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基于A-Star算法的深部煤层开采含断层底板突水路径智能识别研究
1
作者
孙文斌
孙志辉
+1 位作者
刘红强
褚怡心
《采矿与岩层控制工程学报》
北大核心
2025年第3期101-114,共14页
为更精准预测深部煤层开采条件下底板突水风险,采用理论分析、相似材料等研究方法,针对深部煤层开采过程中底板突水路径的智能识别问题开展系统研究。研究结果表明:基于工作面开采过程中的水压-应力监测数据,绘制了底板突水预测图;依据...
为更精准预测深部煤层开采条件下底板突水风险,采用理论分析、相似材料等研究方法,针对深部煤层开采过程中底板突水路径的智能识别问题开展系统研究。研究结果表明:基于工作面开采过程中的水压-应力监测数据,绘制了底板突水预测图;依据各监测节点的水压与应力数据,量化计算了各节点位置的突水概率指数,得出其数值越大突水风险越高;将突水概率指数空间分布作为约束条件,运用A-Star路径规划算法实现了导水裂隙空间路径的有效识别,在此研究基础上,开发出突水路径智能识别系统。最后,通过相似材料模拟试验进行了证实,所提方法规划的路径特征与模型实际导水裂隙演化轨迹高度吻合,且与电法监测结果高度一致,验证了A-Star算法在突水路径识别中的有效性。研究成果为深部开采条件下底板突水灾害的实时监测预警与智慧矿山安全保障提供了新的技术途径,具有明确的应用价值和工程参考意义。
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关键词
防治水
A-STAR算法
底板突水
综合权重
突水概率指数
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职称材料
气煤叠置区高强度开采浅埋管道破坏时序规律研究
被引量：
3
2
作者
任建东
赵毅鑫
+2 位作者
孙中博
LIU Shimin
王文
《煤炭科学技术》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2023年第S02期152-164,共13页
鄂尔多斯气煤叠置区工作面的高强度回采极易导致地表浅埋油气管线变形失效,明确工作面推进过程中管道破坏的时序规律,对集输管线的精准维护和参数优化具有重要意义。首先,通过理论分析提出了体积应变的理论算法。其次,通过体积应变极限...
鄂尔多斯气煤叠置区工作面的高强度回采极易导致地表浅埋油气管线变形失效,明确工作面推进过程中管道破坏的时序规律,对集输管线的精准维护和参数优化具有重要意义。首先,通过理论分析提出了体积应变的理论算法。其次,通过体积应变极限分别构建了管道局部拉伸和压缩状态下失效破坏判别的新方法。然后,通过数值模拟分析了管道轴向和环向的变形和体积应变,明确了埋地管道破坏的时序规律。同时,将数值结果与监测数据和理论结果进行对比分析,验证了试验结果的合理性和准确性。结果表明:以直径为508 mm的输气管道为例,拉伸和压缩状态下油气管道的体积应变极限分别为0.42%、-0.31%。工作面向管道靠近过程中管道的变形量总小于覆岩,二者为非协同变形,且工作面距管道越近非协同变形程度越大。在轴线方向上,管道的变形曲线均呈现漏斗状。管道的椭圆度随着管道与工作面间距离的缩小而逐渐减小,且二者间数学关系可用指数函数表达。管道拐点至端部体积应变大于零、拐点之间小于零,整体的体积应变关于沉陷中心位置左右对称。管道底部和顶部的体积应变分布并不对称,且同一轴向位置处顶部的体积应变绝对值总大于底部。管道顶底部破坏轮廓分别呈现“∩”和“∪”,同一轴向位置上的破坏轮廓呈现“S”。管道轴向易破坏的位置及形式:顶部中心压缩破坏、顶部两端拉伸破坏。采煤工作面逐渐靠近管道过程中,管道中心至拐点、端部至拐点均从先到后依次破坏,且中心位置破坏早于两端、顶部的破坏早于底部。与此同时,管道在环向上的破坏由270°向180°偏转,其中330°~150°是最易发生破坏的方位;最小变形由120°向0°偏转。最后,通过地表沉降量、管道的变形量、椭圆度、剪应力等指标验证了结果的可靠性。研究结果进一步明确了埋地管道破坏的方位和时序,有利于管输工程的精准维护和高效施工,为促进油-气-煤资源的协调开采提供借鉴。
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关键词
高强度开采
气煤叠置区
浅埋管道
破坏方位
体积应变极限
时序规律
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职称材料
题名
基于A-Star算法的深部煤层开采含断层底板突水路径智能识别研究
1
作者
孙文斌
孙志辉
刘红强
褚怡心
机构
山东科技
大学
能源与
矿业
工程
学院
宾夕法尼亚州立大学能源与矿产工程系
出处
《采矿与岩层控制工程学报》
北大核心
2025年第3期101-114,共14页
基金
国家自然科学基金资助项目(52274131)
泰山学者工程专项经费资助项目(tsqn202211152)
煤炭资源高效开采与洁净利用国家重点实验室开放基金资助项目(2021-CMCU-KF017)。
文摘
为更精准预测深部煤层开采条件下底板突水风险,采用理论分析、相似材料等研究方法,针对深部煤层开采过程中底板突水路径的智能识别问题开展系统研究。研究结果表明:基于工作面开采过程中的水压-应力监测数据,绘制了底板突水预测图;依据各监测节点的水压与应力数据,量化计算了各节点位置的突水概率指数,得出其数值越大突水风险越高;将突水概率指数空间分布作为约束条件,运用A-Star路径规划算法实现了导水裂隙空间路径的有效识别,在此研究基础上,开发出突水路径智能识别系统。最后,通过相似材料模拟试验进行了证实,所提方法规划的路径特征与模型实际导水裂隙演化轨迹高度吻合,且与电法监测结果高度一致,验证了A-Star算法在突水路径识别中的有效性。研究成果为深部开采条件下底板突水灾害的实时监测预警与智慧矿山安全保障提供了新的技术途径,具有明确的应用价值和工程参考意义。
关键词
防治水
A-STAR算法
底板突水
综合权重
突水概率指数
Keywords
water control
A-Star algorithm
floor water inrush
comprehensive weight
probability index of water inrush
分类号
TD745 [矿业工程—矿井通风与安全]
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职称材料
题名
气煤叠置区高强度开采浅埋管道破坏时序规律研究
被引量：
3
2
作者
任建东
赵毅鑫
孙中博
LIU Shimin
王文
机构
中国矿业
大学
(北京)共伴生
能源
精准开采北京市重点实验室
中国矿业
大学
(北京)
能源与
矿业学院
宾夕法尼亚州立大学能源与矿产工程系
河南理工
大学
能源
科学与
工程
学院
出处
《煤炭科学技术》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2023年第S02期152-164,共13页
基金
国家自然科学基金资助项目(51874312)
山东省重大科技创新工程资助项目(2019SDZY01)
文摘
鄂尔多斯气煤叠置区工作面的高强度回采极易导致地表浅埋油气管线变形失效,明确工作面推进过程中管道破坏的时序规律,对集输管线的精准维护和参数优化具有重要意义。首先,通过理论分析提出了体积应变的理论算法。其次,通过体积应变极限分别构建了管道局部拉伸和压缩状态下失效破坏判别的新方法。然后,通过数值模拟分析了管道轴向和环向的变形和体积应变,明确了埋地管道破坏的时序规律。同时,将数值结果与监测数据和理论结果进行对比分析,验证了试验结果的合理性和准确性。结果表明:以直径为508 mm的输气管道为例,拉伸和压缩状态下油气管道的体积应变极限分别为0.42%、-0.31%。工作面向管道靠近过程中管道的变形量总小于覆岩,二者为非协同变形,且工作面距管道越近非协同变形程度越大。在轴线方向上,管道的变形曲线均呈现漏斗状。管道的椭圆度随着管道与工作面间距离的缩小而逐渐减小,且二者间数学关系可用指数函数表达。管道拐点至端部体积应变大于零、拐点之间小于零,整体的体积应变关于沉陷中心位置左右对称。管道底部和顶部的体积应变分布并不对称,且同一轴向位置处顶部的体积应变绝对值总大于底部。管道顶底部破坏轮廓分别呈现“∩”和“∪”,同一轴向位置上的破坏轮廓呈现“S”。管道轴向易破坏的位置及形式:顶部中心压缩破坏、顶部两端拉伸破坏。采煤工作面逐渐靠近管道过程中,管道中心至拐点、端部至拐点均从先到后依次破坏,且中心位置破坏早于两端、顶部的破坏早于底部。与此同时,管道在环向上的破坏由270°向180°偏转,其中330°~150°是最易发生破坏的方位;最小变形由120°向0°偏转。最后,通过地表沉降量、管道的变形量、椭圆度、剪应力等指标验证了结果的可靠性。研究结果进一步明确了埋地管道破坏的方位和时序,有利于管输工程的精准维护和高效施工,为促进油-气-煤资源的协调开采提供借鉴。
关键词
高强度开采
气煤叠置区
浅埋管道
破坏方位
体积应变极限
时序规律
Keywords
high-intensity coal mining
gas-coal overlapping area
shallow buried pipeline
failure orientation
volume strain limit
time series rule
分类号
TD713 [矿业工程—矿井通风与安全]
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职称材料
题名
作者
出处
发文年
被引量
操作
1
基于A-Star算法的深部煤层开采含断层底板突水路径智能识别研究
孙文斌
孙志辉
刘红强
褚怡心
《采矿与岩层控制工程学报》
北大核心
2025
0
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职称材料
2
气煤叠置区高强度开采浅埋管道破坏时序规律研究
任建东
赵毅鑫
孙中博
LIU Shimin
王文
《煤炭科学技术》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2023
3
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职称材料
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