煤層群上行開采可行性綜合評定及技術保障體系建立方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種煤層開采評定及技術保障體系建立方法，特別是一種煤層群上行開采可行性綜合評定及技術保障體系建立方法。
【背景技術】
[0002]目前，國內部分礦區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，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理論方法，如采動影響倍數法、“三帶”判別理論、圍巖平衡判別法和數理統計分析法，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，上述傳統判別方法僅考慮一項或兩項上行開采影響因素，判定結果科學性、準確性相對較弱；其次，當采用不同傳統判別方法得到的結果接近判定閾值時，各方法的判定結論有時會相互矛盾，不能準確反映上行開采的可行性；第三，傳統判定方法大多出現于上世紀六、七十年代，目前的開采技術條件較之前已經有了重大改進，原先判定不可采的煤層在當前的生產技術條件下有可能可以實現安全開采；最后，傳統判定方法僅簡單地給出可采或不可采的結論，其判定過程及最終結論并不包含保障煤層群安全上行開采的技術措施。
【發明內容】
[0004]本發明的目的是要提供一種適用范圍廣、評價結果可靠性高的煤層群上行開采可行性綜合評定及技術保障體系建立方法，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]本發明的目的是這樣實現的: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:利用采動影響倍數法、“三帶”判別理論、圍巖平衡判別法、數理統計分析法四種傳統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:利用數學分析方法，如層次分析法、人工神經網絡法、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系劃分:采用現場實測和數值模擬的方法對上行開采覆巖破壞的時空關系進行劃分；
[0009]步驟四、上行開采可行性的綜合評定:根據前述“三步”內容的研究情況，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的選取，并制訂煤層群上行開采技術保障措施。
[0011]所述的綜合評定，最終分為可采、技術型可采和完全不可采三種結果；三種結果的劃分標準如下:
[0012]可采:步驟一中各傳統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系表明上部煤層位于下部煤層采后的彎曲下沉帶內或裂隙帶的中上部，且兩層煤的開采時間間隔足夠長，覆巖破壞已經穩定；
[0013]技術型可采:步驟一中四種傳統理論方法的判定結果不統一，即至少出現“可采”、“不可采”的結論各一次，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系表明上部煤層位于下部煤層采后的裂隙帶內，且兩層煤開采具有一定的時間間隔，覆巖破壞趨于穩定；
[0014]完全不可采:步驟一中四種傳統理論方法的判定結果均為“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系表明上部煤層位于下部煤層采后的垮落帶內，煤層的連續性、完整性已經被破壞。
[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保障措施制訂統一起來，可行性評定過程為技術保障措施的制訂提供數據與理論支撐。
[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、工程實踐經驗、現場實測和數值仿真共五個方面的工作，各方面結論可以互相支撐、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的選取，并提出保障安全上行開采的一系列措施，最終實現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果“可采”/ “不可采”的兩級劃分，將最終評定結果劃分為“可采”/ “技術型可采”/ “完全不可采”，且將煤層群上行開采評定過程同技術保障措施制訂結合成統一整體，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保障措施的主要依據。
[0018]優點:適用范圍廣、評價結果可靠性更高，尤其適用于困難上行開采條件下可行性分析及技術保障體系的建立。
【附圖說明】
:
[0019]圖1是本發明的上行開采可行性綜合評定及技術保障體系實施流程圖。
[0020]圖2是本發明的上行開采可行性綜合評定及技術保障體系示意圖。
[0021]圖3是本發明實施例的某礦下部6煤、上部4煤先后開采覆巖(復合)破壞形式、程度的時空關系示意圖。
【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]通過現場調研，了解煤層群的地質條件及開采技術條件，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；結合理論分析與計算，利用采動影響倍數法、“三帶”判別理論、圍巖平衡判別法和數理統計分析法四種傳統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:上行開采關鍵影響因素的數學分析
[0026]結合所研究煤礦煤層群的具體條件，利用數學分析方法建立煤層群上行開采可行性評價技術體系模型，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；所述的數學分析方法包括:層次分析法、人工神經網絡法、模糊聚類分析