荷、E为弹性模量、M_f为煤层腹板高度；

步骤303、通过公式十和公式十一计算获取煤柱极限强度σ_p；

公式十中，其中，σ_m为立方体煤样的单轴抗压强度、σ_c为圆柱形煤样的单轴抗压强度、D为圆柱形煤样直径、M_y为煤样高度，当M_y>0.9m时，M_y取0.9；当M_y小于等于0.9m时，M_y取值为做围岩物理力学参数试验时试件的高度值；

公式十一中：其中，σ_p为煤柱极限强度、σ_m为立方体煤样的单轴抗压强度，当B/M＞5时，n＝1.4；当B/M＜5时，n＝1；

步骤304、通过公式四公式五公式六公式七F_H＝F_V tanθ+Cδ、公式八和公式九利用Matlab编写差值函数，用二分法可求得腹板压应力σ_f的值，比较腹板压应力σ_f的值与煤柱极限强度σ_p的值，当腹板压应力σ_f的值小于或者等于煤柱极限强度σ_p的值时，箱梁桥结构的腹板稳定；当腹板压应力σ_f的值大于煤柱极限强度σ_p的值时，箱梁桥结构的腹板失稳；

公式四中，其中，q_c为拱顶荷载、γ为上覆岩层的平均容重、F_H为腹板受到的水平作用力、x为合理拱轴线上任意一点在坐标系中x轴上的坐标值、y为合理拱轴线上任意一点在坐标系中y轴上的坐标值；

公式五中，其中，θ为任一截面拱轴线与F_V的夹角、q_c为拱顶荷载、F_H为腹板受到的水平作用力、γ为上覆岩层的平均容重、x为合理拱轴线上任意一点在坐标系中x轴上的坐标值；

公式六中，其中，θ为任一截面拱轴线与F_V的夹角、R为合理拱轴线半径、x为合理拱轴线上任意一点在坐标系中x轴上的坐标值、y为合理拱轴线上任意一点在坐标系中y轴上的坐标值；

公式七中，其中，F_H为腹板受到的水平作用力、F_V为腹板垂直方向的压力、θ为任一截面拱轴线与F_V的夹角、C为煤内聚力、δ为应力壳厚度；

公式八中，其中，σ_f为腹板压应力、F_V为腹板垂直方向的压力、S为壳趾压力与腹板的作用面积；

公式九中，其中，F_V为腹板垂直方向的压力、q_c为拱顶荷载、F_H为腹板受到的水平作用力、γ为上覆岩层的平均容重、L_m合理拱轴线跨度；

步骤305、通过公式十三和公式十四σ_s＝χσ_f+σ_z来计算得到房柱压应力σ_s，比较房柱压应力σ_s的值与煤柱极限强度σ_p的值，当房柱压应力σ_s的值小于或者等于煤柱极限强度σ_p的值时，箱梁桥结构的房柱稳定；当房柱压应力σ_s的值大于煤柱极限强度σ_p的值时，箱梁桥结构的房柱不稳定；

公式十三中，其中，σ_z为层间岩层对房柱的压应力、γ为上覆岩层的平均容重、h为层间岩层的厚度、A为房宽、B_Z为柱宽；

房宽A和柱宽B_Z均通过现场实测获得；

公式十四中，其中，σ_s为房柱压应力、σ_f为腹板压应力、χ为应力传递系数、σ_z为层间岩层对房柱的压应力。

本发明与现有技术相比具有以下优点：

1、本发明通过对浅埋近距离煤层群房柱式采空区上行开采依据“箱梁桥”结构模型对其进行力学分析研究，为其整个开采系统稳定性的选取提供科学的、合理的理论依据。

2、本发明通过实验和实测获得基本数据，然后进行合理的计算，最终获得整个开采系统稳定的合理参数。

3、本发明的提出使得浅埋近距离房柱式采空区上行开采系统稳定性参数的确定不再盲目，确保了浅埋近距离房柱式采空区上行开采系统稳定性参数确定的科学性、实用性和合理性。

下面通过附图和实施例，对本发明做进一步的详细描述。

附图说明

图1为本发明房柱式采空区上行综采模型的三维立体图。

图2为本发明应力演化的平面模型图。

图3为本发明箱梁应力壳合理拱轴线的受力示意图。

图4为本发明箱梁应力壳合理拱轴线的单元体受力示意图。

附图标记说明:

1—松散层； 2—基岩； 3—直接顶；

4—腹板； 5—综采工作面； 6—层间岩层。

具体实施方式

下面结合韩家湾煤矿1^-2煤和2^-2煤房柱式采空区上行综采时，腹板和房柱稳定性的判别对本发明内容进行进一步说明。

本发明根据现有的力学理论和矿山压力理论，对浅埋近距离煤层群房柱式采空区上行开采依据箱梁桥结构模型对其进行力学分析研究，求得了其系统平衡时需满足的解析条件，为其整个开采系统稳定性的选取提供科学、合理的理论依据；通过实验和实测获得基本数据，然后进行合理的计算，最终获得整个开采系统稳定的合理参数；使得浅埋近距离房柱式采空区上行开采系统稳定性参数的确定不再盲目，确保了浅埋近距离房柱式采空区上行开采系统稳定性参数确定的科学性，实用性和合理性。

浅埋近距离煤层在房柱式采空区上行综采时，利用房柱式开采残留煤柱来支撑其上覆岩层的载荷和维护围岩的稳定性，其具体模型如图1和图2所示。标号1表示松散层，标号2表示基岩，标号3表示直接顶，标号4表示腹板，标号5表示综采工作面，标号6表示层间岩层，标号7表示残留煤柱。一般工作面宽度L远大于推进方向基本顶的破断距L_D(L/L_D≥5)，其满足简化为梁的依据。因而，可将上覆基岩与层间岩层6在上煤层开采后沿其工作面宽度方向形成的长型中空的坚固横梁称之为箱梁；将两煤层开采后，由箱梁和下煤层房柱组成的用来共同承载上覆松散层载荷的这种平衡的受力结构模型称之为箱梁桥，由于上覆岩层中的松散层1为作用在基岩2的散体载荷，房柱式采空区上方综采工作面开采时，在松散层1作用下使得基岩2中形成了主要承受轴向压应力，有时也能够承受弯矩而同时向两侧腹板4传递推力的曲线拱形结构。而这种既能在基岩2不同区域间传递应力又能对采动覆岩发挥承载作用，同时又能够对采场起到保护作用的承载结构就是箱梁应力壳结构，最终在房柱式采空区上方综采工作面形成极限平衡隐形壳(其轴线为合理拱轴线)。箱梁应力壳结构的壳体主要承受轴向压应力和剪应力，而壳趾处的腹板同时承载垂直压应力和水平推力作用，如图3和图4所示。

房柱式采空区上煤层开采时，上煤层开采引起的扰动应力向下传播，下部煤柱不仅受到上覆围岩自重所引起的载荷，而且还受到上煤层开采所引起的向下传播的支撑压力。因而，在应力壳作用下“上煤顶板-腹板-层间岩层-下煤房柱”之间形成叠加式“板柱”效应。由于在上覆载荷保持不变时，腹板和房柱的破坏及前移是诱使“箱梁桥”失稳的先决条件，最终导致整个结构的失稳破坏。因此，主要分析“箱梁桥”腹板和房柱的稳定性。

韩家湾煤矿1^-2煤层和2^-2煤层为赋存于延安组的单一煤层，煤层结构简单，两煤层间距为20.18m。1^-2煤层埋深为46.63～92.94m，煤层平均厚度为3.15m，采用单一长壁综合机械化开采，采高为3m，区段保护煤柱15m；2^-2煤层埋深为71～110m，煤层平均厚度为4.18m，采用房柱式开采，采高3.5m，采宽5m，留宽5m。

步骤一、构建箱梁桥模型，浅埋近距离煤层在房柱式采空区上行综采时，利用房柱式开采残留煤柱来支撑其上覆岩层的载荷和维护围岩的稳定性，当工作面宽度L与推进方向基本顶的破断距L_D的比值小于5时，其不满足简化为梁的依据，不适合以下方法分析；当工作面宽度L与推进方向基本顶的破断距L_D的比值大于等于5时，其满足简化为梁的依据，将上覆基岩与层间岩层在上煤层开采后，沿其工作面宽度方向形成的长型中空的坚固横梁称之为箱梁；将两煤层开采后，由箱梁和下煤层房柱组成的用来共同承载上覆松散层载荷的这种平衡的受力结构模型称之为箱梁桥；

步骤二、箱梁基本参数的确定，其中包括：腹板高度M_f、基本顶厚度h_L、松散层厚度h_s、腹板宽度B_f、应力壳厚度δ、煤体内摩擦角煤体粘聚力C、煤层的平均开采深度H_g、上覆岩层的岩层平均容重γ、支架对煤帮的阻力P_i、应力集中系数k、工作面宽度L、煤层与顶底板岩层接触面的摩擦系数f、弹性模量E和基本顶上覆载荷q_L；

通过地质资料和物理力学试验测试可确定腹板宽度B_f＝15m，直接顶厚度h_z＝3.35m，基本顶厚度h_L＝35.57m，松散层厚度h_s＝48.06m，岩层平均容重γ＝25kN/m³，应力集中系数k＝4，煤体内摩擦角摩擦系数f＝0.2，支架对煤帮的阻力P_i＝0，1^-2煤内聚力C＝0.44MPa。

步骤二中“箱梁”的基本参数腹板宽度B_f在开采设计时，是通过公式一B_f≥x₀+x₁+(1～2)M_f计算获得，对于韩家湾煤矿1^-2煤层和2^-2煤层腹板高度可通过实际测量获得M_f＝3.15m，公式一中，x₀为回采空间在护巷煤柱形成的塑性区宽度，x₁为采准巷道在护巷煤柱形成的塑性区宽度，M_f为腹板高度。

公式中，x₀和x₁是通过公式二计算获得的；

公式二中，其中，x_i中i取0或者1，为煤体内摩擦角，f为煤层与顶板底板岩层接触面的摩擦系数，H_g为煤层的平均开采深度，P_i为支架对煤帮的阻力，C为煤体粘聚力，γ为岩层平均容重，k为应力集中系数，ξ通过公式十六计算获得，公式十六中，其中，为煤体内摩擦角。

步骤二中所述箱梁的基本参数：应力壳厚度δ是通过公式十五δ＝x₀+x₁+(1～2)M_f来计算确定；

公式十五中，其中，x₀为回采空间在护巷煤柱形成的塑性区宽度，x₁为回采巷道在护巷煤柱形成的塑性区宽度，M_f为腹板高度。通过以上公式计算可以到的壳厚＝9.04m；

步骤三、依据箱梁桥的结构特点对箱梁桥稳定性进行分析，其中包括：箱梁桥结构腹板稳定性的判别和房柱稳定性的判别包括：

步骤301、根据步骤二中获得的应力壳厚度δ，通过公式三H_m＝h_L-δ/2计算获得极限平衡隐形拱高度H_m；

公式三中：其中，h_L为基本顶厚度，δ为应力壳厚度；将具体数值代入公式中可得到H_m＝38.92m-4.52m＝34.4m。

步骤302、通过公式十二获得裂隙高度，并判断裂隙高度是否超过极限应力壳顶下部；若裂隙高度值超过了极限应力壳顶高度值就不能形成稳定应力壳，浅埋近距房柱式采空区上煤层的岩层将不稳定；将上述参数代入公式十二可得H_s＝3.2m，即H_m＝34.4m>6.55m，则裂隙带高度未超过极限应力壳顶下部。

公式十二中，其中，h_L为基本顶厚度、L为工作面宽度、q_L为基本顶上覆载荷、E为弹性模量、M_f为腹板高度；

步骤303、通过公式十和公式十一计算获取煤柱极限强度σ_p；

公式十中，其中，σ_m为立方体煤样的单轴抗压强度、σ_c为圆柱形煤样的单轴抗压强度、D为圆柱形煤样直径、M_y为煤样高度，当M_y>0.9m时，M_y取0.9；当M_y小于等于0.9m时，M_y取值为做围岩物理力学参数试验时试件的高度值；

公式十一中：其中，σ_p为煤柱极限强度、σ_m为立方体煤样的单轴抗压强度、当B/M＞5时，n＝1.4；当B/M＜5时，n＝1；将上述参数代入公式十和公式十一可得：1^-2煤柱的极限强度σ_p＝18.46MPa。

步骤304、通过公式四公式五公式六公式七F_H＝F_V tanθ+Cδ、公式八和公式九利用Matlab编写差值函数，用二分法可求得腹板压应力σ_f的值，比较腹板压应力σ_f的值与煤柱极限强度σ_p的值，当腹板压应力σ_f的值小于或者等于煤柱极限强度σ_p的值时，箱梁桥结构的腹板稳定，当腹板压应力σ_f的值大于煤柱极限强度σ_p的值时，箱梁桥结构的腹板失稳；

公式四中，其中，q_c为拱顶荷载、γ为上覆岩层的平均容重、F_H为腹板受到的水平作用力、x为合理拱轴线上任意一点在坐标系中x轴上的坐标值、y为合理拱轴线上任意一点在坐标系中y轴上的坐标值；

公式五中，其中，θ为任一截面拱轴线与F_V的夹角、q_c为拱顶荷载、F_H为腹板受到的水平作用力、γ为上覆岩层的平均容重、x为合理拱轴线上任意一点在坐标系中x轴上的坐标值；

公式六中，其中，θ为任一截面拱轴线与F_V的夹角、R为合理拱轴线半径、x为合理拱轴线上任意一点在坐标系中x轴上的坐标值、y为合理拱轴线上任意一点在坐标系中y轴上的坐标值；

公式七中，其中，F_H为腹板受到的水平作用力、F_V为腹板垂直方向的压力、θ为任一截面拱轴线与F_V的夹角、C为煤内聚力、δ为应力壳厚度；

公式八中，其中，σ_f为腹板压应力、F_V为腹板垂直方向的压力、S为壳趾压力与腹板的作用面积；

公式九中，其中，F_V为腹板垂直方向的压力、q_c为拱顶荷载、F_H为腹板受到的水平作用力、γ为上覆岩层的平均容重、L_m合理拱轴线跨度；

如图3所示，所述坐标系是以应力壳合理拱轴线顶端为原点，建立的一个以x轴向右为正，y轴向下的坐标系统。

通过公式四到公式九可知极限状态下腹板处受力满足下式：

利用Matlab编写差值函数，用二分法可得：起拱线L_m＝223.658007m，查阅韩家湾煤矿1^-2煤综采工作面的开采资料可知韩家湾煤矿1^-2煤综采工作面的极限宽度L＝208.658007m，即工作面极限宽度L小于合理拱轴线跨度的值L_m；

步骤305、通过公式十三和公式十四σ_s＝χσ_f+σ_z来计算得到房柱压应力σ_s的值，比较房柱压应力σ_s的值与煤柱极限强度σ_p的值，当房柱压应力σ_s的值小于或者等于煤柱极限强度σ_p的值时，箱梁桥结构的房柱稳定，当房柱压应力σ_s的值大于煤柱极限强度σ_p的值时，箱梁桥结构的房柱不稳定；

公式十三中，其中，σ_z为层间岩层对房柱的压应力、γ为上覆岩层的平均容重、h为层间岩层的厚度、A为房宽、B_Z为柱宽；

房宽A及柱宽B_Z通过现场实测获得；

公式十四中，其中，σ_s为房柱压应力、σ_f为腹板压应力、χ为应力传递系数、σ_z为层间岩层对房柱的压应力。

当χ＝1.3时，由公式九和公式十可知：在上煤层极限状态下，2^-2煤柱所承受的平均压应力σ_s＝16.48MPa；而由公式二和公式三可得：2^-2煤柱的极限强度σ_p＝17.63MPa。因此，在现有开采条件下，房柱保持稳定，“箱梁桥”结构对上覆岩层起到了良好的承载作用。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何限制，凡是根据本发明技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效结构变换，均仍属于本发明技术方案的保护范围内。

Claims (6)

1.一种浅埋近距房柱式采空区上行开采岩层稳定性分析方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一、构建箱梁桥模型，浅埋近距离煤层在房柱式采空区上行综采时，利用房柱式开采残留煤柱来支撑其上覆岩层的载荷和维护围岩的稳定性，当工作面宽度L与推进方向基本顶的破断距L_D的比值小于5时，其不满足简化为梁的依据，不适合以下方法分析；当工作面宽度L与推进方向基本顶的破断距L_D的比值大于等于5时，其满足简化为梁的依据，将上覆基岩与层间岩层在上煤层开采后，沿其工作面宽度方向形成的长型中空的坚固横梁称之为箱梁；将两煤层开采后，由箱梁和下煤层房柱组成的用来共同承载上覆松散层载荷的这种平衡的受力结构模型称之为箱梁桥；

步骤二、箱梁基本参数的确定，其中包括：煤层腹板高度M_f、基本顶厚度h_L、松散层厚度h_s、煤层腹板宽度B_f、应力壳厚度δ、煤体内摩擦角煤体粘聚力C、煤层的平均开采深度H_g、上覆岩层的岩层平均容重γ、支架对煤帮的阻力P_i、应力集中系数k、工作面宽度L、煤层与顶底板岩层接触面的摩擦系数f、弹性模量E和基本顶上覆载荷q_L；

步骤三、依据箱梁桥的结构特点对箱梁桥稳定性进行分析，其中包括：箱梁桥结构腹板稳定性的判别和房柱稳定性的判别。

2.按照权利要求1所述的浅埋近距房柱式采空区上行开采岩层稳定性分析方法，其特征在于，步骤二中所述确定箱梁的基本参数：煤层腹板高度M_f、基本顶厚度h_L、松散层厚度h_s、支架对煤帮的阻力P_i、煤层的平均开采深度H_g、基本顶上覆载荷q_L、工作面宽度L和应力集中系数k均是通过查阅矿井相关开采资料确定；

煤体内摩擦角煤体粘聚力C、煤层与顶底板岩层接触面的摩擦系数f、弹性模量E和上覆岩层的岩层平均容重γ均是通过围岩物理力学试验确定。

3.按照权利要求1所述的浅埋近距房柱式采空区上行开采岩层稳定性分析方法，其特征在于，步骤二中所述煤层腹板宽度B_f的确定分为开采设计时煤层腹板宽度B_f的获取和已开采煤层腹板宽度B_f的获取，在开采设计时，煤层腹板宽度B_f是通过公式一B_f≥x₀+x₁+(1～2)M_f计算获得的，已开采煤层腹板宽度B_f是通过查阅矿井实际开采资料或者现场测量来获得；

公式一中：其中，x₀为回采空间在护巷煤柱形成的塑性区宽度，x₁为回采巷道在护巷煤柱形成的塑性区宽度，M_f为煤层腹板高度。

4.按照权利要求1所述的浅埋近距房柱式采空区上行开采岩层稳定性分析方法，其特征在于，步骤二中所述箱梁的基本参数：应力壳厚度δ是通过公式十五δ＝x₀+x₁+(1～2)M_f来计算确定；

公式十五中，其中，x₀为回采空间在护巷煤柱形成的塑性区宽度，x₁为回采巷道在护巷煤柱形成的各自的塑性区宽度，M_f为煤层腹板高度。

5.按照权利要求3或4所述的浅埋近距房柱式采空区上行开采岩层稳定性分析方法，其特征在于，所述x₀和x₁均是通过公式二 来计算获得的；

公式二中，其中，x_i中i取0或者1，M_f为煤层腹板高度，为煤体内摩擦角，f为煤层与顶板底板岩层接触面的摩擦系数，H_g为煤层的平均开采深度，P_i为支架对煤帮的阻力，C为煤体粘聚力，γ为岩层平均容重，k为应力集中系数，ξ是通过公式十六来计算获得；公式十六中，为煤体内摩擦角。

6.按照权利要求1所述的浅埋近距房柱式采空区上行开采岩层稳定性分析方法，其特征在于，步骤三中所述箱梁桥结构腹板稳定性的判别和房柱稳定性的判别包括如下步骤：

步骤301、根据步骤二中获得的应力壳厚度δ，通过公式三H_m＝h_L-δ/2计算获得极限平衡隐形拱高度H_m；

公式三中：其中，h_L为基本顶厚度，δ为应力壳厚度；

步骤302、通过公式十二获得裂隙高度，并判断裂隙高度值Hs是否超过极限应力壳顶高度值；若裂隙高度值Hs超过了极限应力壳顶高度值就不能形成稳定应力壳，浅埋近距房柱式采空区上行开采岩层将不稳定；

公式十二中，其中，h_L为基本顶厚度、L为工作面宽度、q_L为基本顶上覆载荷、E为弹性模量、M_f为煤层腹板高度；

步骤303、通过公式十和公式十一计算获取煤柱极限强度σ_p；

公式十中，其中，σ_m为立方体煤样的单轴抗压强度、σ_c为圆柱形煤样的单轴抗压强度、D为圆柱形煤样直径、M_y为煤样高度，当M_y>0.9m时，M_y取0.9；当M_y小于等于0.9m时，M_y取值为做围岩物理力学参数试验时试件的高度值；

公式十一中：其中，σ_p为煤柱极限强度、σ_m为立方体煤样的单轴抗压强度，当B/M＞5时，n＝1.4；当B/M＜5时，n＝1；

步骤304、通过公式四公式五公式六公式七F_H＝F_V tanθ+Cδ、公式八和公式九利用Matlab编写差值函数，用二分法可求得腹板压应力σ_f的值，比较腹板压应力σ_f的值与煤柱极限强度σ_p的值，当腹板压应力σ_f的值小于或者等于煤柱极限强度σ_p的值时，箱梁桥结构的腹板稳定；当腹板压应力σ_f的值大于煤柱极限强度σ_p的值时，箱梁桥结构的腹板失稳；

公式四中，其中，q_c为拱顶荷载、γ为上覆岩层的平均容重、F_H为腹板受到的水平作用力、x为合理拱轴线上任意一点在坐标系中x轴上的坐标值、y为合理拱轴线上任意一点在坐标系中y轴上的坐标值；

公式五中，其中，θ为任一截面拱轴线与F_V的夹角、q_c为拱顶荷载、F_H为腹板受到的水平作用力、γ为上覆岩层的平均容重、x为合理拱轴线上任意一点在坐标系中x轴上的坐标值；

公式六中，其中，θ为任一截面拱轴线与F_V的夹角、R为合理拱轴线半径、x为合理拱轴线上任意一点在坐标系中x轴上的坐标值、y为合理拱轴线上任意一点在坐标系中y轴上的坐标值；

公式七中，其中，F_H为腹板受到的水平作用力、F_V为腹板垂直方向的压力、θ为任一截面拱轴线与F_V的夹角、C为煤内聚力、δ为应力壳厚度；

公式八中，其中，σ_f为腹板压应力、F_V为腹板垂直方向的压力、S为壳趾压力与腹板的作用面积；

公式九中，其中，F_V为腹板垂直方向的压力、q_c为拱顶荷载、F_H为腹板受到的水平作用力、γ为上覆岩层的平均容重、L_m合理拱轴线跨度；

步骤305、通过公式十三和公式十四σ_s＝χσ_f+σ_z来计算得到房柱压应力σ_s，比较房柱压应力σ_s的值与煤柱极限强度σ_p的值，当房柱压应力σ_s的值小于或者等于煤柱极限强度σ_p的值时，箱梁桥结构的房柱稳定；当房柱压应力σ_s的值大于煤柱极限强度σ_p的值时，箱梁桥结构的房柱不稳定；

公式十三中，其中，σ_z为层间岩层对房柱的压应力、γ为上覆岩层的平均容重、h为层间岩层的厚度、A为房宽、B_Z为柱宽；

房宽A和柱宽B_Z均通过现场实测获得；

公式十四中，其中，σ_s为房柱压应力、σ_f为腹板压应力、χ为应力传递系数、σ_z为层间岩层对房柱的压应力。