煤层开采底板破坏深度的动态模拟

本文运用ＡＤＩＮＡ有限元程序对薄煤层（厚１．１５ｍ）开采后底板岩体的破坏深度进行了数值模拟，探讨了断层对破坏深度的影响，其计算结果与地质雷达探测结果是一致的，可作为底板突水预测预报的依据。     

基于微震与数值模拟的区域改造煤层底板破坏演化机理研究

为揭示淮南矿区开采区域改造A组煤煤层底板破坏深度演化规律，基于潘二煤矿12123工作面生产地质及注浆工艺资料，模拟分析了采场未注浆和注浆2种工况的采动响应，对比了不同注浆扩散半径下的底板破坏深度；根据回采过程中的微震监测数据，运用SPSS软件对其集中范围进行了聚类分析；讨论了具有相似地质条件的但未注浆的邻近1612A工作面底板破坏微震监测情况。研究表明：注浆条件下的底板破坏深度明显小于未注浆条件下的底板破坏深度，初步验证了底板区域注浆的治理效果；微震显示完整底板区的平均破坏深度约为25 m，与数值模拟结果相对应；实际底板区域注浆扩散半径为25～30 m；揭示了实际注浆前后底板破坏类型差异性，再次验证了注浆治理对底板破坏的影响。     

基于模糊综合评判决策理论的底板破坏深度预测

阐述了底板破坏深度模糊综合评判决策模型的构建方法,结合实测样本数据,利用灰色关联分析法分析了底板破坏深度与采深、煤层倾角、采厚、工作面斜长、底板岩体损伤度等影响因素的相关性,确定了底板破坏深度的影响参数。利用建立的底板破坏深度模糊综合评价模型对实测样本进行分类,并利用建立的模型预测肥城煤田白庄煤矿7106工作面的底板破坏深度。通过实测结果对比,该模型具有良好的实用价值。     

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。     

采场损伤底板破坏深度研究

在收集中国北方典型矿区底板破坏深度实测资料的基础上，利用回归分析法，得出采场底板在未受到构造明显损伤破坏的条件下，底板破坏深度同煤层开采深度、煤层倾角、工作面斜长、底板岩层坚固性系数之间的关系．以几何损伤理论为指导，得出采场底板存在明显原始损伤时底板破坏深度的计算公式．提出用钻孔注水法，评判采场底板岩体在未受到矿山压力破坏时的原始损伤度方法．结合肥城煤田8煤层开采实例，比较理论计算结果和现场实测研究结果，说明回归分析所得的计算公式的实用性．     

基于正交试验的底板破坏深度主控因素敏感性分析

为了研究底板破坏深度的影响因素,考虑工作面倾斜长度、采厚、采深、不同底板岩层力学参数和承压水水压,采用FLAC3D软件模拟底板破坏深度,运用正交试验法对模拟结果分析,研究影响底板破坏深度主控因素敏感性。研究结果表明,工作面斜长、采深、采厚对底板破坏深度的敏感性主次顺序为工作面斜长采深采厚;抗拉强度对底板拉破坏深度的影响为高度显著;底板岩层黏聚力、内摩擦角对底板破坏深度及拉破坏深度的敏感性不显著;抗拉强度、内摩擦角对剪破坏深度的敏感性较弱,黏聚力对底板剪破坏深度具有显著性影响;随着承压水压力的增加,底板中水平最小主应力与承压水压力越来越接近,且水平应力值接近水压的岩层范围增大,导致突水的危险性增加。     

不连沟煤矿底板采动破坏深度规律研究

为了探究煤矿底板采动破坏规律,以内蒙古不连沟煤矿F6106工作面为试验现场,分别从现场注水试验、底板岩层应变探测、理论预测计算三个方面对煤层底板采动破坏规律进行分析,现场底板探测得出底板岩层在工作面推到测点时出现第一次破坏,破坏深度约为18.5m,当工作面推过测点15~20m后,采空区底板岩层破坏深度出现二次加深现象,破坏深度加深1m,采后底板破坏最大深度为19.5m;Griffith破坏准则下的底板弹性理论预测结果得出底板最大破坏深度与煤层埋深H、工作面应力集中系数n、底板岩体的单轴抗拉强度Rt有关,底板最大破坏深度随着埋深、支承压力增大而增大,随底板岩体的单轴抗拉强度的增大而减小。工程实践表明,F6106工作面底板破坏深度现场探测结果与理论预测结果一致。     

大采高工作面底板破坏深度实测与数值模拟

针对寺河矿3~#煤层带压开采问题,选取W2302综采工作面为工程背景,进行底板破坏深度研究。采用现场压水试验方法,对该工作面底板破坏规律进行采前、采后全过程实测,利用FLAC~(3D)数值模拟软件,对底板破坏深度和型态进行了数值仿真。研究结果表明:现场实测该工作面采后底板最大破坏深度为17.8 m;数值模拟底板破坏最大破坏深度为20 m,二者结果基本相吻合。     

采动底板岩性及组合结构对破坏深度的制约作用

为了探究底板岩性及组合结构这一因素对采动底板变形破坏深度的影响,通过现场大量实测资料的整理分析,获得了类似均质底板和软硬岩不同组合结构底板在采动矿压作用下差异性变形破坏特征。研究结果表明:1)类似均质底板变形破坏规律相对简单,底板采动变形破坏深度主要受制于底板岩体的抗压破坏强度,总体上这种类型底板变形破坏程度具有自上至下呈由强及弱的渐次性变化特点;2)软硬岩夹层或互层底板采动变形破坏特征比较复杂,这种组合结构对底板采动变形破坏深度和程度均具有明显的控制作用,其中软弱夹层对底板破坏深度具有较强的约束效应,即软岩对上覆硬岩起到了重要的"褥垫效应",对下伏岩层产生"应力扩散效应"。研究结果揭示了底板岩性及组合结构对变形破坏深度具有重要的制约作用,对巷道支护和底板水防治均具有重要的理论和实际意义。     

深部开采底板采动破坏深度演化规律研究

针对深部开采工作面底板采动破坏带深度实测困难、已知实测数据极少的难题，采用数值模拟与井下钻孔注水试验相结合的方法，分别对林西矿深部工作面底板岩层完整区域、破碎区域底板采动破坏演化规律及深度进行了研究。注水试验实测结果表明：底板岩层完整区域采动破坏带深度为23.58 m,破碎区域采动破坏带深度为37.45 m。数值模拟结果表明：随工作面开采推进，岩层完整的底板采动破坏深度发育将经历“增长-稳定”的过程；岩层破碎的底板采动破坏深度发育将经历“增长-稳定-突增-稳定”的过程；底板赋存小构造(或裂隙)“活化”,并与底板采动裂隙联通，是导致岩层破碎的底板采动破坏深度加大的根本原因。     

矿井电剖面法探测工作面底板破坏深度的应用

为研究承压水上带压开采工作面底板破坏深度,确保有突水威胁的矿井能安全开采,基于底板马鞍形破坏规律和直流电法测试原理,通过在五阳煤矿7601工作面安装电极电缆观测底板岩层视电阻率,研究了工作面回采过程中底板岩层电性特征的变化。结果表明:五阳煤矿7601工作面底板破坏深度为26.7m,该研究结果对五阳煤矿底板奥灰水防治具有积极指导意义,证明矿井电剖面法观测底板破坏深度是可行的,是一种值得推广应用的底板破坏深度观测方法。     

基于连续小波神经网络的华北型煤田底板破坏深度预测研究

根据全国典型煤矿底板破坏深度的实测资料,应用Matlab软件的分析功能,对煤层采深、倾角、采厚、工作面斜长、底板抗破坏能力五个在底板破坏中发挥主要作用的影响因子进行全面分析[1],利用小波神经网络对华北型煤田底板破坏深度进行了预测,发现基于连续小波神经网络的预测模型与实测结果更接近,能够在底板破坏深度预测中发挥借鉴作用。     

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。     

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。     

带压开采煤层底板破坏深度研究

底板破坏深度影响底板注浆改造层位的选择,采取钻孔压水试验、声波测试、钻孔窥视3种实测技术手段,选择桑树坪煤矿下组煤3105工作面进行底板破坏深度综合测试。研究结果表明,钻孔压水试验测试显示底板破坏深度为14.9 m,声波测试显示底板破坏深度为14.7 m,钻孔窥视显示底板破坏深度为15 m,声波测试结果真实合理地反应了工作面回采过程中底板岩层应力、应变变化规律,最终综合评价3105工作面底板破坏深度为15 m,可应用于同一采区其他工作面,为底板注浆加固层位选择提供了技术参数。     

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。     

基于BP神经网络的底板破坏深度预测

在总结采场底板破坏深度预测方法和理论的基础上,结合大量实际资料分析,归纳出开采深度、煤层倾角、开采厚度、工作面长度、底板抗破坏能力和有无切穿型断层或破碎带6个方面是影响底板破坏深度的主要因素.根据全国典型突水案例,构建基于BP神经网络的底板破坏深度的预测模型,确定建立BP神经网络所需的输入样本和检验样本,运用Matlab软件对网络进行训练,得出了优化的网络模型,并根据建立的网络模型预测肥城煤田曹庄井田8812和9604工作面的底板破坏深度.通过与实测结果对比,证明该网络模型的计算结果比相关规程提供的底板破坏深度经验公式计算的结果更接近实际.     

利用跨采石门测试煤层底板破坏深度

本文阐述利用跨采石门测试煤层底板破坏深度的方法，文中对测试的围岩变形、矿山压力、围岩裂缝宽度、涌水情况等资料进行了分析研究，并得出了底板不同深度应力大小，底板岩层移动规律和破坏深度。该研究结果为本矿深部合理布置巷道和安全开采提供科学依据。并可供地质开采条件与之类似的矿井参考。     

东庞矿下组煤薄隔水层底板破坏深度模拟研究

为解决东庞矿下组煤9#煤层薄隔水层底板破坏深度的问题,以9103综放工作面为工程地质背景,采用理论计算和经验公式分析方法确定了底板采动破坏最大深度理论值,同时利用了FLAC3D数值计算软件模拟分析了底板采动破坏深度及其应力分布规律,并在现场实施了预埋钻孔应力传感器及监测,实测了底板采动应力演化特征,其底板破坏深度监测结果与理论计算和模拟分析相吻合,从而验证了使用多种手段研究底板破坏深度的可行性及合理性。     

大埋深高承压水双层结构底板破坏机理及应用研究

平煤矿区首次开采近全岩下保护层工作面用于解放其上部受瓦斯突出威胁的己组煤炭资源，近千米埋深开采近全岩层势必加大底板破坏深度，一旦扰动隔水层内L5弱富水性含水层形成寒灰水间接补给通道，影响工作面底板安全稳定。为此首先建立双层结构底板塑性滑移线场理论模型，推导出三种工况下双层底板最大破坏深度解析解；然后通过自主设计的孔隙水压力（弹簧）和地层有效应力（千斤顶）协同工作的相似模拟试验平台，基于数字图像相关技术模拟分析了采场顶底板变形形态和破坏特征；最后使用钻孔应变测量方法在平煤十二矿己15-31040近全岩工作面开展底板破裂发育形态现场监测。结果表明：采用双层结构底板塑性滑移线场理论计算出己15-31040近全岩工作面底板最大破坏深度为16.59 m；相似模拟试验揭示了底板破坏集中于开切眼及工作面两端，具有明显滞后破坏特征，最大破坏深度为17.8 m，工作面推进159.9 m进入充分开采后，底板应力逐渐恢复；现场实测结果显示底板岩体在工作面前方7.9 m出现压剪滑移破坏，工作面推过钻孔前后底板分别表现出压剪和拉剪破坏，底板最大破坏深度介于16.5～18 m。现场实测与理论计算和相似模拟试验结果...