综采工作面底板破坏深度的研究

在地应力观测的基础上 ,采用理论计算和有限元模拟相结合的方法 ,计算了显德汪煤矿 9#煤层底板破坏深度 ,得到了煤层底板最大破坏深度计算公式     

基于上行开采的上部煤层底板破坏深度分析

以宁东煤田某煤矿为例,首先采用理论计算和数值模拟法对只有上部煤层开采时其底板破坏规律进行了分析,然后利用数值模拟法总结了在下部煤层开采后上部煤层开采时其底板破坏规律。单一煤层开采时底板破坏深度随着工作面回采呈现出"台阶状"增加,并且初始破坏深度较小;下部煤层开采后上部煤层开采时其底板破坏深度随着工作面回采变化不大,并且初始破坏深度较大。     

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．     

煤层倾角对底板破坏带深度的影响

煤层倾角是底板破坏带深度的一个重要影响因素。为研究煤层倾角对底板破坏带深度的影响,建立底板破坏带数值模拟模型,应用线性拟合数学方法,得出破坏带深度与煤层倾角的函数关系,并应用相似函数理论建立的Im-FM破坏带深度计算模型检验计算精度。对底板水害的预测预报具有一定的指导意义。     

多因素影响下煤层底板变形破坏规律研究

利用快速拉格朗日分析方法，单因素分析了工作面斜长和构造应力对煤层底板应力应变的影响，提出水平构造应力是煤层底板变形破坏不可忽视的重要因素之一。综合分析了煤层倾角，煤层埋藏深度，工作面斜长和构造应力影响下煤层底板的变形破坏规律，得到了煤层底板最大破坏深度计算公式。     

沿煤层倾斜方向底板“三区”破坏特征分析

为了研究具有一定倾角煤层底板的采动破坏特征,基于矿山压力理论,建立了考虑煤层倾角的工作面侧向底板受力力学模型,采用摩尔-库仑破坏准则,推导了工作面侧向煤柱下方底板的最大破坏深度表达式。将底板采动破坏带沿煤层倾斜方向划分为3个不同区域,其呈现为一个比工作面宽度还要宽的、下大上小的"勺形"分布形态。利用数值模拟方法研究了倾角对煤层底板破坏深度、破坏形态以及最大破坏深度位置的影响规律。结果表明:1)底板塑性破坏区深度随工作面宽度的增大呈现增大的趋势;随煤层倾角的增大,先增大后减小,在煤层30°倾角时,塑性破坏区深度最大,底板岩体更容易发生剪切滑移破坏;2)工作面底板最大塑性破坏深度位置随煤层倾角的增大逐渐偏离工作面中部向下,且工作面越宽,偏离越远。     

煤矿顶底板隔水关键层分析与破坏能力评价

为了研究煤矿顶底板隔水关键层及其破坏能力,根据采空区分布平面和主要含水层,分析了煤层顶底板物理力学参数和煤层隔水层结构,采用理论公式计算了煤层顶底板破坏高度和深度,采用数值模拟软件,分析了一采区、二采区和三采区顶底板破坏范围随工作面推进距离的变化规律。研究对实现煤层带压安全开采具有重要的指导意义。     

倾斜煤层底板采动破坏深度计算及破坏特征分析

根据半无限体理论,建立了倾斜煤层走向底板采动破坏深度力学求解模型,计算了倾斜煤层底板采动最大破坏深度。以平煤十矿的开采地质条件为工程背景,基于FLAC~(3D)数值仿真软件,对22300工作面底板采动破坏特征进行数值模拟。研究表明:沿煤层走向方向,底板采动塑性破坏区大致呈1个勺底偏向停采线一侧的"勺状"分布形态,且当推进至工作面"见方"期(回采距离等于工作面斜长)时,底板采动破坏深度首次达到峰值15 m。采用位移传感器法,对底板破坏深度进行现场实测,底板位移监测曲线表明,底板采动最大破坏深度为14~16 m,与理论计算及数值模拟所得结果吻合。     

显微汪煤矿煤层底板采动破坏效应的有限元模拟

根据显微汪煤矿三维地应力测量数据。建立了相应的地质模型，利用有限元法模拟了9＃煤层底板岩体的应力分布及位移变化规律。计算了煤层底板最大破坏深度。     

坚硬顶板煤层开采底板破坏深度研究

针对研究区11煤坚硬顶板的特性,采用理论计算和现场实测研究了坚硬顶板煤层开采底板破坏深度。结果表明:坚硬顶板条件下工作面超前应力集中系数和塑性区宽度变大,导致底板破坏深度增加。坚硬顶板相比中硬顶板煤层开采底板破坏深度约增大23%。     

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<500 m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≥500 m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≥500 m时的绝对误差和相对误差较煤层采深<500 m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3 m,平均相对误差均小于20%,预测值与实测值...     

采场底板破坏特征数值模拟

在总结我国煤矿底板破坏深度经验公式的基础上,运用综合考虑煤层埋深、倾角、煤层厚度、工作面长度、底板的损伤破坏程度及地质构造等多因素的修正经验公式,以某矿井工作面开采实际情况为背景,采用UDEC数值模拟对煤层底板采动特征进行分析,揭示煤层开采过程中底板的破坏特征及破坏深度,对比验证底板破坏深度经验公式的准确性。     

煤层底板采动裂隙演化规律数值模拟

采用RFPA2D和FLAC3D软件对龙门二1煤层底板岩体受采动影响的最大破坏深度及发育规律进行了数值模拟研究,并将煤层底板破坏深度的经验公式计算结果与数值模拟结果进行了对比。结果表明,数值模拟与经验公式计算结果基本一致。     

陈四楼煤矿煤层底板导水破坏深度预测

煤层底板破坏深度的确定是煤层底板是否发生突水的重要决定因素,因此对煤矿深部煤炭开采中煤层底板破坏深度的预测对于煤层底板承压水突出危险性程度判别具有重要意义,基于人工神经网络,在考虑底板破坏各影响因素作用的同时,通过对大量样本数据的分析处理,预测了陈四楼煤矿21201工作面、21301工作面以及2408工作面的底板破坏深度分别为11.67、13.61、14.1 m。并得到了底板破坏深度和采深关系的预测公式。     

地应力对煤层开采底板破坏控制效应实验研究

为了研究地应力对深部煤层开采底板破坏深度的控制效应,论述了地应力随地层埋深不断增加而增大的分布规律,分析了地应力、矿山压力和底板突水的内在关系,通过室内岩石应力、应变和破坏特征实验研究,结合国内现场底板破坏深度统计资料分析,得出了地应力对深部煤层开采底板损伤破坏深度具有明显的控制效应,并提出了深部煤层开采底板破坏深度计算公式。     

不同煤层倾角的底板采动破坏特征分析

根据山西龙矿盘道煤业有限公司2#煤层工作面地质及水文地质条件,利用FLAC3D数值仿真软件采用变化煤层倾角的方法,对工作面底板采动破坏进行流固耦合数值模拟,分析与研究不同煤层倾角地质条件下工作面推采过程中底板采动破坏深度的变化特征。研究表明:随着煤层倾角的增大,煤层底板最大采动破坏深度呈现先增大后减小的趋势,且在煤层倾角为30°的地质条件下底板塑性破坏区深度最大。同时将理论计算与数值模拟相结合,对煤层底板进行了突水性预测,为工作面的正常开采提供了理论依据。     

淮南矿区A组煤开采工作面底板破坏带深度确定

淮南矿区生产矿井已开采受深部高承压水严重威胁的A组煤,为了解决传统煤层底板采动破坏深度经验公式适用性差的问题;基于淮南矿区生产地质参数,利用统计软件SPSS分析了各类参数的偏相关性,优化了传统破坏深度计算公式,并将拟合公式应用于张集煤矿1612A工作面底板破坏的计算;基于数值模拟、微震监测对公式演算的准确性进行了验证。研究结果表明:煤层厚度等参数与破坏带深度具有相关性;通过拟合得到的新型计算公式计算工作面破坏深度达到27.33 m,与注水试验测得破坏带深度28 m、数值计算深度30 m相吻合;与利用现场监测的微震事件聚集分布得到的底板微破裂集中深度30~35 m相一致。     

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。     

显德汪煤矿煤层底板采动破坏效应的有限元模拟

根据显德汪煤矿三维地应力测量数据 ,建立了相应的地质模型 ,利用有限元法模拟了 9#煤层底板岩体的应力分布及位移变化规律 ,计算了煤层底板最大破坏深度。     

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。