建筑物下工作面部分矸石充填开采充填高度的确定

常村王庄煤矿S5-12工作面部分位于村庄保护煤柱。为实现部分充填开采后的地表沉陷变形可视化,采用概率积分法、距离幂次反比法和矩形网格模型的等值线绘制方法建立了部分充填开采时的地表沉陷变形预测方法。通过建立的预测方法计算得到满足地表建筑物安全时的煤柱内可采厚度为3.5 m,应用等效采高计算模型反推出此时的矸石最小充填高度为4.03 m。     

大范围多工作面重复采动地表变形预测算法和系统开发

以概率积分法和距离幂次反比法为基础,开发了大范围多工作面重复采动地表变形预测算法,并以此算法为基础,应用C#语言开发了软件,实现了复杂开采条件下的地表变形快速智能预测。并将上述的算法和软件应用到某矿的双工作面开采后的地表变形预测,将预测值与实际值进行对比,得出下沉值、倾斜值、曲率值、水平移动值和水平变形值的绝对误差平均值分别为4.6 mm、0.070 mm/m、0.0038×10~(-3)/m、4.0 mm和0.098 mm/m。下沉值、倾斜值、曲率值、水平移动值和水平变形值的平方差分别为37.86、0.0097、0.000025、19.46和0.052。预测结果的精度满足实际生产需要。     

上覆不明采空区积水危险性判定技术研究

为确定胜利煤矿10#煤层上部采空区积水范围,保证煤层开采过程中避免受到水害威胁,运用板壳理论和关键层理论,建立胜利矿开采10#煤层采空区覆岩变形破坏的力学分析模型,结合经验公式法和数值模拟方法得出10#煤层各分区的最大导高和底板破裂的最大深度,通过上部采空区积水危险性判定准则,得出开采10#煤时将被上部6#煤层采空区积水影响,而不会受到2#煤层采空区积水的影响,为该矿防治水方案的提出和安全开采具有理论指导意义和实际应用价值.     

基于概率积分法的重复采动地表变形GJ-CB预计算法

煤炭资源开采必然对地表产生影响,准确预计开采后地表变形程度是实现地表建筑物安全的重要举措.多学科多领域的结合对煤矿科学安全开采起到了很大的促进作用,以概率积分法为基础,应用距离幂次反比法对其进行改进,形成了一套完整的重复采动地表变形GJ-CB预计算法.并以GJ-CB预计算法为基础开发了《重复采动条件下地表变形叠加系统》,通过某矿的应用检验,得出将该系统和算法预计精度较高,结果可靠.     

拐点偏距影响因素的多元线性分析

基于实测数据,采用多元线性回归的方法深入研究了地质、采矿条件等对拐点偏距的影响,并建立了拐点偏距的回归计算模型.通过分析,得出影响拐点偏距的主要因素为覆岩抗压强度、采动程度、煤层倾角、采深和表土层厚度等.同时发现当覆岩中存在大于10 m坚硬岩层时模型计算误差较大.采用多元线性回归方法重新建立了无大于10 m坚硬岩层的时拐点偏距计算模型.该模型的拟合度、稳定性和精度都较高,能够满足地表移动变形预计的需要.     

基于多项式法的地表移动变形计算模型修正

针对基于概率积分法的地表移动变形值计算结果误差较大,评价煤层开采后上覆构筑物危险性存在安全风险的难题.依据地表下沉值与其它移动变形值之间的计算原理关系,结合煤层开采后地表移动变形计算结果和实测结果,该文提出了利用多项式法对计算模型进行修正的方法,构建基于概率积分法和多项式法相叠加的地表移动变形值计算模型.以某矿已采工作面地表下沉值实测数据为例,研究结果表明：计算模型修正后得到的地表下沉值与实测结果之间的误差范围仅为0.1～0.4 m,极大的减小了计算模型的误差范围.     

基于敏感度分析的导水裂隙带高度DM-L优化模型

导水裂隙带高度是矿井生产中影响安全生产的一个最重要的影响因素之一;另一方面,多元统计分析和敏感度分析在工程数据分析中应用广泛.以多年来我国矿井生产中实测的数据为基础,应用多元统计分析建立了导水裂隙带高度与采厚、采深和硬岩岩性比例系数的函数关系,用敏感度分析的方法确定了各个影响因素的敏感度,进而建立了DM-L优化模型.最后对模型进行了检验,结果显示模型精度较高.     

拉剪应力条件下煤样起裂、蠕变特性的数值模拟

为了掌握拉剪应力条件下煤样的起裂特征和蠕变特性,运用数值模拟软件FLAC3D,模拟巴西圆盘煤样的拉剪应力状态。通过分析煤样的塑性区分布、总应变、剪应变、剪切变形、剪切应力等参数,研究了煤样起裂状态,获得了不同应力水平下煤样的蠕变特征参数及蠕变云图。     

湍流脉动影响下巷道平均风速单点统计测量方法

巷道断面上各点风速不同,每点的瞬时风速又具有随机脉动性,准确获取一点的风速时均值并将其转换为断面的平均风速值是矿井通风领域中的一项技术难题。根据巷道湍流定常非均匀特征,建立了巷道断面上任一点时均风速u和断面平均风速V的统计测量模型,并对u与V之间的转换机制进行了理论和实验研究。理论研究表明,湍流充分发展的圆形巷道内,u与V之间呈非线性正相关,但在很宽的风速变化范围内,可近似为正比关系。实验结果表明,在井下常见风速范围内,湍流非充分发展的非圆巷道断面无量纲速度场结构近似恒定,u与V之间亦呈正比关系,比值k为常数,亦即无量纲速度场结构恒定时,系数k的大小和分布也是恒定的。k值与风速大小无关,仅取决于巷道的方向、断面形状、断面积以及支护方式等边界条件的变化。只要获得巷道断面k的分布以及任一点的时均风速u就可获得巷道断面的平均风速V。根据统计测量模型给出了恒定速度场结构下k值的首次标定准则,提出单点瞬时风速的时均化原则为时间平均尺度大于湍流各态遍历假设。新型智能传感器应提高数据采集频率以满足风速时均化要求。     

综放工作面回采巷道围岩变形阶段确定方法

为分析综放工作面前方巷道变形特征,以河林煤矿j7401综放工作面为研究对象,采用理论分析和现场实测方法进行深入研究。根据超前支承压力的分布曲线,定义了工作面前方巷道的3个变形阶段,分别为急速变形阶段、减速变形阶段和稳定变形阶段。急速变形阶段和减速变形阶段的分界点是超前支承压力和原岩应力的交点,减速变形阶段和稳定变形阶段的分界点是超前支承压力的峰值点。对j7401工作面开采过程中的超前支承压力和巷道变形分别进行观测,并采用最小二乘拟合方法分析整理观测数据。根据超前支承压力观测数据对巷道围岩变形阶段进行划分,急速变形阶段和减速变形阶段的分界点位于工作面前方8.1m,减速变形阶段和稳定变形阶段的分界点是工作面前方19.8m。根据巷道变形观测数据划分变形阶段,急速变形阶段和减速变形阶段的分界点位于工作面前方8.9m,减速变形阶段和稳定变形阶段的分界点是工作面前方20.1m。该划分方法的两个误差分别为0.8m和0.3m,证明根据超前支承压力划分巷道围岩变形阶段的方法可行,精度较高。