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1、10申请公布号CN104018835A43申请公布日20140903CN104018835A21申请号201410213168022申请日20140520E21C39/0020060171申请人山东科技大学地址266590山东省青岛市经济技术开发区前湾港路579号申请人泰安市智控信息科技有限公司72发明人卢国志汤建泉姚春卉叶蔚74专利代理机构济南舜源专利事务所有限公司37205代理人陈海滨54发明名称一种矿山采动冒落带高度的判定方法57摘要本发明提供了一种矿山采动冒落带高度的判定方法。它解决了现有冒落带判断方法的判定结果不准确，且不能适应不同地层条件等问题。本发明包括1）从开采层的上一层进行判。
2、定；2）判定岩层是否超出了钻孔岩层的层序范围；3）岩层数据处理后，进入冒落带判断准则的判定流程；4）若冒落带判断准则的判定结果为真，冒落带岩层高度进行累加；5）顺次上移一层岩层，重新进入步骤2）至4）循环执行；6）判定岩层是否超出钻孔岩层的层序范围，当判定为无效岩层，冒落带的判定流程结束，其高度不再累积。本发明能够适应不同的地层条件，对矿山开采实践具有判断结构精确、简单，实用性与适用性都较强的特点，有效提升安全保障。51INTCL权利要求书2页说明书5页附图3页19中华人民共和国国家知识产权局12发明专利申请权利要求书2页说明书5页附图3页10申请公布号CN104018835ACN104018。
3、835A1/2页21一种矿山采动冒落带高度的判定方法，其特征在于，包括以下判断步骤1）、从开采所在的岩层开始，上移一层岩层进行程序范围判定；2）、判定岩层是否超出了钻孔岩层的层序范围，当判定为假时，即所判定岩层为有效岩层，进入多钻孔数据处理流程；3）、岩层数据处理后，进入是否满足冒落带判断准则的判定流程A、为变量赋予初值岩层为开采岩层上方的第N层，允许岩层下沉变量SA初值为B、提取该岩层的主要参数岩层的厚度H,岩层的碎涨系数K,岩层下沉安全余量C；C、进行岩层冒落性判定判断HSAC是否成立，若结果为真，进入岩层分层判定流程；若结果为假，则冒落带判断准则的结果为真，对岩层下沉空间做迭代计算，即S。
4、ASAH（K1），退出是否满足冒落带判断准则的判定流程；4）、若冒落带判断准则的判定结果为真，该层岩层计入冒落带范围，冒落带岩层高度进行累加；5）、顺次上移一层岩层，重新进入上述步骤2）至4），由此循环往复执行；6）、判定岩层是否超出了钻孔岩层的层序范围，当判定为真时，说明所判断岩层为无效岩层，冒落带的判定流程结束，其高度不再累积。2根据权利要求1所述的矿山采动冒落带高度的判定方法，其特征在于，所述步骤2）中，多钻孔数据处理流程包括以下步骤1）、从第一个钻孔开始，判断其有效性，若钻孔的有效性判定为真，提取岩层数据，若钻孔的有效性判定为假，进行反距离插值算法流程，结束多钻孔数据处理流程；2）、通。
5、过提取的岩层数据，判断该层岩层在钻孔中的有效性，若岩层的有效性判定为真，记录岩层的数据，更换钻孔，进行下一个钻孔的判断；3）、若某钻孔的某一岩层的有效性判定为假，则对该岩层进行是否尖灭性判定，若岩层的尖灭性判定为真，则该岩层数据参与反距离插值算法流程，但是岩层累积的厚度值为零，然后更换钻孔，进行下一个钻孔的有效性判断；4）、若某钻孔的某一岩层的有效性判定为假，则对该岩层进行是否尖灭性判定，若岩层的尖灭性判定为假，则该岩层数据不参与反距离插值算法流程，直接更换钻孔，进行下一个钻孔的有效性判断；5）、若通过多个钻孔提取的岩层数据，判断出该岩层的有效性判定为假，结束钻孔的数据读取循环流程，把记录有效。
6、的岩层数据进行反距离插值算法流程，得出岩层的基本参数，结束多钻孔数据处理流程。3根据权利要求1所述的矿山采动冒落带高度的判定方法，其特征在于，所述步骤3）的第三步中，岩层分层判定流程包括以下步骤1）、把分层层序赋值为0；2）、把分层岩层序号加1；3）、进行岩层分层的有效性判定A、若分层累加高度大于岩层的厚度，对该岩层是否落入冒落带进行判定；B、若分层累加高度小于岩层的厚度，对该岩层的分层是否落入冒落带进行判定。权利要求书CN104018835A2/2页34根据权利要求3所述的矿山采动冒落带高度的判定方法，其特征在于，当分层累加高度大于岩层的厚度时，允许岩层下沉变量SA与零值进行比较判断，若SA。
7、大于零，岩层内该分层以下所有岩层落入冒落带，则冒落带判断准则的结果为真，退出判定流程；若SA小于零，岩层内该分层以下所有岩层落入冒落带，则冒落带判断准则的结果为假，退出判定流程。5根据权利要求3所述的矿山采动冒落带高度的判定方法，其特征在于，当分层累加高度小于岩层的厚度时，进行该分层是否满足冒落带判断准则的判定流程，岩层分层厚度与允许岩层下沉变量SA进行比较判断，并考虑安全余量C，若岩层分层厚度大于SAC，岩层内该分层以下所有岩层落入冒落带，则冒落带判断准则的结果为假，退出判定流程；若岩层分层厚度小于SAC，该分层落入冒落带，进行允许岩层下沉变量SA的迭代计算流程，即SASAHC（K1），而后。
8、返回分层岩层序号加1的步骤，进入循环判断流程。权利要求书CN104018835A1/5页4一种矿山采动冒落带高度的判定方法技术领域0001本发明属于矿山地下采动技术领域，涉及一种井巷开采安全判断方法，特别是一种矿山采动冒落带高度的判定方法。背景技术0002矿山地下采动工程波及的幅度比普通的地下井巷工程要广，所以普通地下井巷工程对上方岩层结构的判定方法不适应矿山采动所引起的岩层运动。在矿山开采过程中，采场上方岩层运动按运动的幅度与破坏程度，一般分为冒落、裂断与缓沉三带。冒落带是指岩层内出现贯通性断裂，岩块下落后呈无规则性堆积，岩块与岩块之间仅存在重力的挤压作用，其岩块堆积的重量需下部支护体完全承。
9、担。裂断带是指冒落带上方的岩层变形量较大，岩层内可能出现贯通性裂断，但下沉岩块呈规则状排列，岩块与岩块之间存在较大的水平挤压力，能够保持水平力的传递，对于该部分岩块的重量可以根据支护强度的要求采取“让”或者“抗”的支护方案。缓沉带位于裂断带上方，岩层属于微变形，在矿山开采支护中，基本不考虑该部分岩层的重量。0003在矿山开采中，冒落带需要人工支护体完全支撑其重量，所以对于冒落带高度与结构的确定具有重要的意义。传统的确定方法一般以采高的倍数关系来确定，对于上覆岩层的结构与厚度考虑的较少，故传统的冒落带判断方法存在无法忽略的判断误差，进而判定结果不准确，为人工支护体的建造带来困难，且影响矿井作业安。
10、全；另一方面，传统判断方法无法考虑采场所处岩层变化的复杂性，不能够适应不同的地层条件。发明内容0004本发明的目的是针对现有的技术存在上述问题，提出了一种依据不同地质条件定量确定矿山开采过程中，冒落带结构与高度的方法，具有判断结构精确、简单，实用性与适用性都较强的矿山采动冒落带高度的判定方法。0005本发明的目的可通过下列技术方案来实现一种矿山采动冒落带高度的判定方法，包括以下判断步骤00061）、从开采所在的岩层开始，上移一层岩层进行程序范围判定；00072）、判定岩层是否超出了钻孔岩层的层序范围，当判定为假时，即所判定岩层为有效岩层，进入多钻孔数据处理流程；00083）、岩层数据处理后，进。
11、入是否满足冒落带判断准则的判定流程0009A、为变量赋予初值岩层为开采岩层上方的第N层，允许岩层下沉变量SA初值为0010B、提取该岩层的主要参数岩层的厚度H,岩层的碎涨系数K,岩层下沉安全余量C；0011C、进行岩层冒落性判定判断HSAC是否成立，若结果为真，进入岩层分层判说明书CN104018835A2/5页5定流程；若结果为假，则冒落带判断准则的结果为真，对岩层下沉空间做迭代计算，即SASAH（K1），退出是否满足冒落带判断准则的判定流程；00124）、若冒落带判断准则的判定结果为真，该层岩层计入冒落带范围，冒落带岩层高度进行累加；00135）、顺次上移一层岩层，重新进入上述步骤2）至4。
12、），由此循环往复执行；00146）、判定岩层是否超出了钻孔层的层序范围，当判定为真时，说明所判断岩层为无效岩层，冒落带的判定流程结束，其高度不再累积。0015本矿山采动冒落带高度的判定方法中，在开采岩层的上一层岩层判定时，若判定该层岩层超出了钻孔岩层的层序范围，即判定结果为真，说明该初始层即为无效岩层，直接进入冒落带高度累积的结束流程；若该初始层为有效岩层，则逐渐升高岩层进行算法判断，即进入循环的冒落带高度累积判定流程，直至到某一层为无效岩层，冒落带的判定流程结束。0016在上述的矿山采动冒落带高度的判定方法中，所述步骤2）中，多钻孔数据处理流程包括以下步骤00171）、从第一个钻孔开始，判断。
13、其有效性，若钻孔的有效性判定为真，提取岩层数据，若钻孔的有效性判定为假，进行反距离插值算法流程，结束多钻孔数据处理流程；00182）、通过提取的岩层数据，判断该层岩层在钻孔中的有效性，若岩层的有效性判定为真，记录岩层的数据，更换钻孔，进行下一个钻孔的判断；00193）、若某钻孔的某一岩层的有效性判定为假，则对该岩层进行是否尖灭性判定，若岩层的尖灭性判定为真，则该岩层数据参与反距离插值算法流程，但是岩层累积的厚度值为零，然后更换钻孔，进行下一个钻孔的有效性判断；00204）、若某钻孔的某一岩层的有效性判定为假，则对该岩层进行是否尖灭性判定，若岩层的尖灭性判定为假，则该岩层数据不参与反距离插值算法。
14、流程，直接更换钻孔，进行下一个钻孔的有效性判断；00215）、若通过多个钻孔提取的岩层数据，判断出该岩层的有效性判定为假，结束钻孔的数据读取循环流程，把记录有效的岩层数据进行反距离插值算法流程，得出岩层的基本参数，结束多钻孔数据处理流程。0022在上述的矿山采动冒落带高度的判定方法中，所述步骤3）的第三步中，岩层分层判定流程包括以下步骤00231）、把分层层序赋值为0；00242）、把分层岩层序号加1；00253）、进行岩层分层的有效性判定0026A、若分层累加高度大于岩层的厚度，对该岩层是否落入冒落带进行判定；0027B、若分层累加高度小于岩层的厚度，对该岩层的分层是否落入冒落带进行判定。0。
15、028在上述的矿山采动冒落带高度的判定方法中，当分层累加高度大于岩层的厚度时，允许岩层下沉变量SA与零值进行比较判断，若SA大于零，岩层内该分层以下所有岩层落入冒落带，则冒落带判断准则的结果为真，退出判定流程；若SA小于零，岩层内该分层以下所有岩层落入冒落带，则冒落带判断准则的结果为假，退出判定流程。0029在上述的矿山采动冒落带高度的判定方法中，当分层累加高度小于岩层的厚度说明书CN104018835A3/5页6时，进行该分层是否满足冒落带判断准则的判定流程，岩层分层厚度与允许岩层下沉变量SA进行比较判断，并考虑安全余量C，若岩层分层厚度大于SAC，岩层内该分层以下所有岩层落入冒落带，则冒落。
16、带判断准则的结果为假，退出判定流程；若岩层分层厚度小于SAC，该分层落入冒落带，进行允许岩层下沉变量SA的迭代计算流程，即SASAHC（K1），而后返回分层岩层序号加1的步骤，进入循环判断流程。0030与现有技术相比，本矿山采动冒落带高度的判定方法以采场周边多个岩层柱状结构为重点判断对象，以岩层下沉后失去水平方向力的传递为判断准则，逐层判定落入冒落带内岩层的厚度与结构，而且考虑了采场所处岩层变化的复杂性，能够适应不同的地层条件，该方法对矿山开采实践具有判断结构精确、简单，实用性与适用性都较强的特点，能达到国际先进水平，为矿山井巷开采提供了科学的研究指导方向，有效提升安全保障。附图说明0031图。
17、1是本矿山采动冒落带高度的判定方法的总体冒落带判断流程框图。0032图2是本矿山采动冒落带高度的判定方法中多钻孔数据处理流程框图。0033图3是本矿山采动冒落带高度的判定方法中冒落带判断准则的判定流程框图。具体实施方式0034以下是本发明的具体实施例并结合附图，对本发明的技术方案作进一步的描述，但本发明并不限于这些实施例。0035如图1、2和3所示，本矿山采动冒落带高度的判定方法，包括以下判断步骤0036一、从开采所在的岩层开始，上移一层岩层进行程序范围判定。0037二、判定岩层是否超出了钻孔岩层的层序范围，当判定为假时，即所判定岩层为有效岩层，进入多钻孔数据处理流程；0038多钻孔数据处理流。
18、程包括以下步骤00391）、从第一个钻孔开始，判断其有效性，若钻孔的有效性判定为真，提取岩层数据，若钻孔的有效性判定为假，进行反距离插值算法流程，结束多钻孔数据处理流程；00402）、通过提取的岩层数据，判断该层岩层在钻孔中的有效性，若岩层的有效性判定为真，记录岩层的数据，更换钻孔，进行下一个钻孔的判断；00413）、若某钻孔的某一岩层的有效性判定为假，则对该岩层进行是否尖灭性判定，若岩层的尖灭性判定为真，则该岩层数据参与反距离插值算法流程，但是岩层累积的厚度值为零，然后更换钻孔，进行下一个钻孔的有效性判断；00424）、若某钻孔的某一岩层的有效性判定为假，则对该岩层进行是否尖灭性判定，若岩层。
19、的尖灭性判定为假，则该岩层数据不参与反距离插值算法流程，直接更换钻孔，进行下一个钻孔的有效性判断；00435）、若通过多个钻孔提取的岩层数据，判断出该岩层的有效性判定为假，结束钻孔的数据读取循环流程，把记录有效的岩层数据进行反距离插值算法流程，得出岩层的基本参数，结束多钻孔数据处理流程。0044三、岩层数据处理后，进入是否满足冒落带判断准则的判定流程0045A、为变量赋予初值岩层为开采岩层上方的第N层，允许岩层下沉变量SA初值为说明书CN104018835A4/5页70046B、提取该岩层的主要参数岩层的厚度H,岩层的碎涨系数K,岩层下沉安全余量C；0047C、进行岩层冒落性判定判断HSAC是。
20、否成立，若结果为真，进入岩层分层判定流程；岩层分层判定流程包括以下步骤00481）、把分层层序赋值为0；00492）、把分层岩层序号加1；00503）、进行岩层分层的有效性判定0051A、若分层累加高度大于岩层的厚度，对该岩层是否落入冒落带进行判定；0052当分层累加高度大于岩层的厚度时，允许岩层下沉变量SA与零值进行比较判断，若SA大于零，岩层内该分层以下所有岩层落入冒落带，则冒落带判断准则的结果为真，退出判定流程；若SA小于零，岩层内该分层以下所有岩层落入冒落带，则冒落带判断准则的结果为假，退出判定流程。0053B、若分层累加高度小于岩层的厚度，对该岩层的分层是否落入冒落带进行判定；005。
21、4当分层累加高度小于岩层的厚度时，进行该分层是否满足冒落带判断准则的判定流程，岩层分层厚度与允许岩层下沉变量SA进行比较判断，并考虑安全余量C，若岩层分层厚度大于SAC，岩层内该分层以下所有岩层落入冒落带，则冒落带判断准则的结果为假，退出判定流程；若岩层分层厚度小于SAC，该分层落入冒落带，进行允许岩层下沉变量SA的迭代计算流程，即SASAHC（K1），而后返回分层岩层序号加1的步骤，进入循环判断流程。0055若结果为假，则冒落带判断准则的结果为真，对岩层下沉空间做迭代计算，即SASAH（K1），退出是否满足冒落带判断准则的判定流程。0056四、若冒落带判断准则的判定结果为真，该层岩层计入冒落。
22、带范围，冒落带岩层高度进行累加；0057五、顺次上移一层岩层，重新进入上述步骤2）至4），由此循环往复执行；0058六、判定岩层是否超出了钻孔岩层的层序范围，当判定为真时，说明所判断岩层为无效岩层，冒落带的判定流程结束，其高度不再累积。0059在开采岩层的上一层岩层判定时，若判定该层岩层超出了钻孔岩层的层序范围，即判定结果为真，说明该初始层即为无效岩层，直接进入冒落带高度累积的结束流程；若该初始层为有效岩层，则逐渐升高岩层进行算法判断，即进入循环的冒落带高度累积判定流程，直至到某一层为无效岩层，冒落带的判定流程结束。0060本矿山采动冒落带高度的判定方法以采场周边多个岩层柱状结构为重点判断对象。
23、，以岩层下沉后失去水平方向力的传递为判断准则，逐层判定落入冒落带内岩层的厚度与结构，而且考虑了采场所处岩层变化的复杂性，能够适应不同的地层条件，该方法对矿山开采实践具有判断结构精确、简单，实用性与适用性都较强的特点，能达到国际先进水平，为矿山井巷开采提供了科学的研究指导方向，有效提升安全保障。0061本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替说明书CN104018835A5/5页8代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。说明书CN104018835A1/3页9图1说明书附图CN104018835A2/3页10图2说明书附图CN104018835A103/3页11图3说明书附图CN104018835A11。