(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 202210700962.2 (22)申请日 2022.06.21 (71)申请人 贵州大学 地址 550025 贵州省贵阳市花溪区贵州大 学西校区 (72)发明人 王沉　朱成　汪锋　张自政　 朱德福　张帅　张恒　许哲扬　 (74)专利代理 机构 北京天奇智新知识产权代理 有限公司 1 1340 专利代理师 龙涛 (51)Int.Cl. G06F 30/20(2020.01) G06Q 50/02(2012.01) G06F 119/14(2020.01) (54)发明名称 一种煤层群开采工作面液压支架工作阻力 确定方法 (57)摘要 本发明涉及一种煤层群开采工作面液压支 架工作阻力确定方法， 包括如下步骤： a、 确定覆 岩内关键层数量及其具体层位； b、 划分顶板结 构； c、 基于关键层周期断裂步距， 确定与亚关键 层1存在相 互影响的关键层； d、 确定各关键层的 破断形式以及破断岩块之间的铰接类型； e、 确定 影响工作面周期来压且协同破断的关键层数量； f、 计算周期来压期间工作面支架所受载荷； g.取 1.2～1.5Pz作为液压支架的合理工作阻力， 对液 压支架进行合理选型。 本发明可为煤层开采工作 面顶板控制、 液压支架选型及额定工作阻力确定 提供参考和借鉴， 避免发生压架冒顶事故， 降低 矿井综采设备总投资， 保障矿井安全高效开采。 权利要求书2页 说明书8页 CN 115034071 A 2022.09.09 CN 115034071 A 1.一种煤层群开采工作面液压支 架工作阻力确定方法， 其特 征在于， 具体步骤如下： a、 确定待开采工作面覆岩内关键层的数量及其具体层位； b、 将来压期间工作面顶板结构划分为主关键层结构、 亚关键层1结构、 局部多关键层结 构、 所有关键层结构； c、 基于覆岩内各关键层的周期断裂步距， 确定所有与亚关键层1存在相互影响的关键 层； 其中， 亚关键层m的周期断裂步距以下式计算： 式中， Lm为亚关键层m的周期断裂步距， hm为亚关键层m的厚度， qm为亚关键层m所受载 荷， RmT为亚关键层m的极限抗拉强度； 主关键层的周期断裂步距参 考上式计算； 亚关键层m+1的破断运移对亚关键层m无影响的判别条件为： hj≥Lm·cotβ 式中， hj为亚关键层m+1与亚关键层m的法向间距， β 为岩层断裂线与垂直方向夹角； d、 确定覆岩内各关键层的破断形式以及破断岩块之间的铰接类型； 其中， 亚关键层m以铰接岩梁形态破断的判别条件为： 式中， Wm为亚关键层m断裂岩块的绝对回转量， M为开采高度， Kp为直接顶的碎胀系数， h0 为直接顶厚度， Kx为各软弱岩层组的碎胀系数， ∑h1～∑hm为各亚关键层 控制的软弱岩层组 的厚度， σmc为亚关键层m断裂岩块的抗压强度； 若不满足上述公式条件， 则该亚关键层 m将以悬臂梁的形式破断； 主关键层破断形式的 判别方式也采用上述公式； 对于以铰接岩梁 形态破断的关键层， 继续依据 “S‑R”稳定理论判 别其属于砌体梁、 非稳定砌体梁、 台阶岩梁中的哪种铰接类型； e、 若在步骤c中判定上部关键层断裂将对亚关键层1产生影响， 则继续根据邻近关键层 协同破断判别条件确定影响工作面周期来压且协同破断的关键层数量； 当亚关键层1以悬臂梁形态破断时， 与上位关键层存在协同破断效应的判别条件为： 当亚关键层1以铰接岩梁形态破断时， 与上位关键层存在协同破断效应的判别条件为： 以上两式中， l1为亚关键层1上次断裂位置至上位关键层断裂延长线的水平距离， 采用 下式计算， 式 中L1、 L2采用步骤c中关于Lm的公式计算； R1T为亚关键层1的极限抗拉强度， P为液压支架提供的支护阻力， Lk为液压支架的控顶 距， q1为亚关键层1所受载荷； qz1为亚关键层1断裂岩块与其上部控制软弱岩层组的重量之和， 通过下式计算， 式中b权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 115034071 A 2为液压支 架宽度： qz1＝l1b(h1γ1+∑h1γ) Q2为上位关键层断裂岩块的传递载荷， 具体 由载荷传递系数kx×qz2计算求得， qz2的计 算方法参照上式， kx的计算方法见 下式： 式中， k1、 k2、 k3、 k4分别为悬臂梁、 砌体梁、 非稳定砌体梁、 台阶岩梁结构的载荷传递系 数， α 为岩层的破断角， 为岩层的内摩擦角； R、 T为断裂岩块铰接处所受的剪切力与水平推力， 根据铰接岩块的受力平衡条件联立 方程组求 解； a为断裂岩块端角挤压 接触面高度， 通过 下式计算： a＝0.5(h1‑L1sinθ1) 同时参考上述公式继续判断更 上位的关键层是否与其下位的关键层产生协同破断； f、 计算周期来压期间工作面支 架所受载荷； 主关键层结构支 架载荷Pz的计算式为： 亚关键层1结构支 架载荷Pz的计算式为： Pz＝(Lk+0.5h0cotα )h0bγ+kxL1bγ(h1+Σh1) 式中， 为主关键层上 方载荷层的内摩擦角； 局部多关键层结构和所有关键层结构支 架载荷Pz的计算式为： Pz＝(Lk+0.5h0cotα )h0bγ+kx[l1bγ(h1+Σh1)+kx(…+kxPm)] 式中， Pm为亚关键层m断裂岩块自重和与之协同下沉变形的软弱岩层组重量之和； 所有关键层结构 Pm的计算式为： 局部多关键层结构 Pm的计算式为： Pm＝Lmbγ(hm+Σhm)； g.取1.2～1.5Pz作为液压支 架工作阻力的合理工作阻力， 对液压支 架进行合理选型。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 115034071 A 3