(19)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 202210535473.6 (22)申请日 2022.05.17 (71)申请人 中国矿业大 学 地址 221116 江苏省徐州市大 学路1号 (72)发明人 闫帅　柏建彪　张栋　王瑞　 王襄禹　张伟光　郭永红　 (74)专利代理 机构 徐州苏越知识产权代理事务 所(普通合伙) 32543 专利代理师 刘振祥 (51)Int.Cl. G06F 30/13(2020.01) G06F 30/20(2020.01) G06Q 10/06(2012.01) G06Q 50/02(2012.01) G06F 119/14(2020.01) (54)发明名称 一种基于三角稳定性的工作面旋转贯通回 撤通道设计方法 (57)摘要 本发明提供了一种基于三角稳定性的工作 面旋转贯通回撤通道设计方法， 现场调研工作面 具体生产地质条件， 现场取岩芯并经实验室标准 加工测定其物理力学参数特性； 建立煤柱力学模 型并确定稳定临界宽度； 基于降低支架载荷、 人 为控制分段来压的原则， 确定工作面旋转贯通的 合理调斜角度、 工作面每次与回撤通道同时贯通 支架数量； 根据确定的煤柱稳定临界宽度、 调斜 临界角度及工作面同时贯通回撤通道的支架数 量确定工作面旋转贯通的回撤通道工艺流程。 该 方法能极大 降低支架并行贯通回撤通道导致顶 板大面积来压、 工作面压架等严重生产安全问 题， 可极大的改善回撤通道的围岩受力状态， 可 有效降低回撤通道围岩灾变失稳的风险， 能保证 综采设备的安全高效回撤 。 权利要求书2页 说明书6页 附图8页 CN 115017574 A 2022.09.06 CN 115017574 A 1.一种基于三角稳定性的工作面旋转贯通回撤通道设计方法， 其特征在于， 包括如下 步骤： 步骤一： 现场调研工作面具体生产地质条件， 现场取岩芯并经实验室标准加工测定其 物理力学参数 特性； 步骤二： 建立煤柱力学模型并确定稳定临界宽度； S21： 根据公式(1)确定出回撤通道侧煤柱塑性区宽度X1； 式中， m为煤层开采厚度， 单位m； A为煤层侧压系数； k1为巷道掘进引起的侧向应力集中 系数； γ为上覆岩层平均容重， 单位kN/m3； H为煤层平均埋深， 单位m； c0为煤岩层分界面内 聚 力， 单位MPa； 为煤岩层分界面内摩擦角， 单位 °； p'x为回撤通道锚网索对煤帮支护强度， 单位MPa； S22： 根据公式(2)确定出工作面侧煤柱塑性区宽度X3； 式中， ξ为塑性区宽度修正系数， 工作面回采对煤壁前方煤体的扰动影响大， 处于非极 限平衡状态， 对塑性区宽度需要进行修正， R1为工作面侧煤体 极限承载强度， 单位MPa； R2为工作面侧煤体实际承载强度， 单位MPa； k2为工作面回采引起的 超前应力集中系数； Px为工作面支 架对煤壁的支护强度， 单位MPa； S23： 根据公式(3)确定出需增 加的煤柱宽度的富裕量X2； X2＝0.2(X1+X3)   (3)； S24： 根据公式(4)确定 煤柱保持稳定的临界宽度B； B＝X1+X2+X3   (4)； 步骤三： 基于降低支架载荷、 人为控制分段来压的原则， 确定工作面旋转贯通的合理调 斜角度、 工作面每次与回撤通道同时贯通支架数量、 工作面回风巷旋转支点与回撤通道的 距离； S31： 基于支护阻力相等， 同时贯通回撤通道支架数量最小的原则， 根据公式(5)确定出 工作面旋转 贯通回撤通道调斜临界角度 θ 的范围； 式中， L'为支架最小错距， 单位m； p为支架额定工作阻力， 单位kN； q为支架上方顶板载权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 115017574 A 2荷， 单位MPa； L 为支架中心距， 单位m； l 为支架控顶距， 单位m； S32： 根据并行贯通支架数最小、 人为制造分段来压的原则， 根据公式(6)确定出工作 面 每次与回撤通道同时贯 通支架数量n； S33： 通过确定的煤柱临界稳定宽度B、 工作 面旋转角度θ和工作 面长度W， 确定出工作 面 回风巷旋转支点与回撤通道的距离D； 步骤四： 根据确定出的煤柱稳定临界宽度B、 调斜临界角度θ及工作面同时贯通回撤通 道的支架数量n确定工作面旋转 贯通的回撤通道工艺 流程； S41： 结合工作面推进速度与煤柱保持稳定的临界宽度B， 确定出最终煤柱 临界宽度； 根 据调斜临界角度 θ 的范围确定出最终调斜临界角度； S42： 当工作面平行推进至距离回撤通道达到设定调斜位置D时， 以工作面回风巷侧的 刮板输送机机尾为支 点， 使工作面运输巷侧的刮板输送机机头开始调斜旋转至距离回撤通 道到达最终煤柱临界宽度的位置B， 并确保调斜角度为 最终调斜临界角度； S43： 调斜完成后的工作面开始按照既定的最终调斜临界角度平行推进至回撤通道回 采侧边缘， 使工作面 运输巷侧的刮板 输送机机头率先与回撤通道贯 通； S44： 将工作面支架从运输巷侧开始按照n架为1组进行分组并依次编号1#、 2#、 3#、 …… n#； 并按照既定的分组编号， 依次与回撤通道贯 通； S45： 待工作面支 架全部与回撤通道完全贯 通后， 展开综采设备的回撤 工作。 2.根据权利要求1所述的一种基于三角稳定性的工作面旋转贯通回撤通道设计方法， 其特征在于， 在步骤三中的S3 3中， 根据公式(7)进行距离D的计算； D＝B+Wtanθ    (7)。 3.根据权利要求1或2所述的一种基于三角稳定性的工作面旋转贯通回撤通道设计方 法， 其特征在于， 在步骤四中的S41中， 最 终调斜临界角度为调斜临界角度 θ 的范围两端值的 平均值。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 115017574 A 3