煤層群上行開采可行性綜合評定及技術(shù)保障體系建立方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種煤層開采評定及技術(shù)保障體系建立方法，特別是一種煤層群上行開采可行性綜合評定及技術(shù)保障體系建立方法。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，國內(nèi)部分礦區(qū)在煤層群開采過程中普遍存在上行開采模式，即先開采下部煤層、后開采上部煤層。上行開采工作面及巷道的合理布置對于保障采空區(qū)上部煤層安全、高效開采具有重要意義。合理選擇上行工作面及巷道的位置、選取有效的支護方式及支護參數(shù)，可有效降低下部煤層開采引起的上覆巖層破壞對上部煤層開采的不利影響，降低上行工作面回采期間的礦壓顯現(xiàn)強度，保障上行開采的安全實施。
[0003]上行開采可行性判定的傳統(tǒng)理論方法，如采動影響倍數(shù)法、“三帶”判別理論、圍巖平衡判別法和數(shù)理統(tǒng)計分析法，雖簡便易行，在一般情況下可以滿足上行開采可行性的判定需求，但是亦均存在各自的局限性。首先，上述傳統(tǒng)判別方法僅考慮一項或兩項上行開采影響因素，判定結(jié)果科學(xué)性、準確性相對較弱；其次，當采用不同傳統(tǒng)判別方法得到的結(jié)果接近判定閾值時，各方法的判定結(jié)論有時會相互矛盾，不能準確反映上行開采的可行性；第三，傳統(tǒng)判定方法大多出現(xiàn)于上世紀六、七十年代，目前的開采技術(shù)條件較之前已經(jīng)有了重大改進，原先判定不可采的煤層在當前的生產(chǎn)技術(shù)條件下有可能可以實現(xiàn)安全開采；最后，傳統(tǒng)判定方法僅簡單地給出可采或不可采的結(jié)論，其判定過程及最終結(jié)論并不包含保障煤層群安全上行開采的技術(shù)措施。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的是要提供一種適用范圍廣、評價結(jié)果可靠性高的煤層群上行開采可行性綜合評定及技術(shù)保障體系建立方法，解決目前煤礦上行開采可行性分析及合理開采模式確定的問題，保障礦井煤層群的安全上行開采。
[0005]本發(fā)明的目的是這樣實現(xiàn)的:該建立方法步驟包括:
[0006]步驟一、上行開采可行性的初步分析:利用采動影響倍數(shù)法、“三帶”判別理論、圍巖平衡判別法、數(shù)理統(tǒng)計分析法四種傳統(tǒng)理論方法對煤層群上行開采的可行性進行初步判定;
[0007]步驟二、上行開采可行性等級劃分:利用數(shù)學(xué)分析方法，如層次分析法、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法、模糊聚類分析、主成分分析法或因子分析法，建立煤礦上行開采可行性評價技術(shù)體系模型，通過該模型對影響上行開采的各因素進行量化并進行重要度排序；
[0008]步驟三、上行開采覆巖破壞的時空關(guān)系劃分:采用現(xiàn)場實測和數(shù)值模擬的方法對上行開采覆巖破壞的時空關(guān)系進行劃分；
[0009]步驟四、上行開采可行性的綜合評定:根據(jù)前述“三步”內(nèi)容的研究情況，對煤層群上行開采的可行性進行綜合評定；
[0010]步驟五、上行開采合理模式的確定:在上行開采判斷可行的基礎(chǔ)上，確定上行開采的合理模式，包括上行工作面和巷道的布置、巷道支護方式和支護參數(shù)的選取，并制訂煤層群上行開采技術(shù)保障措施。
[0011]所述的綜合評定，最終分為可采、技術(shù)型可采和完全不可采三種結(jié)果；三種結(jié)果的劃分標準如下:
[0012]可采:步驟一中各傳統(tǒng)理論方法均判定上行開采可行，且步驟二中層間距、下部煤層采高、采后時間間隔三項因素均不是影響上行開采安全性的第一重要因素，且步驟三中覆巖破壞的時空關(guān)系表明上部煤層位于下部煤層采后的彎曲下沉帶內(nèi)或裂隙帶的中上部，且兩層煤的開采時間間隔足夠長，覆巖破壞已經(jīng)穩(wěn)定；
[0013]技術(shù)型可采:步驟一中四種傳統(tǒng)理論方法的判定結(jié)果不統(tǒng)一，即至少出現(xiàn)“可采”、“不可采”的結(jié)論各一次，且步驟二中層間距、下部煤層采高兩項因素均不是影響上行開采安全性的第一重要因素，且步驟三中覆巖破壞的時空關(guān)系表明上部煤層位于下部煤層采后的裂隙帶內(nèi)，且兩層煤開采具有一定的時間間隔，覆巖破壞趨于穩(wěn)定；
[0014]完全不可采:步驟一中四種傳統(tǒng)理論方法的判定結(jié)果均為“不可采”，且步驟二中判斷得到的影響上行開采安全性的第一重要因素為層間距或下部煤層采高或采后時間間隔，且步驟三中覆巖破壞的時空關(guān)系表明上部煤層位于下部煤層采后的垮落帶內(nèi)，煤層的連續(xù)性、完整性已經(jīng)被破壞。
[0015]將上行開采可行性評定與上行開采合理模式確定及技術(shù)保障措施制訂統(tǒng)一起來，可行性評定過程為技術(shù)保障措施的制訂提供數(shù)據(jù)與理論支撐。
[0016]有益效果，由于采用了上述方案，該體系的建立方法綜合了理論分析、理論計算、工程實踐經(jīng)驗、現(xiàn)場實測和數(shù)值仿真共五個方面的工作，各方面結(jié)論可以互相支撐、驗證，最終對煤層群上行開采的可行性進行綜合判定。同時利用判定過程中研究成果，對上行工作面的開采模式進行合理設(shè)計，包括上行工作面及回采巷道的合理布置，回采巷道支護方式及支護參數(shù)的選取，并提出保障安全上行開采的一系列措施，最終實現(xiàn)煤層群的安全上行開采。
[0017]打破了其它上行開采判定方法判定結(jié)果“可采”/ “不可采”的兩級劃分，將最終評定結(jié)果劃分為“可采”/ “技術(shù)型可采”/ “完全不可采”，且將煤層群上行開采評定過程同技術(shù)保障措施制訂結(jié)合成統(tǒng)一整體，綜合評定分析過程中的研究成果是確定合理開采模式及制訂技術(shù)保障措施的主要依據(jù)。
[0018]優(yōu)點:適用范圍廣、評價結(jié)果可靠性更高，尤其適用于困難上行開采條件下可行性分析及技術(shù)保障體系的建立。
【附圖說明】
:
[0019]圖1是本發(fā)明的上行開采可行性綜合評定及技術(shù)保障體系實施流程圖。
[0020]圖2是本發(fā)明的上行開采可行性綜合評定及技術(shù)保障體系示意圖。
[0021]圖3是本發(fā)明實施例的某礦下部6煤、上部4煤先后開采覆巖(復(fù)合)破壞形式、程度的時空關(guān)系示意圖。
【具體實施方式】
[0022]實施例1:該建立方法步驟如下:
[0023](I)第一步:上行開采可行性的初步分析
[0024]通過現(xiàn)場調(diào)研，了解煤層群的地質(zhì)條件及開采技術(shù)條件，分析影響上部煤層上行開采的各因素，包括煤巖層傾角、下煤層開采方法、開采時間間隔、下煤層采高、層間距、覆巖巖性、埋深等；結(jié)合理論分析與計算，利用采動影響倍數(shù)法、“三帶”判別理論、圍巖平衡判別法和數(shù)理統(tǒng)計分析法四種傳統(tǒng)的理論方法對上部煤層上行開采的可行性進行初步分析。
[0025](2)第二步:上行開采關(guān)鍵影響因素的數(shù)學(xué)分析
[0026]結(jié)合所研究煤礦煤層群的具體條件，利用數(shù)學(xué)分析方法建立煤層群上行開采可行性評價技術(shù)體系模型，通過該模型對影響上行開采的各因素進行量化并進行重要度排序；所述的數(shù)學(xué)分析方法包括:層次分析法、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法、模糊聚類分析