基于Hoek-Brown准则的底板破坏深度分析

为了研究煤层采动底板最大破坏深度,以1509工作面回风巷道为工程背景。利用半无限体理论建立力学模型,结合材料力学和Hoek-Brown准则,推导出最大破坏深度计算公式,并经过试验和现场监测进行验证。结果显示:底板最大破坏深度为20.3 m,且呈“水滴形”塑性区边界。底板破坏深度与岩体软硬程度呈负相关,与破碎程度呈正相关。现场监测结果显示,随底板埋深增加,采动应力影响减小;波速-垂深曲线表示底板最大破坏深度约为20 m,与理论计算基本吻合。研究成果对类似工作面有借鉴意义,有助于预测底板破坏深度,确保安全生产,并为相关领域研究提供参考。

基于PCA-SaDE-ELM优化算法的煤层底板破坏深度预测及工程应用

基于煤层底板破坏深度实测结果统计分析,通过优化数据样本空间,引入自适应差分进化改进的极限学习机算法,构建了煤层底板破坏深度预测模型,与实测结果对比分析验证,并应用于云驾岭煤矿9^(#)煤层底板破坏深度预测。结果表明:模型预测的最大绝对误差不超过0.7 m,相比现有其他预测模型,该模型预测精度提高约70%;云驾岭煤矿19101、19103和19105这3个典型工作面的破坏深度分别为10.80、10.94、11.34 m,介于规范方法和滑移场理论预测结果之间,进一步反映了模型的可靠性;建议对9#煤层底板加固改造后再进行回采。相关研究成果可为我国煤层底板破坏风险管理和煤炭资源的优化回采布置提供一定的理论支撑。

断层影响下深井工作面底板破坏深度预测

底板破坏深度的预测是底板突水防治研究中的重要一环。为研究断层影响下深井工作面底板采动破坏深度,基于现场实测数据,运用多元线性回归分析方法,构建了断层影响下深井工作面底板破坏深度预测模型,并检验了模型的准确性。通过现场监测方法,验证了预测模型的合理性。结果表明,与传统的统计公式相比,提出的预测模型相对误差平均值至少降低了25.49%,采用新预测模型预测含断层的工作面底板破坏深度为44.96 m,现场监测底板破坏深度为45.7 m,新预测模型预测值与现场监测基本一致。该预测模型对预测断层影响下深井底板破坏深度和防治底板突水具有一定的实用价值。

平煤矿区十二矿下保护层开采底板破坏深度数值模拟研究

为了深入系统地研究复杂条件下工作面开采底板岩层破坏机理和突水条件,根据平煤矿区十二矿31040下保护层工作面的工程地质、水文地质条件及岩石物理力学测试报告,采用FLAC 3D有限差分程序,分别对不同条件下的底板扰动破坏深度及其演化规律进行了数值计算分析,得出了底板岩体扰动破坏深度计算公式,并针对十二矿31040下保护层工作面开采对底板扰动破坏深度发育形态影响进行分析研究,验证拟合公式的科学实用性,可为今后平煤矿区带压安全开采提供技术支持和指导。

缓倾斜煤层开采底板破坏深度数值分析研究

研究煤层开采过程中底板破坏深度对防治矿井底板水害具有重要意义,数值模拟避免了因现场条件复杂而无法进行实测的情况,可以在煤层开采前模拟和预测破坏深度,为开采工作提供参考。以梁北煤矿32021工作面为例,基于统计规律的经验公式进行了理论计算,得到的底板破坏深度分别为27.05 m、25.63 m、23.56 m,其中,考虑采深和煤层倾角的27.05 m更接近实际情况。使用FLAC^(3D)进行数值模拟,模拟并分析了工作面推进过程中的应力变化规律和底板破坏深度。在数值模拟的过程中,煤层底板的垂直应力变化结果表明,随着工作面不断推进,顶底板应力增大,采空区两端出现应力集中现象,影响范围不断增大,同时底板破坏深度也会随之增加;煤层底板的塑性破坏结果表明,底板破坏深度随工作面的推进而不断增大,当工作面推进至100 m时,底板破坏深度达到最大,之后破坏深度保持不变,破坏范围会一直随之增加;工作面推进100 m时,煤层底板下不同深度的塑性破坏结果表明,随着深度增加,破坏范围不断减小,可判断出煤层底板最大破坏深度约为25.9 m。

基于粒子群优化极限学习机的煤层底板破坏深度预测

矿井底板破坏产生的裂隙可能导通煤系基部的承压水,导致矿井突水事故发生。利用粒子群优化算法对极限学习机模型进行优化,建立了底板破坏深度粒子群优化极限学习机预测模型,主控因素包括埋深、倾角、采高、斜长、底板抗破坏能力,使用模型对竹林山煤矿3号煤层底板破坏深度预测。预测结果表明:竹林山煤矿3号煤底板破坏深度最大值为60.35 m,最小值为37.35 m,平均值50.63 m,预测结果为矿井安全生产提供了理论依据。

基于PCA-T-S模糊神经网络底板破坏深度预测

针对底板破坏深度影响因素较多、数据之间相关性较强的特点,选用了主成分分析法对原始数据进行降维处理,提取出主要指标信息;基于T-S模糊神经网络具有拟合性能强、预测准确度高的优点,建立PCA-T-S模糊神经网络模型。通过阅读大量文献资料,选取了煤层埋藏深度、煤层倾角、煤层开采厚度、工作面斜长、底板抗破坏能力以及断层的存在性作为底板破坏深度的主要影响因素,选取24组数据进行模型训练,建立预测模型,并对8组数据进行预测,通过与传统T-S模糊神经网络模型及“三下”开采规范收录公式进行对比,分析PCA-T-S模糊神经网络预测模型优于其它两种方法,预测的最大相对误差仅为15.25%.为底板破坏深度预测提供了一种新的预测方法。

耦合出力破坏深度与弃电准则的梯级水风光互补调度规则研究

梯级水电调度规则是指导控制型水库发电蓄放水的重要依据。随机、波动、间歇性新能源的接入改变了梯级水电运行边界,增加了缺电、弃电风险,导致仅考虑径流季节性波动的调度规则不再适用。依托贵州某梯级水风光综合基地实际工程,剖析了导致缺电、弃电的因素,并从规则形式和模型构建角度给出解决方案。在标准调度规则的基础上,结合对冲规则、满蓄规则,并考虑输电通道容量限制与新能源消纳规则,提出梯级水风光六段式互补调度规则,以减少缺电、弃电;提出出力破坏深度指标度量缺电风险、提出弃电准则避免非必要弃电,并以规则参数为决策变量构建多目标参数模拟优化模型;采用目标优先级非支配排序遗传算法优化规则参数。设置多种新能源装机容量场景、输电通道容量场景和对比规则,从多角度验证本文方法的有效性。结果表明,本文方法能够显著降低梯级水风光综合基地缺电、弃电风险,提高发电量,其中出力破坏深度指标使缺电程度平均降低36.04%、弃电准则使弃电平均减少7.96%。最后,绘制更加简明、直观的梯级水风光互补调度图,以便于实际应用。

煤层底板破坏深度多因素影响指标分析与深度预测

为准确快捷计算煤层底板破坏深度,保证工作面安全生产以及防治水措施的制定,须建立多影响因素下的煤层底板破坏深度统计公式。通过获取的文献与现场资料,得到国内92组煤层底板破坏深度的实测结果,选取其中80组利用灰色关联度理论和多元线性回归方法分析了采深、工作面斜长、煤层倾角、采高对煤层底板破坏深度的影响权重,构建了煤层底板破坏深度的计算模型,并对其余12组实测数据进行了模型检验,结果表明:煤层采深<500m时,各影响因素对煤层底板破坏深度的影响权重顺序为:工作面斜长>采深>煤层倾角>采高;煤层采深≥500m时,各影响因素对煤层底板破坏深度的影响权重顺序为:采深>工作面斜长>采高>煤层倾角。基于灰色关联度理论分析,采用SPSS软件多元线性回归分析模型得到4种煤层底板破坏深度经验公式,通过预测值与实测值对比发现,预测值与实测值随煤层采深的增加具有相同的变化特点。同时,检验结果表明,煤层采深≥500m时的绝对误差和相对误差较煤层采深<500m时略大,但从整体来看,两类公式预测值平均绝对误差均小于3m,平均相对误差均小于20%,预测值与实测值较为接近。研究成果可为煤层底板破坏深度预测提供参考。

考虑破坏深度和发电保证率的水风光互补调度规则研究

清洁能源出力的不确定性以及极端气候条件下的脆弱性对电网运行安全的影响越来越突出,提出了同时考虑发电保证率和出力破坏深度的水风光长期互补调度规则生成方法。该方法以发电量最大为目标,考虑水风光联合出力保证率和出力破坏深度,采用混合整数非线性规划方法对水风光进行长时间序列模拟联合调度。在此基础上,采用灰色关联方法筛选输入因子,以各水电站出力作为输出,应用BP神经网络生成水风光互补调度规则。最后,通过实例分析验证了所提模型的有效性,并通过不同风光装机规模、是否考虑破坏深度相关场景模拟分析进一步论证了所提模型的优越性。

煤矿对拉工作面底板采动破坏深度现场测试研究

以某煤矿21105对拉工作面为背景,综合采用应变和应力传感器现场测试方法研究了底板破坏深度。现场测试应变传感器数据表明,底板垂深22~27 m以浅应变感应信号高度离散,波动强烈,岩层塑性变形剧烈;27 m以下传感器应变幅度变化较平缓,底板相应深度部位以弹性变形为主。应力测试结果表明,采动过程中测点位置处受矿山压力影响相对较小,没有发生较大变形,不会引起该处岩体发生破坏。综合现场应变和应力测试结果,21105对拉工作面底板破坏深度约为27 m。研究结果可为该条件下的底板突水危险性评价提供依据。

华北型煤田底板破坏深度BP神经网络预测模型研究

华北型煤田开采受底板含水层严重影响,为了准确计算工作面底板破坏深度,本文结合现场实测和神经网络预测模型对其进行分析。首先采用直流电法与专门电极电缆,对九里山矿综放开采工作面15091的底板破坏深度进行观测;其次结合大量实际数据,应用遗传算法优化BP神经网络,通过优化参数构建底板破坏深度预测模型,预测模型的均方误差为0.011,平均百分比误差为5.983%,预测集预测结果误差在10%以下,模型可以预测底板破坏深度;最后以预测模型分析采厚和切顶卸压对工作面底板破坏深度的影响。研究结果表明,分层开采下,切顶卸压比未切顶卸压底板破坏深度约减少77.84%;综放开采下,切顶卸压比未切顶卸压底板破坏深度约减少59.17%;采厚对底板破坏深度的影响呈正相关。

义棠煤业100602工作面底板破坏深度研究

为实现对义棠煤业100602工作面的保水开采,通过理论计算和现场实测研究在采动影响下煤层底板破坏带的深度。研究发现,不同深度底板应变及应力增量降幅规律趋向一致,且增量的变化幅度与深度呈负相关;底板变形呈滞后性,即工作面推进后底板不会立刻回弹,之后随着工作面逐渐远离应变恢复原岩应力状态。基于不同深度应变探头的附加应变和应力变化情况,分析得出义棠煤业100602工作面开采时的底板破坏深度为17.10~17.58 m。这一研究成果为工作面实现带压保水开采提供理论依据和安全可行性。

大同矿区特厚煤层采动底板破坏深度研究

为研究特厚煤层采动底板破坏深度,以大同矿区某矿综放工作面采场条件为工程背景,通过FLAC3D数值模拟软件,建立特厚煤层开采的数值模型。通过模拟发现工作面底板破坏深度最大为16 m.为进一步研究底板破坏深度,结合了理论计算的方法,并在原有公式的基础上修正了公式。结合两种方法,得到底板最大破坏深度基本处于16~20.6 m.

带压开采煤层底板破坏深度及承压水防治研究

煤矿底板承压水突水事故频发,严重威胁生产安全。以某煤矿带压开采工作面为背景,开展了带压开采煤层底板破坏深度及承压水防治研究与实践。采用经验公式及塑性解理论计算工作面底板最大破坏深度分别为12.78m和17.65m。底板破坏深度已经超过或接近底板隔水层的厚度,具有底板承压突水风险。由于底板承压含水层补给水源充沛,考虑治理成本及环境影响,采用底板局部注浆加固进行治理。

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。

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.

矿山压力对底板破坏深度监测研究

目前肥城煤田 6 1%的煤炭储量受底板奥陶系灰岩岩溶水威胁 ,采场底板破坏深度的监测是该煤田底板水害防治的重要内容 ,选择肥城煤田曹庄井田 8煤层和 9煤层开采作为监测对象 ,利用向底板岩层注水方法监测岩层破坏情况。利用专利产品“钻孔双端封堵测漏监测仪” ,监测煤层采前的底板原始裂隙发育程度和采后矿山压力底板的破坏深度。监测结果表明 ,8煤层开采造成的底板破坏深度可达 36 .5m ;9煤层开采底板破坏深度可达 14 .2m。

杨村煤矿综采条件下薄煤层底板破坏深度的实测与模拟研究

通过2个监测钻孔8个应变传感器探头组成的现场应变实测系统实测应变增量的变化曲线,研究了兖州煤田杨村煤矿下组煤16上薄煤层底板采动变形破坏的深度及其受采动煤壁前方影响的范围。结果表明:16上煤底板破坏深度介于8.4～10.1 m;而运用FLAC3D进行底板变形破坏数值模拟得出的底板下塑性区破坏深度为9.1 m,与实测结果差别不大。