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申请/专利权人：中煤科工集团重庆研究院有限公司;重庆大学

摘要：发明提供一种顺层平切下缝槽最优组合确定方法。该方法依次对单一缝槽卸压效果与变形特征、不同缝槽间距煤体卸压演变特征、孔群卸压应力场开展研究，获得最优缝槽形态与最优缝槽间距，从而确定顺层平切下最佳孔群缝槽组合模式。该方法可以为实际工程提供合理准确的高压水射流顺层切缝的施工参数，维持缝槽稳定，保障卸压效果。

主权项：1.一种顺层平切下缝槽最优组合确定方法，其特征在于，包括以下步骤：1基于改进后的西原模型构建缝槽流变阶段煤体应力分布模型；缝槽流变阶段煤体应力分布模型由一个胡克体、一个开尔文体、一个理想粘塑性体以及一个可以反映加速蠕变阶段的黏塑性模型串联而成；考虑缝槽周围煤体损伤的改进西原模型的流变方程表达式如式1～式3所示；当σ＜σs时，流变方程表达式如式1所示；当σf＞σ≥σs时，流变方程表达式如式2所示；当σ≥σf时，流变方程表达式如式3所示； 式中，E1、E2为试样的弹性模量，η1、η2为粘滞系数，σs、σf分别为试样的恒载强度和破坏强度,Hn为考虑第n个影响因素影响下的损伤变量； 式中，En为考虑第n个影响因素影响下的弹性模量；E0为无损状态下的弹性模量；2基于改进的西原模型，根据实际抽采时间t，在仿真计算软件中构建不同单排平切缝槽参数下的单一缝槽数值模型；其中，所述单排平切缝槽参数包括切缝长度、切缝深度和切缝高度；3分别获得单一缝槽的最优长度参数、最优深度参数和最优高度参数；步骤3具体包括以下子步骤；3.1考虑单一缝槽时间效应，获得缝槽周围煤体应力分布规律与位移量时变数据，绘制应力分布云图与位移分布云图，考虑水作用，采用水弱化系数，修正应力分布云图与位移分布云图，从而分析不同长度、宽度或高度的单一缝槽各时段卸压效果与变形特征；3.2根据单一缝槽周围应力监测结果，获得煤体应力时空演化过程，拟合切缝长期卸压范围S曲线，结合卸压效果判据评价切缝效果；3.3根据单一缝槽周围位移监测结果，获得缝槽长期演化变形失效特征，拟合切缝长期稳定系数曲线，结合缝槽稳定性判据评价切缝效果；3.4通过设置卸压范围最大与稳定系数最小两个约束条件，获得单一缝槽最优长度、宽度或高度参数；4确定最优切缝效果的孔群缝槽组合模式；步骤4具体包括以下子步骤：4.1开展不同缝槽间距切缝数值模型试验，获得不同缝槽间距煤体卸压演变特征；4.2考虑水弱化系数，得到煤柱留设对应力分布及卸压效果的影响规律，结合切缝效果评判指标，优选单排切缝最佳的缝槽间距；4.3获得最优单排平切缝槽间距后，构建不同孔群间缝槽间距和不同布置模式的切缝数值模型；开展不同组合形态切缝数值模型正交试验；其中，组合形态切缝包括孔群间不同缝槽间距和不同布置模式的单排钻孔切缝；4.4考虑水弱化系数，获得切缝后煤体应力分布规律与变化特征，结合切缝效果评判指标，求解煤体卸压参数并确定最优切缝效果的孔群缝槽组合模式。

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