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多层结构底板破坏深度精确预测与Matlab实现
1
作者
李昂
王伟东
+6 位作者
牟谦
王峰
马政和
赵磊
黄刚
周永根
田胜祺
《煤炭科学技术》
北大核心
2025年第S1期261-274,共14页
矿井煤岩层开采工作面底板扰动会诱发底板隔水岩层上部受到破坏,底板破坏深度计算是科学确定底板破坏深度的基本前提。以往采用单一岩层底板塑性滑移线场理论计算往往与实际偏差较大,原因在于底板破坏范围内其结构主要由多层结构组成。...
矿井煤岩层开采工作面底板扰动会诱发底板隔水岩层上部受到破坏,底板破坏深度计算是科学确定底板破坏深度的基本前提。以往采用单一岩层底板塑性滑移线场理论计算往往与实际偏差较大,原因在于底板破坏范围内其结构主要由多层结构组成。首先构建多层结构底板塑性滑移线场力学模型,推导出多工况下底板破坏深度解析解,并优化出5种计算多层结构底板破坏深度计算工况;其次分析多层结构底板破坏深度人工计算方法的不足及误差原因;提出了计算多层结构底板破坏深度逻辑流程,借助Matlab语言开发了多层结构底板破坏深度计算系统,并结合实际工况分析该系统的可靠性和稳定性。结果表明:①多层结构底板破坏深度计算过程中多数工况需多次利用泰勒展开式和一元四次方程求解,人工计算过程冗长繁杂,极易导致计算结果出现偏差;②通过手算和机算(Matlab内置函数)对比计算同一工况下相同参数时底板最大破坏深度,可知随底板层数增多,人工求解过程中因泰勒展开式的多次运用导致底板破坏深度计算结果累积误差增大,而Matlab编程求解过程中避免泰勒式应用,其结果更符合现场实际需求;③软件主界面包含层数、层厚、力学参数及输入框、计算按钮等功能,可快速智能判别工况,计算出底板最大破坏深度及开采面至底板最大破坏深度水平距离;④将平煤某矿相关岩性力学参数代入该软件求解,通过对比分析5层结构底板最大破坏深度理论值、拟合值、实测值及软件值可知,理论值与实测结果偏差0.57 m,软件值与实测值相差0.14 m,多层计算结果下软件计算更符合实际需求,可为底板水害防治及安全开采提供可靠的技术参数。
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关键词
多层结构底板
破坏深度
塑性滑移线场
Matlab内置函数
计算软件
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职称材料
近距离分岔煤层底板破坏深度及规律研究
2
作者
梁冰
陈昕涛
《工矿自动化》
北大核心
2025年第6期34-43,104,共11页
目前的底板破坏深度计算公式多针对特定底板结构。由于分岔煤层的地质特征复杂,上下煤层间的相对倾角及煤层间距的变化特性导致其底板结构与已有研究情形存在显著差异,难以直接套用现有公式进行底板破坏深度计算。针对上述问题,以霍洛...
目前的底板破坏深度计算公式多针对特定底板结构。由于分岔煤层的地质特征复杂,上下煤层间的相对倾角及煤层间距的变化特性导致其底板结构与已有研究情形存在显著差异,难以直接套用现有公式进行底板破坏深度计算。针对上述问题,以霍洛湾煤矿3−1分岔煤层为工程背景,基于单一岩层塑性滑移线场理论,得到近距离分岔煤层3种破坏情况下的最大破坏深度理论解,采用数值模拟得到开采过程中底板塑性区演化规律及破坏深度,采用压水试验实测工作面底板破坏深度。理论分析结果表明:塑性滑移线旋转中心位置因底板岩性差异而变化,致使底板破坏深度先陡增后渐降,计算得到底板破坏深度为13.30~17.62 m。数值模拟结果表明:底板以剪切破坏形式为主,破坏范围由泥岩层逐渐向3−1下煤层及砂质泥岩层发育,底板煤岩结构变动导致破坏深度在12.36~16.53 m间变化,与理论分析呈现同样趋势。现场实测结果表明:工作面回采前后底板钻孔的注水漏失量出现显著变化,底板岩层裂隙发育充分,破坏深度为13.52~17.20 m。根据3−1上煤层底板破坏情况对3−1下煤层顶板进行分类并提出顶板预控对策,以保证煤层安全开采。现场实测结果验证了分岔煤层底板塑性滑移线场的实用性。
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关键词
近距离分岔煤层
底板破坏深度
单一岩层
塑性滑移线场
压水试验
顶板稳定性
钻孔注水漏失量
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职称材料
题名
多层结构底板破坏深度精确预测与Matlab实现
1
作者
李昂
王伟东
牟谦
王峰
马政和
赵磊
黄刚
周永根
田胜祺
机构
西安科技大学建筑与土木工程学院
中煤科工集团重庆研究院有限公司
陕西陕煤澄合矿业有限公司
陕西陕煤澄合矿业有限公司董家河煤矿分公司
神华新街能源有限责任公司
出处
《煤炭科学技术》
北大核心
2025年第S1期261-274,共14页
基金
陕西省自然科学基础研究计划重点资助项目(2020JZ-52)
国家自然科学基金面上资助项目(51874229)。
文摘
矿井煤岩层开采工作面底板扰动会诱发底板隔水岩层上部受到破坏,底板破坏深度计算是科学确定底板破坏深度的基本前提。以往采用单一岩层底板塑性滑移线场理论计算往往与实际偏差较大,原因在于底板破坏范围内其结构主要由多层结构组成。首先构建多层结构底板塑性滑移线场力学模型,推导出多工况下底板破坏深度解析解,并优化出5种计算多层结构底板破坏深度计算工况;其次分析多层结构底板破坏深度人工计算方法的不足及误差原因;提出了计算多层结构底板破坏深度逻辑流程,借助Matlab语言开发了多层结构底板破坏深度计算系统,并结合实际工况分析该系统的可靠性和稳定性。结果表明:①多层结构底板破坏深度计算过程中多数工况需多次利用泰勒展开式和一元四次方程求解,人工计算过程冗长繁杂,极易导致计算结果出现偏差;②通过手算和机算(Matlab内置函数)对比计算同一工况下相同参数时底板最大破坏深度,可知随底板层数增多,人工求解过程中因泰勒展开式的多次运用导致底板破坏深度计算结果累积误差增大,而Matlab编程求解过程中避免泰勒式应用,其结果更符合现场实际需求;③软件主界面包含层数、层厚、力学参数及输入框、计算按钮等功能,可快速智能判别工况,计算出底板最大破坏深度及开采面至底板最大破坏深度水平距离;④将平煤某矿相关岩性力学参数代入该软件求解,通过对比分析5层结构底板最大破坏深度理论值、拟合值、实测值及软件值可知,理论值与实测结果偏差0.57 m,软件值与实测值相差0.14 m,多层计算结果下软件计算更符合实际需求,可为底板水害防治及安全开采提供可靠的技术参数。
关键词
多层结构底板
破坏深度
塑性滑移线场
Matlab内置函数
计算软件
Keywords
multi-layer structural floor
depth of failure
plastic slip line field
Matlab built-infunction
calculation software
分类号
TD32 [矿业工程—矿井建设]
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职称材料
题名
近距离分岔煤层底板破坏深度及规律研究
2
作者
梁冰
陈昕涛
机构
辽宁工程技术大学力学与工程学院
辽宁工程技术大学矿业学院
出处
《工矿自动化》
北大核心
2025年第6期34-43,104,共11页
基金
国家自然科学基金项目面上项目(5247044130)
国家自然科学基金青年基金项目(52304029)。
文摘
目前的底板破坏深度计算公式多针对特定底板结构。由于分岔煤层的地质特征复杂,上下煤层间的相对倾角及煤层间距的变化特性导致其底板结构与已有研究情形存在显著差异,难以直接套用现有公式进行底板破坏深度计算。针对上述问题,以霍洛湾煤矿3−1分岔煤层为工程背景,基于单一岩层塑性滑移线场理论,得到近距离分岔煤层3种破坏情况下的最大破坏深度理论解,采用数值模拟得到开采过程中底板塑性区演化规律及破坏深度,采用压水试验实测工作面底板破坏深度。理论分析结果表明:塑性滑移线旋转中心位置因底板岩性差异而变化,致使底板破坏深度先陡增后渐降,计算得到底板破坏深度为13.30~17.62 m。数值模拟结果表明:底板以剪切破坏形式为主,破坏范围由泥岩层逐渐向3−1下煤层及砂质泥岩层发育,底板煤岩结构变动导致破坏深度在12.36~16.53 m间变化,与理论分析呈现同样趋势。现场实测结果表明:工作面回采前后底板钻孔的注水漏失量出现显著变化,底板岩层裂隙发育充分,破坏深度为13.52~17.20 m。根据3−1上煤层底板破坏情况对3−1下煤层顶板进行分类并提出顶板预控对策,以保证煤层安全开采。现场实测结果验证了分岔煤层底板塑性滑移线场的实用性。
关键词
近距离分岔煤层
底板破坏深度
单一岩层
塑性滑移线场
压水试验
顶板稳定性
钻孔注水漏失量
Keywords
closely spaced bifurcated coal seam
floor failure depth
plastic slip line field in a single rock layer
water injection test
roof stability
borehole water loss volume
分类号
TD32 [矿业工程—矿井建设]
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职称材料
题名
作者
出处
发文年
被引量
操作
1
多层结构底板破坏深度精确预测与Matlab实现
李昂
王伟东
牟谦
王峰
马政和
赵磊
黄刚
周永根
田胜祺
《煤炭科学技术》
北大核心
2025
0
在线阅读
下载PDF
职称材料
2
近距离分岔煤层底板破坏深度及规律研究
梁冰
陈昕涛
《工矿自动化》
北大核心
2025
0
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职称材料
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