(19)国家知识产权局 (12)发明 专利 (10)授权公告 号 (45)授权公告日 (21)申请 号 202210700316.6 (22)申请日 2022.06.20 (65)同一申请的已公布的文献号 申请公布号 CN 114996963 A (43)申请公布日 2022.09.02 (73)专利权人 北京低碳清洁能源研究院 地址 100000 北京市昌平区振兴 路18号中 国石油大 学 专利权人 中国矿业大 学 （北京） (72)发明人 李全生　阎跃观　郭俊廷　滕腾　 张村　朱元昊　张琰君　 (74)专利代理 机构 成都华辰智合知识产权代理 有限公司 513 02 专利代理师 秦华云(51)Int.Cl. G06F 30/20(2020.01) G06F 119/14(2020.01) (56)对比文件 CN 107191 186 A,2017.09.2 2 CN 114075983 A,202 2.02.22 CN 10710 0623 A,2017.08.2 9 CN 113944510 A,202 2.01.18 李全生 等.西部 煤炭集约化 开采损伤传导 机理与源头减损关键技 术. 《煤炭学报》 .2021,第 46卷(第1 1期), 汪锋 等.基 于松散层拱 结构理论的岩层控 制研究. 《煤炭科 学技术》 .2020,第48卷(第9期), 审查员 郑晓云 (54)发明名称 一种采动岩层拱壳结构稳定性分析方法 (57)摘要 本发明公开了一种采动岩层拱壳结构稳定 性分析方法， 其方法如下： A、 构建拱壳结构 模型， 得出拱壳结构 模型的采动岩层破断高度； B、 基于 拱壳结构模型按照如下公式计算得到未破断岩 层拱的发育高度； C、 基于 拱壳结构模型按照如下 公式计算得到 拱壳结构 模型的拱壳发育总高； D、 定义拱壳结构 模型中拱壳结构的稳定性系数， 通 过稳定性系数对拱壳结构模型的拱壳结构稳定 性进行判断。 本发明采用临界采宽、 稳定性系数 两个数据量化指标， 能够实现对采动岩体拱结构 稳定性进行分析评价并得出临界失稳、 失稳、 稳 定的结论， 也能给出量化数据便于科学比较， 根 据本发明方法能够得出破断高度的临界破断岩 层， 对采矿工作安全保障及生态环 境安全具有重 要意义。 权利要求书2页 说明书6页 附图2页 CN 114996963 B 2022.11.08 CN 114996963 B 1.一种采动岩层拱壳结构稳定性分析 方法， 其特 征在于： 其方法如下： A、 构建拱壳结构模型， 拱壳结构模型包括煤层、 若干层岩层和松散层， 拱壳结构模型的 覆岩破断角为 ψ， 基于固支梁理论计算出 拱壳结构模型中采动岩层破断高度； A1、 基于正梯形采动岩层的破断空间形态， 按照如下公式得 出第i层岩层的悬露长度li： li＝L‑2Hicot ψ， 其中， L表示工作面采宽， Hi表示第i层岩层的破断高度； A2、 基于固支梁理论按照如下公式得 出第i层岩层的破断距lik： 其中， RiT表示第i层岩层极限抗拉强度， hi表示第i层岩层厚度， qi表示第i层岩层所受均布荷载； A3、 令li＝lik， 得出拱壳结构模型的采动岩层破断高度公式： Hi表示第i层岩层的破断高度； B、 基于拱壳结构模型按照如下公式计算得到未破断岩层拱的发育高度Hig， 其中Hig表示第i层岩层破断、 第i层以上岩层的高度， f表示拱 壳 结构模型中岩层岩性的普氏系数， a ′为拱壳结构模型中的拱脚偏移量； C、 基于拱壳结构模型按照如下公式计算得到拱壳结构模型的拱壳发育总高h， h＝Hi+Hig； D、 定义拱壳结构模型中拱壳结构的稳定性系数C， 按照如下公式得出拱壳结构模型的 稳定性系数C： 其中H0为拱壳结构模型中工作面以上的覆岩总厚度， HS为拱壳结构模型 中松散层的厚度； 按照如下 方法进行 拱壳结构模型的稳定性评价： 若0＜C＜1， 则拱壳结构模型的拱壳结构稳定； 若C＝1， 则拱壳结构模型的拱壳结构处于临界失稳； 若C＞1， 则拱壳结构模型的拱壳结构失稳。 2.按照权利要求1所述的一种 采动岩层拱壳结构稳定性分析方法， 其特征在于： 还包括 步骤E； 采用如下公式计算得到拱壳结构模型的临界采宽L0： ， 其中M为拱壳结构模型中煤层高度。权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 114996963 B 23.按照权利要求2所述的一种采动岩层拱壳结构稳定性分析方法， 其特征在于： 步骤E 还包括： 利用临界采宽L0进行拱壳结构模型的稳定性评价： 若拱壳结构模型的工作面采宽大于 或等于临界采宽L0， 则拱壳结构模型的拱壳结构失稳。 4.按照权利要求1所述的一种 采动岩层拱壳结构稳定性分析方法， 其特征在于： 还包括 步骤F； F、 按照步骤A方法得出第i层的破断距lik、 第i层岩层的悬露长度li及第i+1层岩层的破 断距l(i+1)k， 当l(i+1)k＞li≥lik时， 则拱壳结构模型的破断高度已经达到第i层岩层， 由此得 出拱壳结构模型的破断高度的临界破断岩层。 5.按照权利要求1所述的一种采动岩层拱壳结构稳定性分析方法， 其特征在于： 步骤A 中拱壳结构模型为依赖研究区的采动 岩层所构建， 拱壳结构模型的拱壳结构对应研究区的 采动岩层拱结构， 拱壳结构模型的煤层、 若干层岩层、 松散层与研究区的采动岩层的煤层、 若干层岩层、 松散层一 一对应。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 114996963 B 3