(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 202210380790.5 (22)申请日 2022.04.12 (71)申请人 西安理工大 学 地址 710048 陕西省西安市金花 南路5号 (72)发明人 王博楠　 (74)专利代理 机构 北京国昊天诚知识产权代理 有限公司 1 1315 专利代理师 李潇 (51)Int.Cl. E21C 41/18(2006.01) G06F 17/11(2006.01) G06F 30/13(2020.01) G06F 119/14(2020.01) (54)发明名称 一种松散破碎顶板回撤通道保护煤柱留设 宽度确定方法 (57)摘要 本发明公开了一种松散破碎顶板回撤通道 保护煤柱留设宽度确定方法， 包括以下步骤： 步 骤一、 建立工作面与主回撤通道上方形成的压力 拱力学模型； 步骤二、 分析综采工作面矿压观测 数据； 步骤三、 计算保护煤柱两侧塑性区宽度B1 和B2； 步骤四、 计算保护煤柱弹性核区宽度B0； 步 骤五、 计算保护煤柱留设宽度B。 本发明考虑了松 散破碎顶板条件下， 该条件下顶板在保护煤柱、 主回撤通道、 待采煤体和工作面上方形成压力拱 结构， 通过对保护煤柱承受荷载进行分析计算， 建立松散破碎顶板回撤通道保护煤柱留设宽度 确定方法， 本发明符合实际需求， 在确保采场围 岩稳定的前提下， 为回撤通道煤柱设计提供依 据。 权利要求书2页 说明书4页 附图1页 CN 114790892 A 2022.07.26 CN 114790892 A 1.一种松散破碎顶板回撤通道保护煤柱留设宽度确定方法， 其特征在于， 包括以下步 骤： 步骤一、 建立工作面与主回撤通道上方形成的压力拱力学模型， 将保护煤柱宽度分为 主回撤通道侧塑性区B1、 辅回撤通道侧塑性区B2、 煤柱弹性核区B0； 步骤二、 分析综采工作面矿压观测数据， 根据同煤层采场煤柱应力历史监测数据， 分别 确定保护煤柱弹性核区与主、 辅回撤通道两侧塑性区的界面峰值应力σb1和σb2； 步骤三、 计算主回撤通道侧塑性区宽度B1和辅回撤通道侧塑性区宽度B2： 式(1)中λ为侧压力系数， h为主、 辅回撤通道侧塑性区与煤柱 弹性核区的高度， c为煤体 内聚力， φ为煤体内摩擦角； 步骤四、 计算煤柱弹性核区宽度B0； 步骤五、 计算保护煤柱宽度B： B＝B1+B2+B0                      (2)； 所述步骤四： 计算煤柱弹性核区宽度B0的具体步骤 包括： 2.1： 计算工作面与主回撤通道上 方形成的压力拱宽度Wp： 式(3)中， W1为工作面掩护式液压支架控顶距， W2为工作面停采位置， W3为主回撤通道宽 度； 2.2计算直接作用于保护煤柱上的覆岩荷载P1： P1＝γHB0                           (4)； 式(4)中， γ为覆岩平均容重， H为回撤通道埋深； 2.3计算工作面与主回撤通道上 方形成的压力拱作用在保护煤柱上的覆岩荷载P2： 式(5)中， Hp为工作面与主回撤通道上方形 成的压力拱高度， 按9～12倍的采煤高度计算 工作面与主回撤通道上方形成 的压力拱高度； fk为岩石坚固性系数， fk＝σcd/10， σcd为顶板 岩体单轴抗压强度； 2.4计算由辅回撤通道开挖转移至保护煤柱上的荷载P3： 式(6)中， Hf为辅回撤通道开挖形成 的压力拱高度， 按2～4倍的辅回撤通道高度计算辅权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 114790892 A 2回撤通道开挖形成的压力拱高度， W4为辅回撤通道宽度； 2.5计算保护煤柱弹性核区的平均应力σa： 2.6计算煤柱弹性核区宽度B0： 根据比涅乌斯基煤柱强度公式σp＝σc(0.64+0.54B0/h)， 当煤柱弹性核区平均 应力达到 其极限强度， 即σa＝σp， 得到保护煤柱弹性核区宽度B0： 公式(8)中： C2＝400γHpfkσc(W1+W2+W3+W4)； C4＝1250γHhfk(HpW1+HpW2+HpW3+HfW4)； C5＝16hfkσc‑12.5γhfk(Hf+Hp)， C6＝27fkσc‑50Hhf， σc为煤体单轴抗压强度。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 114790892 A 3