(19)中华 人民共和国 国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202111344121.4 (22)申请日 2021.11.15 (71)申请人 常州工学院 地址 213031 江苏省常州市新北区辽河路 666号 申请人 甘肃靖远 煤电股份有限公司 (72)发明人 王正义　代国忠　杨文连　李鹏波　 邵嗣华　袁弘誉　苗伟东　 (51)Int.Cl. G06F 30/20(2020.01) G06F 119/14(2020.01) (54)发明名称 一种急倾斜特厚煤层开采巷道围岩稳定性 的评价方法 (57)摘要 本发明公开了一种急倾斜特厚煤层开采巷 道围岩稳定性的评价方法， 包括以下步骤： (1)计 算急倾斜特厚煤层三角塑性区垂直深度H1； (2) 计算急倾斜特厚煤层深部塑性区垂直深度H2； (3)确定急倾斜特厚煤层采场塑性区垂直深度H； (4)基于工作面 分段垂高h与塑性区垂直深度H的 大小关系， 评价急倾斜特厚煤层巷道围岩稳定 性， 可为急倾斜特厚煤层巷道冲击地压防治提供 理论指导。 因此本发明对急倾斜特 厚煤层工作面 安全生产、 人员安危等具有重要的现实意义与重 大的社会效益， 具有广泛的应用前 景。 权利要求书2页 说明书4页 附图2页 CN 114372342 A 2022.04.19 CN 114372342 A 1.一种急倾 斜特厚煤层开采巷道围岩稳定性的评价方法， 其特 征在于， 包括： 步骤1、 计算急倾 斜特厚煤层三角塑性区垂直深度H1； 步骤2、 计算急倾 斜特厚煤层深部塑性区垂直深度H2； 步骤3、 确定急倾 斜特厚煤层采场塑性区垂直深度H； 步骤4、 基于工作面分段垂高h与塑性区垂直深度H的大小关系， 评价急倾斜特厚煤层巷 道围岩稳定性。 2.根据权利要求1所述的急倾斜特厚煤层开采巷道围岩稳定性的评价方法， 其特征在 于： 步骤1、 急倾斜特厚煤层在煤体上部表面附近形成近似直角三角形的三角塑性区， 计算 急倾斜特厚煤层三角塑性区垂直深度H1： 先获取急倾斜特厚煤层倾角、 煤层真厚； 然后将获 取的各个数据代入如下公式一： H1＝xcosθ(0 ≤x≤M) 式中， H1表示急倾斜特厚煤层三角塑性区的垂直深度， 单位为m； θ表示急倾斜特厚煤层 倾角， 单位为 °； M表示急倾斜特厚煤层真厚， 单位为m； x表示急倾斜煤体距顶板岩层的法向 距离， 单位 为m； 步骤2、 在急倾斜特厚煤层三角塑性区下方即为深部塑性区， 计算急倾斜特厚煤层深部 塑性区垂直深度H2： 先获取急倾斜特厚煤层 倾角、 煤层真厚、 顶煤厚度、 煤体内聚力、 煤体内 摩擦角、 煤体顶面处的采深、 煤体与顶底板间的摩擦因数、 采动应力集中系数、 煤体的平均 体积力、 覆岩的平均体积力、 侧压系数、 工作面支架平均支撑强度； 然后将获取的相关数据 代入如下公式二： 式中， σb表示三角塑性区和深部塑性区交界面的法向承载强度， 单位为Pa； γm表示煤体 的平均体积力， 单位为k N/m3； 表示工作面支 架平均支撑强度， 单位 为Pa， 由现场实测给定； hm表示顶煤的厚度， 单位 为m； 将由公式二获得的σb代入如下公式三： 式中， Nb表示三角塑性区和深部塑性区交界面的倾向承载强度， 单位为Pa； c表示煤体内 聚力， 单位 为Pa； 表示煤体内摩擦角， 单位 为°； 将由公式三获得的Nb和获取的各个数据代入如下公式四： 式中， L表示深部塑性区倾斜深度， 单位m； f表示煤体与顶底板间的摩擦 因数， 单位为1； H0表示煤体顶面处的采深， 单位为m； γ表示覆岩的平均体积力， 单位为kN/m3； λ为侧压系数， 单位为1； 求解公式四， 可获得深部塑性区倾 斜深度L， 然后将L代入如下公式五： 权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 114372342 A 2式中， H2表示急倾 斜特厚煤层深部塑性区的垂直深度， 单位 为m； 步骤3、 确定 急倾斜特厚煤层采场塑性区垂直深度H： 将 步骤1、 步骤2获得的H1、 H2代入如 下公式六： H＝H1+H2 式中， H表示急倾 斜特厚煤层采场塑性区的垂直深度， 单位 为m； 步骤4、 基于工作面分段垂高h与塑性区垂直深度H的大小关系， 评价急倾斜特厚煤层巷 道围岩稳定性： 将步骤3得到的采场塑性区的垂 直深度H和获取急倾斜煤层工作面分段垂高 h进行比较； 若h≤H， 则表 示巷道处于采场塑性区内， 巷道无冲击危险； 反之， 若h ＞H， 则表 示 巷道具有冲击危险。 3.根据权利要求2所述的急倾斜特厚煤层开采巷道围岩稳定性的评价方法， 其特征在 于： 若H＜h≤(H+0.5H2)， 则巷道临近倾向采动峰值应力区， 巷道具有强冲击危险； 若(H+ 0.5H2)＜h≤(H+1.5H2)， 则巷道处于倾向采动峰值应力区与原岩应力区之间的弹性区， 巷道 具有中等冲击危险； 若h>(H+1.5H2)， 则巷道临近或处于倾向原岩应力区， 巷道具有弱冲击 危险。 4.根据权利要求3所述的急倾斜特厚煤层开采巷道围岩稳定性的评价方法， 其特征在 于： 基于评价结果， 优先在开采设计阶段将工作面巷道布置于采场塑性区内， 即无危险区 域， 若巷道已布置完成且处于采场 塑性区以外， 则根据所处的危险等级采取相 应的卸压措 施。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 114372342 A 3