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龙图腾网恭喜西安理工大学申请的专利综采工作面回撤通道顶板稳定性反演判别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：CN115081189B 。

龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-03-18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：202210568229.X，技术领域涉及：G06F30/20；该发明授权综采工作面回撤通道顶板稳定性反演判别方法是由王博楠设计研发完成，并于2022-05-24向国家知识产权局提交的专利申请。

本综采工作面回撤通道顶板稳定性反演判别方法在说明书摘要公布了：本发明公开了综采工作面回撤通道顶板稳定性反演判别方法，包括如下步骤：回撤通道顶板下沉量和煤柱应力现场监测，工作面地质结构和矿压观测资料分析；建立3种不同基本顶破坏形式下的回撤通道围岩受力模型，推导相应的回撤通道顶板下沉量理论计算公式；将现场顶板下沉量监测数据代入理论计算公式，反演基本顶破断位置，结合煤柱应力监测数据实现回撤通道顶板是否稳定的定量性评价。本发明考虑了不同的基本顶破断位置对回撤通道顶板下沉量的影响，能够利用监测数据反演和判别回撤通道的顶板破坏形式与稳定性，为综采工作面采煤设备的安全回撤提供指导，避免因回撤通道顶板失稳造成人员伤亡、设备损坏等事故的发生。

本发明授权综采工作面回撤通道顶板稳定性反演判别方法在权利要求书中公布了：1.综采工作面回撤通道顶板稳定性反演判别方法，其特征在于，具体按照以下步骤实施：步骤1、对回撤通道的围岩变形和应力进行监测，获取综采工作面与回撤通道贯通后的顶板下沉量和煤柱应力集中系数；进行工作面地质结构和矿压观测资料分析，确定煤层赋存参数、围岩力学参数、矿压参数和工程参数；步骤2、建立3种不同基本顶破坏形式下的回撤通道围岩受力模型，推导相应的回撤通道顶板下沉量理论计算公式；步骤3、将现场顶板下沉量监测数据代入理论计算公式，反演基本顶破断位置；步骤1中所述对回撤通道的围岩变形和应力进行监测具体为：对3~5个监测站的回撤通道的顶板下沉量和煤柱应力变化进行监测，获得监测数据；步骤1所述煤柱应力集中系数计算方法为： （1）其中，kb为回撤通道煤柱侧帮的应力集中系数；σ0为监测的初始原岩应力；σm为综采工作面与回撤通道贯通后监测得到的峰值应力；步骤1中所述煤层赋存参数、围岩力学参数、矿压参数和工程参数具体包括：直接顶岩层弹性模量E0、煤层弹性模量Ec、基本顶岩层内摩擦角φ1、直接顶岩层重度γ0、基本顶岩层重度γ1、直接顶厚度h0、基本顶破断后形成的关键块及其上覆岩层厚度h1、侧压力系数λ、基本顶破断位置处应力集中系数k、回撤通道埋深H、工作面周期来压步距即关键块长度l；步骤2中所述推导相应的回撤通道顶板下沉量理论计算公式包括以下3中情况：1）当基本顶在工作面后方破断时，顶板简化为一边固支、受均布载荷q1作用的悬臂岩梁，q1表示为： （2）其中，k为基本顶破断位置处应力集中系数，γ1为基本顶岩层重度，H为回撤通道埋深，h为回撤通道高度，λ为侧压力系数，φ1为基本顶岩层内摩擦角，e为常数，等于2.71828，即为自然对数的底数，x表示x坐标轴上的任意点；根据悬臂梁挠曲线方程，得到回撤通道跨中挠度，即基本顶在工作面后方破断时的回撤通道顶板下沉量u1： （3）其中，k为基本顶破断位置处应力集中系数，γ1为基本顶岩层重度，H为回撤通道埋深，h为回撤通道高度，λ为侧压力系数，φ1为基本顶岩层内摩擦角，E0为直接顶岩层弹性模量，h0为直接顶厚度，e为常数，等于2.71828，即为自然对数的底数，x表示x坐标轴上的任意点，d1为基本顶在工作面后方破断时的断裂位置，w1为回撤通道宽度，f1为回撤通道内垛式液压支架支护强度，f2为工作面掩护式液压支架支护强度；2）当基本顶在回撤通道与工作面上方破断时，顶板简化为一段一边固支、受均布载荷q1作用的短悬臂岩梁，以及一段在基本顶破断后形成的关键块及其上覆岩层荷载q2作用的回转下沉岩梁，其中q2=γ1h1；短悬臂梁部分的顶板下沉量u2a为： （4）其中，k为基本顶破断位置处应力集中系数，γ1为基本顶岩层重度，H为回撤通道埋深，h为回撤通道高度，λ为侧压力系数，φ1为基本顶岩层内摩擦角，E0为直接顶岩层弹性模量，h0为直接顶厚度，e为常数，等于2.71828即为自然对数的底数，x表示x坐标轴上的任意点；其中d2为基本顶在回撤通道上方破断时的断裂位置；回转下沉岩梁部分的顶板下沉量通过能量守恒原理求解： （5）其中，W1为关键块及其上覆岩层回转下沉释放的变形能，W2为直接顶回转下沉释放的变形能，W3为直接顶吸收的关键块及其上覆岩层释放的变形能，W4为回撤通道内垛式液压支架支撑顶板变形做功，W5为工作面掩护式液压支架支撑顶板变形做功；各部分变形能分别为： （6）其中，γ1为基本顶岩层重度，γ0为直接顶岩层重度，l为工作面周期来压步距即基本顶关键块长度，h1为基本顶关键块及其上覆岩层厚度，E0为直接顶岩层弹性模量，h0为直接顶厚度，α为基本顶回转角，，M为采高，kc为岩层碎胀系数，w2为工作面掩护式支架控顶距；由能量守恒原理，求解回转下沉岩梁部分的顶板下沉量u2b为： （7）其中，γ1为基本顶岩层重度，γ0为直接顶岩层重度，l为工作面周期来压步距即基本顶关键块长度，h1为基本顶关键块及其上覆岩层厚度，E0为直接顶岩层弹性模量，h0为直接顶厚度；将短悬臂岩梁和回转下沉岩梁的下沉量叠加，得到基本顶在回撤通道上方破断时的回撤通道顶板下沉量： （8）其中，k为基本顶破断位置处应力集中系数，H为回撤通道埋深，λ为侧压力系数，h为回撤通道高度，γ1为基本顶岩层重度，l为工作面周期来压步距即基本顶关键块长度，E0为直接顶岩层弹性模量，h0为直接顶厚度；3）当基本顶在煤柱上方破断时，顶板简化为全段在基本顶破断后形成的关键块及其上覆岩层荷载q2作用的回转下沉岩梁，顶板下沉量同样可通过能量守恒原理求解： （9）其中，、、、、意义与前述W1、W2、W3、W4、W5相同，为煤柱吸收的关键块及其上覆岩层释放的变形能；各部分变形能分别为： （10）其中，h为回撤通道高度，γ1为基本顶岩层重度，γ0为直接顶岩层重度，l为工作面周期来压步距即基本顶关键块长度，h1为基本顶关键块及其上覆岩层厚度，E0为直接顶岩层弹性模量，h0为直接顶厚度，Ec为煤层弹性模量，d3为基本顶在煤柱上方破断时的断裂位置；由能量守恒原理，得到基本顶在煤柱上方破断时的回撤通道顶板下沉量u3为： （11）；其中，γ1为基本顶岩层重度，γ0为直接顶岩层重度，l为工作面周期来压步距即基本顶关键块长度，h1为基本顶关键块及其上覆岩层厚度，E0为直接顶岩层弹性模量，h0为直接顶厚度，Ec为煤层弹性模量；步骤3具体过程为：步骤3.1、将综采工作面与回撤通道贯通后的顶板下沉量、煤层赋存参数、围岩力学参数、矿压参数和工程参数代入相应的回撤通道顶板下沉量理论计算公式，反演得到基本顶破断位置的理论值；步骤3.2、根据监测的煤柱应力值和煤柱应力集中系数，剔除反演得到的基本顶破断位置理论值中的1~2个异常值，剔除异常值后筛选保留1个理论值，即为当前顶板下沉量下所对应的基本顶破断位置；步骤3.3、对基本顶破坏形式的反演和顶板稳定性的定量评价和判别；步骤3.2具体过程为：当煤柱应力集中系数＜2，说明煤柱应力增幅很小，属于基本顶在工作面后方破断的情况，即筛选后的基本顶破断位置应满足d1≥w1+w2，此时需要剔除反演结果为0＜d2＜w1+w2和d3≤0的异常值；当煤柱应力集中系数2~2.5，说明煤柱应力有明显增大，属于基本顶在回撤通道与工作面上方破断的情况，即筛选后的基本顶破断位置应满足0＜d2＜w1+w2，此时需要剔除反演结果为d1≥w1+w2和d3≤0的异常值；当煤柱应力集中系数＞2.5，说明煤柱应力急剧增大，属于基本顶在煤柱上方破断的情况，即筛选后的基本顶破断位置应满足d3≤0，此时需要剔除反演结果为d1≥w1+w2和0＜d2＜w1+w2的异常值；其中，w1为回撤通道宽度，w2为工作面掩护式支架控顶距；步骤3.3所述定量评价和判别过程为：（1）基本顶在工作面后方破断，顶板整体结构稳定，易于维护；（2）基本顶在回撤通道与工作面上方破断，顶板部分结构易失稳，维护难度中等；（3）基本顶在煤柱上方破断，顶板整体结构极易发生失稳，维护难度较大。

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