中国矿业大学李超获国家专利权
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龙图腾网获悉中国矿业大学申请的专利浅埋煤层分步开采条件下采煤洞穴覆岩失稳数值计算方法获国家发明授权专利权,本发明授权专利权由国家知识产权局授予,授权公告号为:CN119962298B 。
龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-09-26发布的发明授权授权公告中获悉:该发明授权的专利申请号/专利号为:202510035343.X,技术领域涉及:G06F30/23;该发明授权浅埋煤层分步开采条件下采煤洞穴覆岩失稳数值计算方法是由李超;殷凌霄;刘应科;杨五勤;钮月;余北辰;问小江;蒋名军;龙昭熹;袁满;郑玲娜;卜向阳;叶国庆;杨腾锐;孙彦博设计研发完成,并于2025-01-09向国家知识产权局提交的专利申请。
本浅埋煤层分步开采条件下采煤洞穴覆岩失稳数值计算方法在说明书摘要公布了:本发明公开了一种浅埋煤层分步开采条件下采煤洞穴覆岩失稳数值计算方法,通过离散元软件程序UDEC建立浅埋煤层数值分析模型,并在浅埋煤层中分层水射流破煤与提升模拟建立浅埋煤层中原位流态化分步开采分析模型,得出浅埋煤层分步开采条件下采煤洞穴围岩位移分析数值模拟结果,通过对比开采前后采煤洞穴位移场变化规律,获得分步开采条件下煤层造穴的浅埋煤层原位流态化开采采煤洞穴围岩失稳特征,可以为将分层水射流破煤与提升技术引入浅埋煤层原位流态化开采中以研究浅埋煤层采煤洞穴稳定性、制定浅埋煤层原位流态化高效开采方案、实现煤层安全开采提供理论基础和数据支持。
本发明授权浅埋煤层分步开采条件下采煤洞穴覆岩失稳数值计算方法在权利要求书中公布了:1.一种浅埋煤层分步开采条件下采煤洞穴覆岩失稳数值计算方法,其特征在于,具体包括以下步骤: Step1,现场调研:获得煤矿开采相关设计参数,获取浅埋煤层的地质相关数据信息,进行地质勘探、开采影响范围预计; Step2,建立原位流态化采煤洞穴稳定性分析模型:根据浅埋煤层的地质条件、开采方式和分步开采的特点,采用离散元模拟软件UDEC建立包括煤层、顶板、底板和周围岩体的力学性质以及模拟开采过程中产生的应力和变形的原位流态化采煤洞穴稳定性分析模型,根据开采计划和采煤洞穴的几何尺寸确定数值分析范围,分析范围包括采煤洞穴周围的岩体以及受开采影响的区域,将分析范围内的煤-岩层划分为多个小单元,对划分好的煤-岩层进行节理分组和网格划分,节理采用Mohr-Coulomb滑移模型,对已经划分好的煤-岩层分别进行赋参、并根据实际开采情况施加边界约束; Step3,模拟煤层开采:基于原位流态化采煤洞穴稳定性分析模型对煤层进行分层开采数值模拟训练,分步流态化破煤按照自下而上的顺序,下层煤层开采后立即模拟注浆,待浆液凝固之后,对上层煤层继续开采相同厚度煤层,直至模拟开采完成;进行多次分层开采数值模拟训练,逐步减少开采煤层厚度,直至找到煤层开采稳定厚度的下限值;计算煤层水射流分层破煤与提升情况下采煤洞穴变形特性后保存并提取数据; Step4,数据分析:提取煤层水射流分层破煤与提升情况下采煤洞穴的模拟数据进行分析,分析采煤洞穴周围的应力分布、变形情况和破坏模式,获得分步开采条件下煤层造穴的浅埋煤层原位流态化开采采煤洞穴围岩失稳特征; 原煤-岩应力状态为σ1=σ2=σ3=σ0,其中σ1、σ2、σ3分别为第一主应力、第二主应力、第三主应力,σ0为原岩应力; 原位流态化开采后采煤洞穴的弹性应力场计算如下: 式中:σr、σθ和σz分别为半径r处围岩的径向、环向和轴向应力;r0为穿层钻孔半径;r为采煤洞穴半径;σ0为原岩应力; 随着高压水射流持续破煤,围岩塑性区半径rp计算公式如下: 式中:r0为穿层钻孔半径;σθ为切向应力;σc为岩石的单轴抗压强度;n为岩石的应力-应变关系中的指数。
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