基于支架工作阻力大数据的工作面顶板矿压预测技术研究

为攻克综采工作面顶板矿压显现规律预测预报的难题,基于工作面支架工作阻力大数据,围绕顶板来压开始位置、顶板来压强度和来压步距这3个重要参数,采用机器学习语言设计了一种多元线性区域预测模型,对工作面顶板来压规律进行区域分析和预测。介绍了基于大数据的机器学习预测算法数学模型的建立过程,以及对预测模型的检验,并以30组矿压监测原始数据为例,构建了大数据分析数学模型,研究结果表明该预测模型方程可行,确定了分析区域来压预测算法。     

浅埋煤层大采高工作面矿压显现规律及支架工作阻力研究

为了研究浅埋煤层大采高工作面矿压显现规律并确定其合理的支架工作阻力,选取神东大柳塔煤矿5^-2煤503工作面作为研究对象,通过薄板理论以及现场实测矿压数据对浅埋煤层大采高工作面矿压显现的规律进行了研究,并结合2种不同的理论计算公式对支架支护阻力进行分析。结果表明:52503工作面初次来压步距为64.4 m,与基于薄板理论计算得到初次来压步距61.7 m基本一致;正常回采期间周期来压步距在7.65～29.75 m之间波动,平均为19.16 m,动载系数1.45～1.57,平均为1.50,矿压显现强烈;来压期间工作面沿倾向方向的支架阻力呈"凸"型分布,其中工作面下部支架阻力约为中部的69.8%,工作面上部支架阻力约为中部66.5%;基于2种支护强度理论计算得到的工作阻力分别为17 871 kN和19 890 kN,均小于额定工作阻力为21 000 k N的ZY21000/36.5/70D型液压支架,能够满足工作面上方顶板压力的支护要求。     

大采高综采工作面支架合理工作阻力研究

针对大采高综采工作面矿压显现剧烈现象,对神东矿区上湾矿大采高12106综放工作面支架工作情况进行了分析研究。12106工作面共布置151台支架,通过对支架工作阻力监测数据分析,得出工作面顶板周期来压步距平均值为21.1 m,来压时工作面支架循环末阻力均值为13 914 kN,支架初撑力均值为11 819 kN,未达到额定初撑力;采用"四一法则"对已采工作面的合理工作阻力进行核定,通过现场实测数据结合理论计算,得出12106工作面支架的合理工作阻力为18 000 kN。     

残采工作面矿压显现规律研究

根据对残采工作面矿压显现观测，分析了工作面矿压显现特征，支架工作阻力分布规律，并对支架适应性进行了评价。     

浅埋深综放工作面矿压规律及支架工作阻力确定

针对浅埋深综放工作面矿压显现剧烈、安全阀开启频繁的问题,对平朔井工三矿39107浅埋深综放工作面支架工作状况进行分析研究.采用矿压监测系统现场实测液压支架工作阻力,得到工作面基本顶初次来压步距为33.7 m,平均周期来压步距20.7 m,周期来压期间液压支架循环末阻力平均为9 700 kN,安全阀开启率平均为3.7％,工作面液压支架初撑力水平整体较低,分析表明液压支架存在3种不合理工作状态:安全阀调定压力不合理,前后立柱受力不均衡,部分支架串液.结合现场实测数据进行理论计算,得出39107工作面支架合理工作阻力应不低于12 000 kN.     

大采高综放工作面矿压显现规律研究

大采高综放开采技术增加了割煤高度和放煤空间,大采高综放工作面的矿压显现和围岩控制必然不同于普通综放工作面.根据某大型矿井9号煤层的赋存特性,对9304大采高综放工作面进行现场观测,并分析矿压数据,研究了9304工作面矿压显现规律和支架合理工作阻力等问题.     

大采高综采工作面矿压显现规律及支架适应性研究

通过理论分析和现场数据观测,对察哈素煤矿3101大采高综采工作面矿压显现规律进行了深入研究。针对大采高条件下支架的受力和工作状况,对掩护式支架的适应性进行了分析。实际测量工作面初次来压步距为36.7m,动载系数为1.47;周期来压步距为15.03m,动载系数为1.44,且工作面中部区域来压较两侧区域有明显时间差。统计数据显示,支架工作阻力基本呈正态分布,支架初撑力和末阻力总体呈线性增阻关系,目前使用支架(ZY12000/28/63)能够基本满足现场支护要求。     

综放工作面矿压显现规律与支架适应性分析

以实测矿压数据为依据，得出了综放工作面矿压显现规律，分析了ＱＺＦＳ２４００／１６／２４Ｄ型放顶煤液压支架对兑镇煤矿９~＃、１０~＃、１１~＃合并煤层放顶煤开采的适应性，确定了综放工作面合理的工作阻力。     

薄煤层液压支架工作面矿压观测分析

通过矿压观测研究薄煤层炮采工作面液压支架的支护效果,分析液压支架的支护参数及支架与围岩相互关系,为薄煤层工作面顶板控制及液压支架设计参数提供可靠依据。     

大采高工作面支架阻力确定及顶板运移规律的采厚效应分析

针对大采高工作面顶板运移规律及工作面支架阻力确定问题,以某矿15101工作面为工程背景,建立了采场力学模型,对支架的工作阻力进行了合理确定。采用理论分析和UDEC数值模拟,研究了大采高工作面顶板运移规律。研究结果表明:随着大采高采场的不断推进,顶板破断后,基本顶形成"砌体梁"结构;在不同采高下,随着采高的增加,工作面的初次来压步距也随着加大,顶板稳定性变差,顶板压力增加,超前支承压力增大且峰值前移,影响范围增加,矿压显现更加强烈;15101工作面的初次来压步距为35.12 m,工作面支架的额定工作阻力为9 100 k N。     

采前大采高煤层工作面支护阻力的确定

以普通采高浅埋深煤层的台阶岩梁结构理论为基础,根据大采高煤层矿压显现规律提出了台阶沉降角,推导出了大采高浅埋深煤层支护阻力公式,并以某矿3#煤层的实际岩层条件为基础,用数值模拟的方法对公式的可靠性进行了验证,两种方法所得到的结果相差不大,说明得到的理论公式是可靠的。对相似条件煤层采前液压支架支护阻力确定具有一定的参考意义。     

工作面支架合理工作阻力的确定

根据内蒙古某矿16~#煤层工作面地质条件,首先使用估算法进行第1次计算分析,接着使用数值模拟方法分析了顶板在10种不同的支护强度条件下顶板下沉量与支护强度的关系,从尽量降低顶板下沉量的方向来考虑支护强度的大小,最终得出工作阻力为11 000 k N,支护强度1.1 MPa。     

大倾角工作面顶板结构特征及支架阻力确定

针对大倾角煤层采场围岩难以控制这一难题,以3313工作面为背景,理论分析了工作面倾斜方向上采场顶板结构,采用FLAC3D数值软件分析了不同推进距离下工作面矿压显现规律,结合采场顶板结构特征对支架工作阻力进行了计算。研究表明:上端头顶板首先产生拉剪破坏,导致沿倾向由下至上可划分为稳定区、弯曲下沉区和易失稳区;工作面上部应力集中系数为1.95,中部应力集中系数为1.88,下部应力集中系数为1.74,工作面中上部矿压显现剧烈;顶板来压时工作面支架工作阻力呈现出上部中部下部的规律,并确定了支架工作阻力为6 000 kN。     

两硬条件下工作面大采高液压支架工作阻力的确定

分析了晋华宫煤矿两硬顶板的矿压显现规律及不同区域液压支架受力特性,并依据理论分析确定了液压支架的工作阻力。同时通过现场监测对支架的工作参数进行分析得出:液压支架的初撑力平均值9 218 k N,是额定值的91.01%;工作阻力平均值12 156 k N,为额定值的92.74%,支架选型合理。     

煤矿掘进工作面临时支护装置工作阻力的设计研究

通过在掘进工作面迎头顶锚杆安装测力计进行现场压力观测,运用普氏理论的计算方法确定掘进工作面临时支护装置的工作阻力,采用FLAC3D数值模拟软件,建立掘进巷道三维数值模型,对巷道进行三维动态掘进支护模拟分析,从而验证了掘进面临时支护装置工作阻力可靠,能够保证掘进工作面顶板的稳定。     

大采高工作面覆岩运移规律及支架工作阻力确定

针对某矿8402首采大采高工作面特殊的地质开采条件,通过理论分析、数值计算,得出了基本顶初次与周期来压步距参数。由于大采高工作面存在一次采出空间增大的问题,因此着重对支架承载状态进行研究。通过动载荷法计算得出工作面的最大支架工作阻力为9 420 k N/架,ZZ9900/29.5/50型液压支架能够满足工作面顶板支护强度要求。     

大倾角特厚煤层综放工作面支架合理工作阻力的确定

综合采用理论计算与FLAC3D数值模拟方法,分析了大倾角特厚煤层综放工作面不同支护强度下顶板下沉位移量。经分析对比,并结合大倾角综放工作面支架稳定性分析,确定大倾角特厚煤层综放工作面支架合理支护强度与工作阻力,为现场支架选型提供依据。     

大倾角工作面液压支架横向稳定性研究

为了研究大倾角工作面液压支架的稳定性问题,从支架移架过程中顶板的稳定性出发,建立支架带压移架时的受力机理模型,通过脱离体受力平衡理论,分析支架在擦顶前移过程中支柱残余支撑力,并结合葛亭煤矿2331工作面ZF5600/16.5/26液压支架自身参数进行具体计算。另外,从四连杆机构孔轴配合的角度分析顶梁横向偏移对支架残余支撑力的影响,并对这种影响,提出擦顶移架过程中通过改变支架自身结构要素来提高支架横向稳定性的措施,保证大倾角液压支架能够适应工作面安全采煤的需要。     

基于百米风阻的工作面阻力测定结果分析

为研究工作面通风阻力测定结果的可靠程度,提出用百米风阻来判断测定结果的误差大小。利用断面单元法对2个矿的工作面通风阻力进行了现场测定,得到百米风阻后反推出各点风量,结果表明:1#矿井第1次测定各点的百米风阻波动明显,推算风量与实测风量偏离较大;第2次测定的百米风阻波动平缓,推算风量与实测风量误差较小;2#矿井测定的百米风阻波动较小,推算风量与实测风量更加吻合。由此得出,巷道百米风阻可以作为判断工作面通风阻力测定结果误差大小的指标,也可为此类数据的合理性分析提供依据。