胡家河煤矿综放工作面矿压显现规律预测及主控因素研究

现有工作面矿压显现规律预测方法中,基于数值模拟与统计回归的方法无法实现对工作面矿压显现规律的实时精准预测,深度学习方法存在超参数较多且难以设置、模型训练速度慢等问题。针对上述问题,以胡家河煤矿402102回采工作面采动过程中监测到的煤体内部应力变化时序数据为基础,将基于粒子群优化的门控循环单元(PSO-GRU)应用到回采工作面矿压显现规律预测中。采用PSO算法对GRU进行优化,构建PSO-GRU模型,实现对超参数的自动寻优,从而提高GRU的训练速度和预测精度。以预测结果为依据,采用层次分析法建立402102回采工作面矿压主控因素评价指标体系,将顶板条件、回采工艺、煤层赋存、地质构造确定为影响工作面矿压的一级指标,进一步细分出具有代表性的14个二级指标。测试结果表明:(1)与未经优化的GRU模型相比,PSO-GRU模型的均方误差(MSE)降低了83.9%,均方根误差(RMSE)降低了59.8%,平均绝对误差(MAE)降低了59.0%,决定系数R2提升了28.9%。(2)PSO-GRU模型对矿压数据预测的拟合度达0.980以上,具有良好的非线性拟合能力和泛化能力。(3)地质条件中的煤层赋存因素对回采工作面矿压的影响最大,权重为0.47;可人为干预的影响因素中工作面推进速度对矿压的影响最大,权重为0.13。

厚煤层综放工作面矿压显现规律研究

以山西泽州天泰能源某煤矿综放工作面为工程背景,通过现场观测分析出实际工作情况下的支架与围岩稳定性的关系、来压规律、工作面前方的支承压力分布。然后运用数值模拟手段对工作面的矿压显现规律进行研究。研究发现,超前支承压力在工作面前约30 m处由原岩应力4.4 MPa开始增大,在距工作面前方5 m处增加至最大值5.2 MPa后急剧降低。覆岩垮落高度随着工作面推进逐渐增加,当推进至160 m时,随着冒落矸石逐渐被压实,岩层弯曲下沉量不再增加,覆岩垮落高度不再变化。工作面上覆岩层垮落形态呈近似“等腰梯形”状,表现为滑落失稳形式并垮落形成台阶岩梁结构,导致工作面来压比较迅速。

近距煤层合层综放工作面矿压显现规律研究

针对近距煤层合层综放开采覆岩移动破坏与矿压显现规律等问题,以涡北煤矿842首采综放工作面为工程背景,采用相似模拟试验和数值分析手段对工作面开采过程进行研究。结果表明:相似模拟试验下覆岩冒落带高度为38 m,开切眼附近裂隙带的高度为103.8 m,停采线附近裂隙带的高度为95.4 m,基本顶初次来压步距为28 m,周期来压步距为17.5 m。由数值分析得到采场围岩位移场与应力场的变化颇为相似,分析采场前方支承压力分布特征与相似模拟试验的结果相吻合。研究结果可为近距煤层合层综放工作面煤柱宽度、工作面支护参数设计提供技术指导。

近距离采空区下综放工作面回采矿压显现规律研究

对于近距离煤层下行开采,上部煤层底板可视为下部工作面覆岩的一部分,上部煤层采动时,工作面前方应力集中区对底板造成破坏,同时上部煤层顶板破坏垮落,形成下部煤层破碎顶板,并形成 “垫层效应”,下煤层开采时上覆岩层较难形成稳定的铰接结构,较难形成动压,采动影响较小,整体矿压显现规律不强烈。本文以下石节煤矿224工作面为研究对象,通过理论分析、窥视观测、数值模拟等方法对近距离采空区下综放工作面回采矿压显现规律进行研究,为近距离采空区下综放工作面围岩控制及安全回采提供依据。

综放工作面矿压显现规律与采煤工艺优化研究

针对某矿经常出现支架移动、倾倒、难伸缩、设备翻倒等现象,采用数值模拟、现场实测以及相似模拟的方法对某矿大倾角工作面采煤工艺进行优化研究,通过分析某矿大倾角工作面的围岩与顶板运移、破坏以及应力规律,对某矿综放工作面进行矿压监测以及矿压显现规律研究,优化了某矿大倾角综放工作面的采煤工艺,保证了工作面安全,使某矿大倾角综放工作面生产更安全高效。

煤矿综放工作面矿压显现规律与切顶压架预警指标分析

煤矿特厚煤层综放开采时受技术装备等条件限制,放顶煤时由于顶板松散程度较高难以形成稳定结构,导致工作面顶板更容易大面积切落,瞬间冲击支架,损坏液压支架结构,严重影响矿井安全高效生产。以不连沟煤矿F6218综放工作面为工程背景,通过实测数据分析了工作面支架初撑力、安全阀开启情况及工作阻力频率等支架基本工况,揭示了工作面矿压显现规律,建立了适合该矿的切顶压架灾害预警指标体系。结果表明:不连沟煤矿预警指标界限分别为循环增阻率40 kN/min、安全阀开启率50%、动载系数1.4、活柱下缩量500 mm、支架前柱不低于25 MPa,前柱合格率不低于90%;后柱不低于20 MPa,后柱合格率不低于90%。

综采工作面矿压显现及覆岩运动规律研究

掌握综采工作面来压规律及覆岩运移特征是矿井安全高效绿色开采的重要前提。以某矿为技术背景,研究了综采工作面矿压显现及覆岩运动规律。根据矿岩物理力学试验结果,按照组合梁理论,确定矿层基本顶所承受的载荷为259.97kPa,基本顶初次来压步距为10.50m,周期来压步距为5.19m。工作面开采后,上覆岩层持续下沉,工作面四周矿层内形成竖直应力积聚区,应力积聚范围最终稳定在切眼后方27.0m和工作面前方21.0m。工作面超前支承压力影响范围为40m,峰值随着工作面推进逐渐向矿层内部转移。应力系数集中在1.5~2.5之间,峰值点距工作面为1.5~2.5m,为工作面超前支护提供了依据。工作面采动形成的下沉盆地随着工作面的推进不断扩大,竖直最大下沉值不断增加,最大下沉位置不断前移,下沉盆地边缘超前工作面50m。研究结果可为深部煤层综采工作面的矿压显现、覆岩运移规律提供参考及技术支撑。

玉溪煤矿1302工作面初采初放矿压显现强度预测及控制研究

为有效控制玉溪煤矿1302综放工作面初次初放阶段工作面来压,通过理论分析、经验公式计算、工程类比、工业试验等手段,进行顶板矿压显现强度预测及合理控制技术研究。结果表明,基本顶初次来压步距25.8 m,需进行切顶卸压控制,优选水力压裂工艺进行预切顶处理,压裂期间水压变化曲线及周边钻孔出水情况表明压裂效果良好,可明显减弱初次来压强度。

3311综放工作面超前区段矿压规律分析与应用

本文针对东滩煤矿3311综放工作面超前区段矿压规律进行分析,对部分区段巷道采帮进行加固,两帮变形量大的区段及时采取相应措施,保证了工作面的安全生产。

浅埋厚硬顶板特厚煤层综放工作面矿压显现规律及控制技术研究

针对榆神矿区曹家滩煤矿浅埋厚硬顶板特厚煤层综放工作面矿压显现强烈、强动载来压现象频发的问题,对工作面强矿压显现规律进行了研究总结。研究得出:工作面周期来压步距平均18.4m,来压持续距离平均11.5m,动载系数平均1.45,来压主要影响35#—125#支架,具有来压动载强、来压持续时间长、来压区域性明显、周期性出现强矿压等特点,工作面平均每间隔135m出现一次大周期来压,大周期来压时一般出现连续性强来压,并伴随支架安全阀大范围长时间开启(安全阀开启比例50%以上)、支架活柱持续性快速下缩(支架最大下缩量超过2.0m)等现象。为减小坚硬顶板带来的强矿压威胁,采用井下定向水平长钻孔区域压裂技术对工作面坚硬顶板进行超前预裂。压裂后,工作面矿压显现强度明显减弱,未再发生顶板快速下沉的强矿压现象,顶板来压更加可控,支架工况得到明显改善,取得了良好的应用效果,对榆神矿区浅埋厚硬顶板工作面强矿压治理具有借鉴意义。

近距离煤层厚硬顶板综放开采强矿压显现规律研究

针对厚硬顶板大采高综放工作面回采过程中强矿压的现象,以神东矿区某矿井近距离煤层厚硬顶板综放工作面为背景,通过现场实测和室内试验等方式,研究工作面矿压显现规律及覆岩破断特征。研究表明:(1)42105综放工作面老顶初次来压步距大,来压强度高,远超工作面支架额定工作阻力,工作面呈现出中部来压集中、强度高且较为频繁的特征;(2)近距离厚硬顶板下回采工作面时,重复采动下工作面覆岩破坏高度更大,尤其是上位关键层破断后带动下位关键层同时破断,并带动其控制的上覆岩层及上方采空区同步下沉,岩层载荷逐层向下传导至工作面,上下位关键层破断的协同作用,从而造成了工作面来压强烈。

综放工作面坚硬顶板强矿压显现特征及其防治

为解决坚硬顶板难垮难落的问题,本文以8106为工程背景,利用数值模拟对不同回采步距下巷道垂直、水平应力云图进行分析,发现在30-50m内出现初次来压,根据模拟结果对巷道进行支护设计,确定巷道支护采用锚杆+锚索+钢带联合支护,对支护方案进行应用研究,发现经过支护后巷道顶底板变形量及两帮变形量分别为77 mm、56 mm,巷道围岩控制达到了预期目标。

综采放顶煤工作面风巷深孔预裂爆破切顶卸压技术应用分析

一、工程概况芦岭煤矿是淮北矿业集团下属生产矿井,目前回采的Ⅱ888综放工作面处于二水平Ⅱ88采区,位于Ⅱ88采区西翼,西为芦岭与朱仙庄井田边界保护煤柱线,北部为Ⅲ842工作面(未准备),东为F14断层保护煤柱线,南为Ⅱ886-1工作面采空区。地面标高为22.6~23.6米,工作面标高为-537.0~-451.2米,煤层厚3.3~15.2米,平均为9.8米。

水力压裂切顶卸压技术在综采放顶煤工作面回风顺槽的应用

水力压裂切顶卸压是指通过钻孔切槽并注高压水,在顶板岩石中形成定向裂缝,破坏岩石的完整性。我国水力压裂技术最早从波兰引进并主要应用于石油工程等,煤矿方面首次在大同矿区进行井下试验,并取得良好的应用价值。随着火工品的控制越来越严格以及爆破具有复杂性、危险性等,水力压裂切顶卸压技术被逐渐推广和应用。

综放工作面过集中煤柱矿压显现规律及控制技术

工作面过上覆集中煤柱期间的矿压动载是近距离煤层开采过程中最为关注的问题。采取理论与实际相结合的分析模式,运用数值模拟与现场分析的方法与手段,对高瓦斯矿井大采高综放工作面的矿压显现规律进行研究和分析,同时提出其主要控制技术,以达到对综放工作面过集中煤柱矿压显现规律的把握,确保工作面煤壁的稳定性。

巨厚砾岩层下综放工作面冲击地压危险性评价和矿震发生特征分析

为有效监测和防治综采工作面冲击地压事故,以耿村煤矿巨厚砾岩层下综放工作面为工程背景,采用综合指数法评价综放工作面冲击地压危险性,利用微震监测结果研究综放工作面回采期间矿震特征。结果表明:(1)13230综放工作面冲击危险性指数为0.65,属于中等冲击地压类型;(2)综放工作面回采期间矿震主要发生在工作面前方顶底板煤岩体中,工作面处于“见方区”时发生矿震的频次、最大能量和总能量均明显高于“非见方区”的,“见方区”矿震的震源主要位于工作面前方中部顶底板煤岩体和运输平巷上帮顶板煤岩体中;(3)综放工作面顶板周期来压期间通常伴随大能量的矿震事件。研究结果可为耿村煤矿综放开采冲击地压监测和防治提供参考。

厚煤层综放开采矿压显现异常治理研究

当前,厚煤层综放开采矿压显现异常已经成为回采作业顺利开展的主要影响因素,为解决这一问题,本文结合某煤矿情况展开综合分析,基于矿压显现类型,引入综合指数法,对该煤矿进行安全评估,针对存在的矿压显现异常现象及原因加以讨论,提出做好矿压显现异常预警以及采取良好的支护结构等针对性治理措施。

特厚煤层综放矿压显现规律及控制

特厚煤层综放工作面矿压控制技术对于保障采煤工程安全高效至关重要。本文从强化监测预警智能化、新型支护材料与技术研发、智能化决策支持系统应用和跨学科技术融合创新等方面,对特厚煤层综放工作面矿压控制技术优化进行探讨,并提出提升矿压控制精准度和效率的方法。

不同长度工作面矿压显现规律及支护强度分析

为了研究不同工作面长度对矿压显现规律的影响以及工作面长度变化时支架合理支护强度的变化规律,结合某矿实际地质条件,对不同工作面长度下的矿压显现进行分析计算。结果表明,当工作面长度一定,沿走向方向开挖距离超过450 m时,煤壁片帮和顶板下沉量处于平稳状态,不再受走向开挖距离的影响;以走向一次性开挖450 m计算,沿工作面长度方向,顶板下沉量中部最大,两端最小,呈拱形。随着工作面长度的增加,顶板下沉拱逐渐增大,工作面每增加30 m,顶板下沉量增加率为5%~8%。顶板下沉量能直接反映工作面顶板压力的大小,根据分析计算,工作面每增加30 m,支架合理支护强度应增加5%~8%。

工作面倾向长度对矿压显现规律影响研究

工作面倾向长度的增加会带来矿压显现规律的显著变化,来压步距、强度以及上覆岩层的运移规律将发生明显变化,对应的工作面顶板控制也不同于普通综采工作面,同时澄合矿业公司主采5#煤层为典型的“三软”煤层,矿压显现强烈,巷道围岩变形量大,需对澄合矿业公司超长工作面矿压显现规律进行研究。因此,本文采用数值模拟、工程类比的方法进行矿压显现规律与工作面倾向长度关系研究,进行复杂地质条件下加长工作面矿压显现规律研究,为加长工作面围岩控制提供理论和数据支持,对于类似条件下加长工作面具有重要借鉴意义。