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巨厚煤层分层开采覆岩导水裂隙带高度演化及其预测研究
被引量：
2
1
作者
孟海伦
程香港
乔伟
《工矿自动化》
CSCD
北大核心
2024年第12期67-75,共9页
目前导水裂隙带发育高度的研究大多针对的是单一煤层开采导水裂隙带高度,而对于巨厚煤层开采覆岩导水裂隙带发育高度预测研究较少。基于新疆侏罗系煤田巨厚煤层地质条件,选取新疆准南煤田硫磺沟煤矿(9−15)08典型工作面参数,通过数值模...
目前导水裂隙带发育高度的研究大多针对的是单一煤层开采导水裂隙带高度,而对于巨厚煤层开采覆岩导水裂隙带发育高度预测研究较少。基于新疆侏罗系煤田巨厚煤层地质条件,选取新疆准南煤田硫磺沟煤矿(9−15)08典型工作面参数,通过数值模拟和分形几何理论分析,定量评价巨厚煤层在综放分层开采条件下覆岩裂隙场的发育特征和演化规律,并构建了基于粒子群优化支持向量机回归(PSO−SVR)的巨厚煤层分层开采导水裂隙带高度预测模型。研究结果表明:①巨厚煤层分层开采时,老顶范围内坚硬岩层和亚关键层呈铰接结构,整体上覆岩变形破坏呈拱式结构。②受采动影响,顶板覆岩破断垮落,横向裂隙不断发育生成,且垂向裂隙向上发育,导水裂隙带持续上升,分形维数快速上升。而随着工作面的持续推进,上覆岩层裂隙中横向裂隙被上覆岩层压实,裂隙开度降低,分形维数逐渐降低。③分层开采时裂隙分形维数总体呈现为升维、降维、稳定和波动4个阶段。④选用平均绝对误差(MAE)、平均偏差(MBE)和相关指数R2等指标对PSO−SVR模型进行了评估,其相关指数R^(2)>0.90,MAE<6.5 m,−0.5 m<MBE<0.5 m,表明建立的PSO−SVR模型能够用于分层综放开采导水裂隙带高度预测。⑤将9−15(08)工作面数据代入PSO−SVR模型中,预测值与实测值绝对误差为12.52 m,相对误差为4.86%,表明PSO−SVR能够有效、准确地进行巨厚煤层开采导水裂隙带高度预测。
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关键词
巨厚煤层
导水裂隙带高度
分层开采
分形维数
覆岩裂隙演化
粒子群优化支持向量机回归
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职称材料
巨厚煤层分层开采覆岩“两带”发育探测及破断特征
被引量：
1
2
作者
张鑫
陈优阔
+6 位作者
孟海伦
覃启发
程香港
黄荣杰
董海瑞
孙文斌
乔伟
《煤田地质与勘探》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2024年第12期106-117,共12页
【目的】我国新疆准南煤田煤炭资源丰富,矿井水害严重制约着该区域煤炭安全高效生产。顶板导水裂隙是工作面回采产生的主要导水通道,进行巨厚煤层分层开采条件下顶板导水裂隙发育规律研究尤为关键。【方法】以新疆硫磺沟煤矿(9-15)08工...
【目的】我国新疆准南煤田煤炭资源丰富,矿井水害严重制约着该区域煤炭安全高效生产。顶板导水裂隙是工作面回采产生的主要导水通道,进行巨厚煤层分层开采条件下顶板导水裂隙发育规律研究尤为关键。【方法】以新疆硫磺沟煤矿(9-15)08工作面为研究区,通过地面探查孔、钻孔电窥视等方法,实测不同开采条件下覆岩“两带”发育特征,通过数值模拟,分析多煤层下行式开采导水裂隙带发育规律,分析巨厚煤层分层开采覆岩运移及破断特征,探究覆岩破断结构模式。【结果和结论】结果表明:巨厚煤层分层开采对导水裂隙带的发育有一定抑制作用,由于分层数量增加,覆岩破坏程度逐渐加剧,导致其力学性质降低且裂隙增多,表现出“软弱”层特性,进而抑制导水裂隙带向上发育。此外,巨厚煤层分层开采时覆岩破断结构总体上呈“宏观-大-小”结构,其中,在采动影响范围内,宏观上呈压力拱结构。而由于高、低位岩层岩体垮落和铰接作用,使得高位覆岩呈现高位梁式大结构,而低位岩体受分层叠加开采的影响,垮落带内岩体铰接点的连线整体宏观呈连续的“M”形,呈“M”形铰接小结构。研究结果可为巨厚煤层采场事故形成机制、灾害防控提供理论依据和指导。
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关键词
巨厚煤层
分层开采
导水裂隙带
破断结构
新疆准南煤田
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职称材料
题名
巨厚煤层分层开采覆岩导水裂隙带高度演化及其预测研究
被引量：
2
1
作者
孟海伦
程香港
乔伟
机构
山东能源集团建工集团有限公司
中国矿业大学资源与地球科学学院
出处
《工矿自动化》
CSCD
北大核心
2024年第12期67-75,共9页
基金
国家自然科学基金资助项目(42472334)
深地国家科技重大专项青年科学家课题(2024ZD1004208)。
文摘
目前导水裂隙带发育高度的研究大多针对的是单一煤层开采导水裂隙带高度,而对于巨厚煤层开采覆岩导水裂隙带发育高度预测研究较少。基于新疆侏罗系煤田巨厚煤层地质条件,选取新疆准南煤田硫磺沟煤矿(9−15)08典型工作面参数,通过数值模拟和分形几何理论分析,定量评价巨厚煤层在综放分层开采条件下覆岩裂隙场的发育特征和演化规律,并构建了基于粒子群优化支持向量机回归(PSO−SVR)的巨厚煤层分层开采导水裂隙带高度预测模型。研究结果表明:①巨厚煤层分层开采时,老顶范围内坚硬岩层和亚关键层呈铰接结构,整体上覆岩变形破坏呈拱式结构。②受采动影响,顶板覆岩破断垮落,横向裂隙不断发育生成,且垂向裂隙向上发育,导水裂隙带持续上升,分形维数快速上升。而随着工作面的持续推进,上覆岩层裂隙中横向裂隙被上覆岩层压实,裂隙开度降低,分形维数逐渐降低。③分层开采时裂隙分形维数总体呈现为升维、降维、稳定和波动4个阶段。④选用平均绝对误差(MAE)、平均偏差(MBE)和相关指数R2等指标对PSO−SVR模型进行了评估,其相关指数R^(2)>0.90,MAE<6.5 m,−0.5 m<MBE<0.5 m,表明建立的PSO−SVR模型能够用于分层综放开采导水裂隙带高度预测。⑤将9−15(08)工作面数据代入PSO−SVR模型中,预测值与实测值绝对误差为12.52 m,相对误差为4.86%,表明PSO−SVR能够有效、准确地进行巨厚煤层开采导水裂隙带高度预测。
关键词
巨厚煤层
导水裂隙带高度
分层开采
分形维数
覆岩裂隙演化
粒子群优化支持向量机回归
Keywords
extremely thick coal seam
height of water-conducting fracture zone
layered mining
fractal dimension
overlying rock fracture evolution
particle swarm optimization support vector machine regression
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
巨厚煤层分层开采覆岩“两带”发育探测及破断特征
被引量：
1
2
作者
张鑫
陈优阔
孟海伦
覃启发
程香港
黄荣杰
董海瑞
孙文斌
乔伟
机构
山东
能源
集团
南美
有限公司
山东能源集团建工集团有限公司
中国矿业大学资源与地球科学学院
北京探创资源科技股份
有限公司
出处
《煤田地质与勘探》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2024年第12期106-117,共12页
基金
国家自然科学基金项目(42472334)
深地国家科技重大专项青年科学家课题(2024ZD1004208)
+1 种基金
江苏高校优势学科建设工程项目
国家留学基金项目(202206420039)。
文摘
【目的】我国新疆准南煤田煤炭资源丰富,矿井水害严重制约着该区域煤炭安全高效生产。顶板导水裂隙是工作面回采产生的主要导水通道,进行巨厚煤层分层开采条件下顶板导水裂隙发育规律研究尤为关键。【方法】以新疆硫磺沟煤矿(9-15)08工作面为研究区,通过地面探查孔、钻孔电窥视等方法,实测不同开采条件下覆岩“两带”发育特征,通过数值模拟,分析多煤层下行式开采导水裂隙带发育规律,分析巨厚煤层分层开采覆岩运移及破断特征,探究覆岩破断结构模式。【结果和结论】结果表明:巨厚煤层分层开采对导水裂隙带的发育有一定抑制作用,由于分层数量增加,覆岩破坏程度逐渐加剧,导致其力学性质降低且裂隙增多,表现出“软弱”层特性,进而抑制导水裂隙带向上发育。此外,巨厚煤层分层开采时覆岩破断结构总体上呈“宏观-大-小”结构,其中,在采动影响范围内,宏观上呈压力拱结构。而由于高、低位岩层岩体垮落和铰接作用,使得高位覆岩呈现高位梁式大结构,而低位岩体受分层叠加开采的影响,垮落带内岩体铰接点的连线整体宏观呈连续的“M”形,呈“M”形铰接小结构。研究结果可为巨厚煤层采场事故形成机制、灾害防控提供理论依据和指导。
关键词
巨厚煤层
分层开采
导水裂隙带
破断结构
新疆准南煤田
Keywords
extremely thick coal seam
layered mining
hydraulically conductive fracture zone
fracture structure
Zhunnan Coalfield in Xinjiang
分类号
TD325 [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
巨厚煤层分层开采覆岩导水裂隙带高度演化及其预测研究
孟海伦
程香港
乔伟
《工矿自动化》
CSCD
北大核心
2024
2
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职称材料
2
巨厚煤层分层开采覆岩“两带”发育探测及破断特征
张鑫
陈优阔
孟海伦
覃启发
程香港
黄荣杰
董海瑞
孙文斌
乔伟
《煤田地质与勘探》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2024
1
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职称材料
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