(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 202211163455.6 (22)申请日 2022.09.23 (71)申请人 中煤科工开采研究院有限公司 地址 102206 北京市顺 义区中关村科技园 区顺义园临空二路1号 申请人 天地科技股份有限公司 (72)发明人 范志忠　黄志增　潘俊锋　王传朋　 刘鹏亮　崔锋　潘黎明　于健浩　 王浩宇　 (74)专利代理 机构 北京清亦华知识产权代理事 务所(普通 合伙) 11201 专利代理师 张润 (51)Int.Cl. G06F 30/13(2020.01) G06F 30/20(2020.01)E21C 41/18(2006.01) E21F 15/00(2006.01) (54)发明名称 连采连充工作面覆岩 变形协调控制方法、 装 置及存储介质 (57)摘要 本申请关于一种连采连充工作面覆岩变形 协调控制方法、 装置及存储介质。 具体方案为： 通 过分别获取目标采煤区的条带煤柱高度和预设 覆岩下沉值； 分别确定条带煤柱宽度和目标采煤 区的充填轮数； 基于目标采煤区的充填轮数构建 覆岩协调变形模 型； 分别获取目标采煤区的覆岩 层分布载荷集度、 煤体单轴抗压强度和煤体弹性 模量； 根据条带煤柱宽度、 条带煤柱高度、 覆岩层 分布载荷集度、 煤体单轴抗压强度和预设覆岩下 沉值， 通过覆岩协调变形模型， 确定充填体目标 弹性模量和覆岩下沉总量； 基于煤体单轴抗压强 度、 充填体目标弹性模量， 确定充填体目标单轴 抗压强度。 本申请提高了煤炭资源充填置换开采 关键参数的合理性和准确性。 权利要求书2页 说明书11页 附图4页 CN 115544616 A 2022.12.30 CN 115544616 A 1.一种连采连充工作面覆岩变形协调控制方法， 其特 征在于， 所述方法包括： 分别获取目标采煤区的条 带煤柱高度和预设覆岩下沉 值； 分别确定所述条 带煤柱宽度和目标采煤区的充填 开采轮数； 基于所述目标采煤区的开采轮数确定覆岩协调变形模型； 分别获取所述目标采煤区的覆岩层分布载荷集度、 煤体单轴抗压强度和煤体弹性模 量； 根据所述条带煤柱宽度、 条带煤柱高度、 覆岩层分布载荷集度、 煤体单轴抗压强度和预 设覆岩下沉 值， 通过所述覆岩协调变形模型， 确定充填体目标弹性模量和覆岩下沉总量； 基于所述煤体单轴抗压强度、 充填体目标弹性模量， 确定充填体目标 单轴抗压强度。 2.根据权利要求1所述的方法， 其特征在于， 所述基于所述目标采煤区的开采轮数确定 覆岩协调变形模型， 包括： 获取覆岩分布载荷集度； 根据所述条带煤柱宽度、 所述覆岩分布载荷集度、 所述目标采煤区的开采轮数， 分别确 定所述目标采煤区每 轮开采的覆岩下沉 量计算公式； 基于所述目标采煤区每轮开采的覆岩下沉量计算公式， 确定覆岩总下沉量计算公式， 将所述覆岩总下沉 量计算公式确定为所述覆岩协调变形模型。 3.根据权利要求2所述的方法， 其特 征在于， 所述覆岩协调变形模型 具体为： 其中， 将待开采煤体区域划分为n个条带煤柱， l为充填区域长度， q为充填区域上方覆 岩分布载荷集度， k0为单个条带煤柱的刚度系数， k1为单个充填 条带的刚度系数， m为目标采 煤区的充填开采轮数， x1为第一轮开采的覆岩下沉量， x2为第二轮开采的覆岩下沉量， x3为 第三轮开采的覆岩下沉量， xm‑1为第m‑1轮开采的覆岩下沉量， xm为第m轮开采的覆岩下沉 量。 4.根据权利要求2所述的方法， 其特征在于， 所述根据所述条带煤柱宽度、 条带煤柱高 度、 覆岩层分布载荷集度、 煤体单轴抗压强度和预设覆岩下沉值， 通过所述覆岩协调变形模 型， 确定充填体目标弹性模量和实际覆岩下沉总量， 包括： 获取预设充填体弹性模量； 将所述预设充填体弹性模量、 条带煤柱宽度、 条带煤柱高度、 覆岩层分布载荷集度、 煤 体单轴抗压强度输入至所述覆岩协调变形模型中； 获取所述覆岩协调变形模型输出的覆岩下沉总量； 将所述覆岩下沉总量与所述预设覆岩下沉 值进行比较， 得到比较结果； 响应于所述比较结果为所述覆岩下沉总量小于或等于所述预设覆岩下沉值， 将所述覆 岩下沉总量确定为实际覆岩下沉总量， 将所述条带煤柱宽度确定为 目标条带煤柱宽度， 将 所述预设充填体弹性模量确定为充填体目标弹性模量； 响应于所述比较结果为所述实际覆岩下沉总量大于所述预设覆岩下沉值， 重新执行所 述确定所述条 带煤柱宽度和目标采煤区的开采轮数的步骤。权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 115544616 A 25.根据权利要求2所述的方法， 其特征在于， 所述根据所述连采连充的条带煤柱宽度、 条带煤柱高度、 覆岩层分布载荷集度、 煤体单轴抗压强度和预设覆岩下沉值， 通过所述覆岩 协调变形模型， 确定充填体弹性模量和实际覆岩下沉总量， 还 包括： 将所述预设覆岩下沉 值确定为覆岩下沉总量 最大值； 将所述条带煤柱宽度、 条带煤柱高度、 覆岩层分布载荷集度、 煤体单轴抗压强度和覆岩 下沉总量 最大值输入至所述覆岩协调变形模型中； 获取所述覆岩协调变形模型输出的充填体目标弹性模量阈值； 基于所述充填体目标弹性模量阈值， 确定充填体目标弹性模量。 6.根据权利要求2所述的方法， 其特征在于， 所述基于所述煤体单轴抗压强度、 充填体 目标弹性模量， 确定充填体目标 单轴抗压强度， 包括： 获取煤体单轴抗压强度； 根据所述煤体单轴抗压强度、 煤体弹性模量、 充填体目标弹性模量、 条带煤柱宽度、 条 带煤柱高度， 计算所述充填体目标 单轴抗压强度。 7.根据权利要求6所述的方法， 其特征在于， 所述充填体目标单轴抗压强度计算公式具 体为： 其中， σ1为充填体单轴抗压强度； σ0为煤体单轴抗压 强度； h为充填条带高度； l/n为单个 充填条带宽度， E0为煤体弹性模量,E1为充填体目标弹性模量。 8.一种连采连充工作面覆岩协调变形控制装置， 其特 征在于， 所述装置包括： 第一获取模块， 用于分别获取目标采煤区的条 带煤柱高度和预设覆岩下沉 值； 第一确定模块， 用于分别确定所述条 带煤柱宽度和目标采煤区的开采轮数； 第二确定模块， 用于基于所述目标采煤区的开采轮数确定覆岩协调变形模型； 第二获取模块， 用于分别获取所述目标采煤区的覆岩层分布载荷集度、 煤体单轴抗压 强度和煤体弹性模量； 第三确定模块， 用于根据所述条带煤柱宽度、 条带煤柱高度、 覆岩层分布载荷集度、 煤 体单轴抗压强度和预设覆岩下沉值， 通过所述覆岩协调变形模型， 确定充填体目标弹性模 量和覆岩下沉总量； 第四确定模块， 用于基于所述煤体单轴抗压强度、 充填体目标弹性模量， 确定充填体目 标单轴抗压强度。 9.一种电子设备， 其特 征在于， 包括： 处 理器， 以及与所述处 理器通信连接的存 储器； 所述存储器存储计算机执 行指令； 所述处理器执行所述存储器存储的计算机执行指令， 以实现如权利要求1 ‑7中任一项 所述的方法。 10.一种计算机可读存储介质， 其特征在于， 所述计算机可读存储介质中存储有计算机 执行指令， 所述计算机执行指令被处理器执行时用于实现如权利要求1 ‑7中任一项所述的 方法。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 115544616 A 3