采场底板破坏深度计算公式的改进

针对煤矿开采底板破坏的问题,在总结全国典型煤矿底板破坏深度实测资料的基础上,通过Matlab软件及Excel中的函数分析功能,综合分析了煤层采深、煤层倾角、煤层采厚、工作面斜长、底板抗破坏能力及有无切穿行断层或破碎带等6个影响因子与底板破坏深度的关系,利用多元线性回归分析对规程计算公式进行了改进,将改进的线性公式进行非线性曲线的拟合及预测分析,得到了预测准确度更高的非线性回归修正公式,经过比较分析规程经验公式、线性回归改进公式及非线性回归修正公式对底板破坏深度的预测值与实测数据的误差,发现线性回归改进公式和非线性回归修正公式具有更高的预测能力,而且非线性回归修正公式预测准确度最高,误差范围相对较小,在底板破坏深度预测中具有相对较高的应用价值。     

基于灰色系统理论的煤层底板破坏深度预测模型

为了有效预测煤层底板破坏深度与控制底板突水灾害,提出了一种基于灰色系统理论的煤层底板破坏深度预测模型。选取采深、煤层倾角、采厚、工作面斜长、断层情况作为底板破坏深度的主要影响因素,利用灰色关联分析确定各因素权重。结合灰色系统理论与工作面现场数据,确定预测底板破坏深度的GM(0,N)模型参数。通过预测工程实例,分析了该模型预测底板破坏深度的可行性与适用条件。研究结果表明,GM(0,N)模型的平均相对误差相比经验公式降低了28.83%,在满足其适用条件时其预测的平均相对误差为14.14%。该模型相比传统经验公式更接近工程实际,在其适用条件下可为现场底板破坏深度预测提供参考。     

采动影响下急倾斜底板破坏防治

针对采动影响下急倾斜工作面“非均衡”的围岩应力分布对底板破坏深度的影响问题,结合相关力学理论建立了工作面走向受力特点的底板塑性破坏受力模型,根据经验公式得出不同应力集中系数下的底板破坏深度公式,并对某矿急倾斜工作面底板不同破坏深度位置进行支护模拟。研究结果表明:急倾斜工作面中上部、中部和中下部底板破坏深度不同,根据计算分析得出的破坏深度和数值模拟分析得出的无支护状态下3个位置底板破坏深度对应误差最大为0.9 m较合理。最后在工作面3个位置的对应深度处进行底板注浆临时支护,研究结果能够有效抑制底板破坏,对急倾斜工作面底板管理具有现实意义。     

基于GWO改进的PCA-BP神经网络煤层底板破坏深度预测模型

针对矿井水害防治工作中,煤层底板破坏深度难以进行准确预测的问题,将主成分分析(PCA)与灰狼算法(GWO)改进的BP神经网络相结合,建立以采深、煤层倾角、采厚、工作面斜长、煤层底板抗破坏能力、工作面内是否有切穿型断层或破碎带为主要影响因素的底板破坏深度预测模型。根据实测资料分析各主要影响因素和底板破坏深度之间的相关性,利用PCA法将影响底板破坏深度的主要参数进行降维,根据降维后的主成分对底板破坏深度的贡献率,确定底板破坏深度的主控因素。利用灰狼算法优化BP神经网络参数,建立PCA-GWO-BP神经网络模型预测煤层底板破坏深度,并与其他预测方法进行对比,结果证明该模型误差小于0.5%、准确度高,可以对煤层底板破坏深度进行较为准确的预测。     

采高对煤层底板破坏深度的影响

随着埋深增大,原底板破坏深度经验公式对不同采高工作面底板破坏深度的预计误差增大。以赵固二矿为背景,通过有限元数值计算方法对底板破坏规律进行研究、采用矿井对称四极电剖面法对不同采高底板破坏深度进行实测并运用Spass软件对4个底板采动破坏影响因素与底板破坏深度的关系进行多元统计回归分析。研究得出,煤层埋深较大时采高对底板破坏深度的影响明显;随着采高的增大,底板垂直应力减小,围岩竖直位移增大,位移等值线梯度减小,底板破坏深度增大;考虑采高因素的底板破坏深度线性回归公式对煤层开采工作面底板破坏深度的预计准确率高,适用性强。     

采场底板破坏特征数值模拟

在总结我国煤矿底板破坏深度经验公式的基础上,运用综合考虑煤层埋深、倾角、煤层厚度、工作面长度、底板的损伤破坏程度及地质构造等多因素的修正经验公式,以某矿井工作面开采实际情况为背景,采用UDEC数值模拟对煤层底板采动特征进行分析,揭示煤层开采过程中底板的破坏特征及破坏深度,对比验证底板破坏深度经验公式的准确性。     

煤岩体强度与面长对承压开采底板的影响

结合矿山典型工作面开采技术条件,把顶板岩层、煤层和底板岩层作为一个整体进行综合研究,考虑三者之间的作用与影响,利用弹性薄板和岩石力学理论,对老顶初次来压、周期来压、煤岩体强度参数降低等情况下工作面煤层底板岩层破坏深度的理论值进行了计算,得出了工作面长度和煤层底板岩层破坏深度之间的关系,定量地分析了工作面长度与煤岩体强度参数对煤层底板破坏深度的影响,为承压水开采下增加面长提供了理论依据。     

倾斜煤层底板破坏深度主控因素敏感性分析

为研究倾斜煤层底板破坏深度影响因素(采深、采高、工作面斜长、煤层倾角、以及顶、底板岩性组合)对底板采动破坏深度的敏感性。以阳城煤矿的采场条件为工程背景,基于FLAC3D数值模拟软件对1309工作面底板采动破坏深度进行正交模拟,并运用方差分析法对模拟结果进行分析研究。研究表明:各主控因素对底板破坏深度的敏感性主次顺序为:顶板岩性组合>工作面斜长>底板岩性组合>采深>采高>煤层倾角。其中,顶板岩性组合和工作面斜长高度显著,底板岩性组合、采深及采高显著,煤层倾角不显著。     

基于多元回归分析对底板破坏深度预测

为了获得较为准确的底板破坏深度预测公式,基于多元回归分析法,结合大量实际资料对底板抗破坏能力、采厚、工作面斜长、采深、岩层倾角这5个与底板破坏深度有直接影响的因子进行线性回归分析,通过比较获得精确度较高的预测公式。通过对古汉山矿底板破坏深度预测实践,表明预测公式具有很强的实用性。     

基于AHP法的采空区底板破坏范围最大影响因素辨识与分析

为了更加准确探究一般情况下采空区底板破坏范围最大影响因素，以邵寨煤矿2201工作面为背景，采用层次分析（AHP）和数值模拟的研究方法对采空区底板破坏范围最大影响因素进行辨识与分析。首先基于滑移线场理论及底板屈服破坏深度公式分析采空区底板破坏特征，初步判断底板破坏范围主控因素；其次基于AHP法建立采空区底板破坏范围层次综合评价模型，通过定性指标模糊量化方法计算采空区底板破坏范围主控因素权重并做重要度排序比较，辨识确定出煤层采高对底板破坏范围影响最大；最后利用FLAC3D数值模拟来验证采高对该矿采空区下底板破坏范围影响程度的显著性，通过设计不同采高下工作面回采的模拟方案来分析采空区底板应力分布及位移变化情况。     

渭北煤田多因素影响下底板扰动破坏深度研究

针对常用的底板扰动破坏深度计算公式在渭北煤田澄合矿区适用性较差的问题，结合澄合矿区5#煤层顶底板工程地质、水文地质条件，分别对不同采宽-采深和采宽-采深-采高条件下的底板扰动破坏深度进行了数值计算分析。根据数值模拟结果，分析得到了适用于澄合矿区的底板岩体扰动破坏深度拟合公式，并与华北型煤田26组近水平煤层开采工作面底板破坏深度实测值进行对比分析。结果表明：所提出的拟合公式预测能力更强、预测精度更高，误差范围更小，可满足澄合矿区现场需要，为带压安全开采提供了评价依据和科学指导。     

矿井开采对煤层顶底板影响研究

为了研究矿井开采对煤层顶底板的影响,采用理论分析的方法,分析了矿井开采对煤层顶板的影响、矿井开采对煤层底板的影响,首先研究了矿井开采对顶板影响范围、计算了首采层开采对上覆岩层的塌陷范围;然后,研究了矿井开采对底板破坏范围,以新田煤矿4号煤层工作面为例,研究得出:采空区对上覆岩层影响形成的塌陷盆地最大边缘为采空区外9.748 m;1401工作面回采对底板最大破坏深度71 m。研究为类似工程条件的开采对煤层顶底板影响范围提供理论依据。     

深部采动影响下覆岩蠕变损伤破坏规律

基于自主研发的RLW-2000M微机控制煤岩流变仪,对煤层顶底板岩石试件进行了卸围压蠕变及周期加载蠕变实验,得出了岩石试件在采动应力影响作用下的黏弹性变形特征。采用Burgers体模型对采动影响下的岩石蠕变损伤破坏机理进行了理论分析,建立采动影响下的覆岩蠕变损伤模型,研究了煤层顶底板岩体在采动影响下的破坏规律,将利用FLAC3D数值模拟软件和钻孔成像技术对理论模型进行验证。研究结果表明,建立的煤岩蠕变损伤模型可较好地反应岩体蠕变损伤破坏特征。研究成果揭示了中国平煤集团十矿戊9-10煤层顶底板岩体的蠕变损伤破坏特性。     

刘桥一矿663工作面底板破坏深度分析及监测

为了研究刘桥一矿663工作面底板破坏深度,采用了理论计算和钻孔压水试验法.理论公式计算获得工作面底板破坏深度为16.27m,最大破坏深度距工作面端部的水平距离为10.57m,采空区内底板破坏区沿水平方向的最大长度为86.54m;通过钻孔压水试验的三个钻孔测试获得底板破坏深度在16m左右,结合经验公式计算最终确定底板破坏深度为18.88m.该研究成果为其他的工作面底板破坏深度提供了重要的参数依据.     

地应力对煤层开采底板破坏控制效应实验研究

为了研究地应力对深部煤层开采底板破坏深度的控制效应,论述了地应力随地层埋深不断增加而增大的分布规律,分析了地应力、矿山压力和底板突水的内在关系,通过室内岩石应力、应变和破坏特征实验研究,结合国内现场底板破坏深度统计资料分析,得出了地应力对深部煤层开采底板损伤破坏深度具有明显的控制效应,并提出了深部煤层开采底板破坏深度计算公式。     

陈四楼煤矿煤层底板导水破坏深度预测

煤层底板破坏深度的确定是煤层底板是否发生突水的重要决定因素,因此对煤矿深部煤炭开采中煤层底板破坏深度的预测对于煤层底板承压水突出危险性程度判别具有重要意义,基于人工神经网络,在考虑底板破坏各影响因素作用的同时,通过对大量样本数据的分析处理,预测了陈四楼煤矿21201工作面、21301工作面以及2408工作面的底板破坏深度分别为11.67、13.61、14.1 m。并得到了底板破坏深度和采深关系的预测公式。     

布尔台矿3-~1煤回采巷道底鼓机理分析与防治对策

基于布尔台矿3-1煤层地质赋存条件、开采巷道布置、工作面开采接续顺序以及巷道矿压显现实测规律,采用矿山压力与岩层控制的基础理论,探讨了回采巷道底鼓严重的力学机理,详细分析了巷道底鼓的影响因素,比较了各种影响因素的相对重要性,认为3-1煤层的顶底板岩层性质、开采深度、巷道布置以及工作面的开采接续顺序是造成巷道底鼓严重的最重要影响因素。在此基础上,提出合理选择3-1煤层相邻工作面的开采滞后错距参数,以及调整工作面接替顺序将是避免和防治回采巷道底鼓的重要途径。