综采工作面液压支架载荷预测算法研究

液压支架载荷分析、预测技术是实现工作面围岩控制与安全、智能开采的基础。通过对液压支架的载荷数据进行分析,发现液压支架载荷数据具有较强的时间序列特征。基于统计学理论与数据挖掘方法建立了液压支架载荷的季节性差分自回归滑动平均(SARIMA)模型。SARIMA模型能够实现对一个液压支架循环作业周期内的载荷变化规律进行较好的预测,预测效果较好,但由于液压支架载荷变化受多种因素影响,仅采用SARIMA模型仍然存在一定的局限性。将工作面上覆岩层断裂失稳的力学模型、数值模拟计算模型与时间序列模型进行有效融合,可以有效提高对液压支架载荷的预测效果。

综放采场来压阶段支架载荷的计算

基于综放采场支架围岩关系,建立了综放采场来压阶段支架载荷计算模型,引入三铰拱平衡原理推导出来压阶段支架冲击载荷的计算公式.以山东某矿1306综放工作面为例,应用上述模型和公式,得到来压阶段支架冲击载荷为7.19 MN,支架载荷为13.3 MN,与实测结果 13.11 MN基本一致,验证了计算模型的有效性,从而为综放采场来压阶段支架载荷计算和支架选型提供了理论依据.

基于支架载荷的矿压双周期分析预测方法

矿压动态预测是顶板管理和顶板灾害防治的重要手段,也是矿山压力与岩层控制领域的难点问题,目前国内外缺乏成熟、可靠的动态预测方法。采用现场实测、数据挖掘以及理论分析方法,从支架载荷在时间和空间2个方面周期性变化规律入手,构建了矿压双周期动态分析预测模型。从时间角度,基于覆岩结构及支架围岩关系分析,通过理论推导得到了3类液压支架载荷时序增阻函数,主要包括指数函数、线性函数、对数函数,通过实测数据验证,认为12401工作面支架载荷时序曲线由单一函数和分段函数构成,主要分为4种类型:单纯指数函数,单纯对数函数,对数+线性函数,对数+指数函数,采用滑动窗口动态预测方法和最大拟合优度的准则,建立了采煤循环内液压支架载荷拟合预测模型。从空间角度,分析了循环末阻力随工作面推进度的周期性变化特征,采用系统聚类和K-means两种聚类方法对周期性曲线进行分类并建立模板曲线,采用延伸窗口动态预测方法和最大匹配度准则,建立了循环末阻力模板曲线匹配预测模型。通过软件开发,实现了电液控制系统中立柱压力数据的采集、预处理、矿压特征指标分析、拟合预测、匹配预测等功能,以神东上湾煤矿12401工作面支架载荷数据进行初步预测实践,支架载荷及循环末阻力预测准确率86%以上。矿压双周期预测模型是结合覆岩运动模型和支架载荷实测数据而提出的矿压动态预测新方法,可为综采工作面顶板管理、围岩控制策略的超前制定提供参考。

长壁工作面坚硬岩层顶板结构及采场支架载荷计算方法

以“铰接板结构”为力学模型,建立了回采工作面顶板来压步距,来压强度及支架载荷的计算公式。并用工程实例进行了验算,证明理论计算与工程实测结果基本吻合。

复采采场再生顶板结构及支架载荷确定

为确定复采采场支架的合理承载,通过理论计算、现场观测和顶板结构探测得到了复采再生顶板的结构分带特征,建立了再生顶板结构模型;基于该结构模型,结合现场观测和相似材料模拟实验,构建了下分层回采"支架–再生顶板"结构力学模型,应用该力学模型推导了支架载荷表达式,并进行了实例计算和现场验证。结果表明,再生顶板结构可分为"四带",即胶结再生带、弱胶结压实带、裂隙带和弯曲下沉带;再生顶板下回采下分层时,支架承载岩体可分为"两区",即完全承载区(A区)和部分承载区(B区);应用所推导的支架载荷表达式进行了实例计算,计算结果得到了现场支架载荷监测数据的验证。

近水平煤层厚硬顶板采场支架载荷分析及矿压控制

为解决厚硬顶板失稳冒落对采场支架载荷的影响问题,采用动力学分析方法,根据动力系统能量守恒原理得出厚硬顶板初次失稳冒落3种模式及周期失稳冒落2种模式下采场支架动载荷的计算公式,基于所得计算公式对支架载荷进行分析,得出合理的采场支架选型方法.该研究成果为厚硬顶板采场矿压控制提供理论依据,为合理进行工作面支护设计提供参考.

对综放支架载荷计算力学模型的分析及应用

分析了放顶煤工作面支架压力显现特征,针对不同的煤层赋存条件,介绍了用于放顶煤支架工作阻力计算的5种煤岩组合力学模型,并以潞宁大木厂煤矿5号煤层综放工作面条件为例,应用其中的力学模型进行支架载荷分析计算,并将计算结果与工作面实测值相比较,验证了计算方法的准确性和可行性。

浅埋煤层工作面顶板结构及支架载荷研究

为解决18402大采高工作面巷道支护难的问题,西曲矿采用UDEC数值模拟软件对不同采高下的巷道顶板塑性变形进行分析,发现基本顶在初次来压后形成两组关键层,上组关键层未发生断裂,而下组关键层断裂,另在下组关键层位置形成下位斜台阶岩梁,且随着采高的增大,巷道等效直接顶的厚度逐步增大,但增长的趋势逐步下降。同时根据现场实测发现,支架阻力实测及理论计算数据误差极小,整体误差不超过5%,为浅埋大采高煤层巷道支架选型作出借鉴。

陈家沟煤矿综放面围岩应力分布规律与支架载荷分析

根据陈家沟煤矿实际开采条件,通过理论分析与数值模拟试验,研究了陈家沟煤矿综放工作面围岩应力分布规律与支架载荷.研究结果,距煤壁8m范围内垂直应力降低区,距煤壁8～30m范围内垂直应力升高区,综放面开采是支架上方顶煤同时发生朝向采空区侧的水平位移和垂直位移,最大位移量约为0.25m,最终确定支架承受合理载荷为10031 kN.

综放面支架载荷分析计算与应用

综放工作面放煤的不同阶段顶板会形成"煤-煤"结构、"岩-矸"结构和"岩梁"结构,据此阐述了每种结构对应的支架载荷计算方法,明确了支架选型的主要依据。结合晋煤集团长平煤矿煤层实际赋存条件,应用结构模型进行支架载荷分析计算,通过与实测值相比较,验证了计算方法的准确性和可行性。

基于巷道矿压的围岩移动观测与巷道支架载荷观测

在采煤工作面向前推进中,工作面四周的巷道必然受到不同程度的采动影响。为寻求各类巷道的矿压显现规律,提供支护结构设计和支护形式选择的依据,必须观测巷道围岩移动、支架载荷、顶板离层和围岩应力等情况。本研究主要阐述了巷道围岩移动观测中测站布置及测点安设、测点的布置方式、观测仪器与使用方法等问题。

采空区下近距离煤层综采工作面支架载荷分析

基于采空区下近距离煤层采高和顶板岩层结构,按照支架的力源将采空区下近距离煤层开采时顶板分为"直接顶岩层+垮落带岩层"、"直接顶岩层+垮落带岩层+裂隙带岩层"、"直接顶岩层+基本顶岩层+垮落带岩层"、"直接顶岩层+基本顶岩层+垮落带岩层+裂隙带岩层"4种类型。针对不同类型顶板结构,运用相应的力学模型分析其支架-围岩关系,计算采空区下近距离煤层工作面载荷,确定支架的工作阻力,给出定量的计算公式。

深厚表土综放面支架载荷时间效应实测研究

结合巨野煤田综放面停产期间压架灾害防治问题,通过对停产期间支架工作阻力进行实测,分析深厚表土综放面支架载荷时间效应及产生机制.结果表明:停产期间支架载荷具有明显的时间效应,并经历与来压时类似的"升高-达到峰值-下降"过程.实体侧支架载荷时间效应更为显著,支架后柱载荷时间效应相对均衡,支架载荷达到峰值的时间不同步,但峰值趋于一致.支架后柱工作阻力明显增大是顶板来压的一种前兆,可作为工作面顶板来压超前预报的指标.支架载荷时间效应产生机制在于,厚表土层载荷促使高位岩梁逐步压迫低位岩梁结构块旋转,间接造成顶煤下沉量和支架受力增大.最后,提出了支架载荷时间效应控制对策,并进行了工程应用.实践表明,通过选择停产时机,控制停产时间和利用支架活柱"下缩让压"特性,可有效控制支架载荷时间效应的危害.研究结果对采煤工作面顶板控制设计及安全管理具有重要意义.

浅埋极近距采空区下工作面顶板结构及支架载荷分析

针对浅埋极近距离煤层采空区下开采支架载荷确定难题,以神府矿区某矿极近距离煤层开采条件为背景,采用物理相似模拟实验和理论分析方法,揭示了采空区垮落顶板二次采动结构的运动特征,建立了极近距离采空区下开采顶板结构模型,得出了支架载荷计算公式。研究表明,上层煤顶板垮落稳定后在采空区形成"自由冒落区"和"斜柱条梁区"。极近距离下煤层开采时,"斜柱条梁区"的顶板结构运动分为铰接离层段和沉降压实段,通过建立这2个阶段的顶板结构模型,给出了支架载荷计算公式,确定了以沉降压实段的支架载荷作为工作面支架选型的依据,通过石圪台煤矿浅埋极近距离煤层开采实践分析,验证了公式的可靠性。

大倾角煤层长壁大采高综采支架动态载荷特征分析

针对大倾角煤层大采高工作面支架受载特征复杂、对工作面围岩稳定性控制影响大等问题。采用现场实测与理论分析相结合方法,研究了大倾角煤层大采高开采过程中,支架瞬态与长时载荷变化规律,结果表明:正常回采阶段与来压期间,工作面循环初期和循环末期支架载荷均呈现出倾斜中部较大、下部次之、上部最小的特征,工作面载荷分区特征更为明显,支架受载不均衡程度表现出后柱大于前柱、循环末期大于循环初期、来压期间大于正常回采阶段;与一般采高大倾角煤层工作面相比,支架受力多变程度明显增加,工作面倾斜上部区域尤为明显,初次来压与周期来压步距均明显减小,来压强度则明显增大,支架阻力整体增加。

综放工作面支架载荷估算方法

针对目前综放开采中支架工作阻力难以确定这一问题,从地质和工程角度分析了支架载荷确定影响因素,通过介绍目前国内外综放工作面常用的支架载荷估算方法,指出目前支架载荷估算方法存在的问题,研究发现液压支架工作阻力确定应根据不同地质条件,运用能量法,充分考虑动载效应和顶煤特性,结合运用数值模拟软件、实验室实验等手段辅助其理论研究。

机电安装工程综合支架在文旅城项目中的应用

综合支架因其有效地利用了吊顶空间,布局美观,承重均匀,管道布局一次成型,分布合理,施工简便,减少了现场管理人员的协调工作量,设计时统一考量了共用支架的水平荷载和垂直荷载,使得其在机电安装工程中得以广泛应用。本文以综合支架在文旅项目应用为例,通过改进安装方法安装顺序和支架载荷校核计算,避免了综合支架在使用时出现安全质量等问题。

基于矿压监测数据的回采工作面支架适应性研究

通过收集干河煤矿2-116工作面顶底板岩性资料,构建了覆岩基本顶结构平衡模型,对顶板破断参数及其对支架的载荷进行了分析和计算,确定了2-116工作面基本顶层位,通过现场实测数据分析,明确了基本顶的来压规律及支架受载特征,并进行了支架对2-116工作面覆岩运动的适应性评价。研究结论表明,2-116工作面支架选型准确,工作阻力适中,符合工作面顶板岩层控制的要求。

“两硬”条件厚煤层网下放顶煤开采支架与围岩相互作用关系探析

探讨了大同矿区“两硬”条件下(坚硬顶板、坚硬煤层)厚煤层下分层网下综放开采的顶板结构、压力显现特点,提出了该条件下支架载荷确定方法,对类似顶板条件下的综放开采有一定的参考作用。

综采支架工作阻力监测系统在超化煤矿的应用

顶板来压时,支架所受载荷忽然增大,很容易造成支架立柱压死、局部冒顶等事故。通过数据分析,对周期来压强度、时间进行预报,如果来压强度高,可及时采取措施进行处理。支架工作阻力监测系统在超化煤矿的使用,有利于顶板控制,能有效地指导安全生产,为工作面高产、高效、安全生产创造了有利条件。