(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 202111388803.5 (22)申请日 2021.11.22 (71)申请人 中国长江三峡集团有限公司 地址 100038 北京市海淀区玉渊潭南路1号 申请人 河南理工大 学　 河南大有能源股份有限公司耿村 煤 矿 (72)发明人 翟俨伟　翟新献　赵晓凡　钱红亮　 肖同强　杨岁寒　刘勤裕　 (74)专利代理 机构 宜昌市三峡专利事务所 42103 代理人 成钢 (51)Int.Cl. G06F 30/20(2020.01) G06F 119/02(2020.01)G06F 119/14(2020.01) (54)发明名称 基于相似模拟的巨厚砾岩层离层量的计算 方法 (57)摘要 本发明提供基于相似模拟的巨厚砾岩层离 层量的计算方法， 包括以下步骤： S1、 制作平面应 力相似模拟试验模型； S2、 进行巨厚砾岩层下综 放开采相似模拟试验； S3、 建立巨厚砾岩层离层 量计算力学模型； S4、 根据力学模型建立巨厚砾 岩层离层量计算公式； 通过以上步骤计算出巨厚 砾岩层离层量。 基于相似模拟试验 结果和现场观 测， 采用“关键层”和“厚板”理论计算， 研究综放 开采巨厚砾岩层变形移动和离层演化特征， 建立 了综放开采巨厚砾岩层离层和断裂力学模型， 推 出了离层量计算式。 研究结论对巨厚砾岩层下综 放开采时地面减沉和井下冲击地压预测防治具 有重要的指导 意义。 权利要求书2页 说明书6页 附图2页 CN 114154316 A 2022.03.08 CN 114154316 A 1.基于相似 模拟的巨厚砾岩层离层量的计算方法， 其特 征包括以下步骤： S1、 制作平面应力相似 模拟试验 模型； S2、 进行巨厚砾岩层(1)下综放 开采相似 模拟试验； S3、 建立巨厚砾岩层(1)离层量计算力学模型； S4、 根据力学模型建立巨厚砾岩层(1)离层量计算公式； 通过以上步骤计算出砾岩层(1)离层量。 2.根据权利要求1所述的基于相似模拟的巨厚砾岩层离层量的计算方法， 其特征是： 在 步骤S1中， 制作平面应力相似 模拟试验 模型的步骤为： S11、 根据综放面综合柱状图和巨厚砾岩层(1)等厚线图， 按照相似配比制作平面应力 相似模拟模型； S12、 平面应力相似模拟模型底部设置固支边， 平面应力相似模拟模型两侧设置简支 边， 平面应力相似 模拟模型顶部设置液压千斤顶 施加垂直应力； S13、 在相似模型的正面， 在巨厚砾岩层(1)底部、 中部和顶部， 依次布置A观测线(5)、 B 观测线(6)、 C观测线(7)、 D观测线(8)， 并在煤层上覆、 巨厚砾岩层(1)下伏岩层(2)布置数条 其他观测线(9)； S14、 在A观测线(5)、 B观测线(6)、 C观测线(7)、 D观测线(8)和其他观测线(9)上设置多 个观测点。 3.根据权利要求2所述的基于相似模拟的砾岩层离层量的计算方法， 其特征是： 在步骤 S11中， 巨厚砾岩层间包括平行不整合接触软弱夹层， 软弱夹层将砾岩层分为上位砾岩层 (101)和下位砾岩层(102)， 根据砾岩层结构和砾岩层厚度发育特征， 利用surfer软件绘出 井田砾岩层等厚线图。 4.根据权利要求2所述的基于相似 模拟的砾岩层离层量的计算方法， 其特 征是： S11中制作平面应力相似模拟模型的煤岩层材料为砂子、 碳酸钙和石膏， 硼砂作为缓凝 剂， 滑石粉 模拟层理面， 云母 模拟层面。 5.根据权利要求1所述的基于相似模拟的砾岩层离层量的计算方法， 其特征是： S2中进 行巨厚砾岩层(1)下综放开采相似模拟试验， 对煤层进 行开采， 利用全站仪测定各观测站的 观测点的水平和垂直 位移坐标。 6.根据权利要求5所述的基于相似模拟的砾岩层离层量的计算方法， 其特征是： 根据巨 厚砾岩层下综放开采相似模拟试验， 得出砾岩层离层量和离层区间长度分别与综放面推进 度关系， 得出砾岩层离层速率和离层区间变化率分别与综放面推进度之间的关系， 得出巨 厚砾岩层 初次垮落和周期垮落垮落体的形状特 征。 7.根据权利要求6所述的基于相似模拟的砾岩层离层量的计算方法， 其特征是： 离层速 率计算公式为： 离层区间变化 率计算公式为： 式中， vk为离层速率， Hi为离层阶段末期的离层量； H0为离层阶段初期的离层量； Li为离 层阶段末期的推进度； L0为离层阶段初期的推进度； vL为离层区间变化率； Si为离层阶段末 期的离层区间长度； S0为离层阶段初期的离层区间长度。权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 114154316 A 28.根据权利要求1所述的基于相似模拟的砾岩层离层量的计算方法， 其特征是： 根据巨 厚砾岩层下综放面相 似模拟试验结果， 结合 “关键层”和“厚板”理论计算， 根据巨厚砾岩层 变形移动和离层演化特 征， 建立了综放 开采巨厚砾岩层离层和断裂力学模型。 9.根据权利要求1所述的基于相似模拟的砾岩层离层量的计算方法， 其特征是： 砾岩层 离层计算力学模 型从下到上依次为： 综放面割煤层(3)、 综放面放煤层(4)、 多个岩层(2)、 以 及砾岩层(1)。 10.根据权利要求1所述的基于相似模拟 的巨厚砾岩层离层量的计算方法， 其特征是： 巨厚砾岩层(1)离层量计算公式为： 式中， S为煤层上覆砾岩层最大离层量； M0为综放面割煤高度； M1为综放面放煤高度； η为 顶煤放出率， 70％≤ η≤90％； KM为顶煤残余碎胀系数， 1.04≤KM≤1.06； hi为煤层上覆第i层 岩层厚度； Ki为煤层上覆第i层岩层的残余碎胀系数； Wo为砾岩层 初次断裂时最大挠度。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 114154316 A 3