未确知数学在煤层顶底板稳定性分析中的研究

由于利用传统的实验方法,某些数据不能全面、准确地反映事物的本质,提出了不确定性信息处理方法,它在未确知信息理论和未确知有理数概念的基础上,利用求解未确知期望的方法解决实际问题.笔者通过该方法对煤层顶底板岩层的稳定性进行分析和计算,结果表明,运用未确知有理数运算对解决大系统优化问题较传统方法更精确、更有效,计算结果合理.尤其地下工程其本身具有未确知性,加之受各种不确定因素影响,在处理该类问题时,运用处理不确定信息的未确知数学方法值得进一步探讨和使用.     

未确知均值分级方法及在回采巷道围岩分类中的应用

为将未确知数学理论应用到回采巷道围岩分类问题中,提出了未确知均值分级方法,建立回采巷道围岩分类的未确知均值分级模型.从巷道地压显现的特点及支护的难易程度两方面选取了6个主要影响因素,如巷道埋深、跨度、直接顶与煤层厚度的比值、围岩强度、围岩节理发育程度,松动圈大小作为判别指标,利用30组巷道围岩实测数据建立回采巷道围岩分类的未确知均值分级分析模型.应用该模型对平顶山矿区4条回采巷道围岩进行了分类预测.结果表明,预测类别与实际类别相吻合,这说明用该模型研究巷道围岩类别具有良好的实用性和有效性.该方法可为回采巷道围岩的分类提供一种新思路.     

基于未确知数学的网络安全风险评估模型

结合网络安全评价中存在诸多不确定因素的特点,提出一种基于未确知数学理论的网络安全综合评价新方法。分析了网络安全风险的因素,建立了网络安全风险评价因素的指标体系和评价等级空间。在分析网络安全风险因素的基础上,建立了网络安全风险评价因素的指标体系和评价等级空间,将未确知数学的方法运用于网络安全风险的综合评估中,在未确知测度理论的基础上,定义了未确知测度期望、未确知评价等级二值效应量值、综合评价的未确知测度向量、未确知等级二值效应期望和二值效应方差等新的未确知数学概念。在新的未确知概念的基础上,建立了网络安全风险综合评估的未确知数学模型。并用实例对该模型进行了应用,评价结果用一个未确知有理数来表示更符合实际。实例表明该方法计算简单科学有效,为网络安全综合评价提供了一种新途径。     

煤层突出危险性预测的未确知测度方法研究

基于未确知测度理论建立煤层突出危险性预测方法,构造未确知测度模型,计算各评价指标的未确知测度值.根据熵理论计算各评价指标的权重,用置信度识别准则进行等级判定,得出预测结果.该方法适用于解决煤层突出危险性预测过程中诸多因素的不确定性问题,还能对其进行定量分析.实例证明,用未确知测度理论方法对煤层突出危险性进行预测,计算结果与实际情况吻合较好.     

基于多层次未确知测度-集对分析的岩质边坡稳定性分级体系

应用未确知测度理论、层次分析和集对分析建立岩质边坡稳定性分级评级体系。根据边坡稳定性影响因素分级评价标准划分单指标隶属度,计算各指标权重与综合测度评价向量;应用集对分析理论优化置信度评价过程,同时引入同异反确定不确定体系,通过集对分析关联系数和集对势分析定量地给出露天岩质边坡稳定性分级。以实际露天边坡为例进行稳定性评价,并与未确知测度理论和层次-可拓模型进行比较。研究结果表明:评价结果满足工程要求,与实际情况相符;多层次未确知测度-集对分析综合评价体系能综合、客观地对岩质边坡稳定性进行分级。     

采用AHP-可拓学的地下工程围岩稳定性预测模型

为解决地下工程围岩稳定性评价问题,综合运用AHP和可拓学理论,建立多层次多指标的地下工程围岩稳定性综合评价模型,得出安全等级标准及指标量值.运用AHP确定指标的权重系数,并依据可拓学理论构造经典物元、节域物元和关联函数,建立地下工程围岩的AHP-可拓学预测模型,依据特征值逐一确定30个待识别物元稳定性级别.计算结果表明,理论上适宜依据工程围岩稳定性的各层次指标的权重值和级别特征值,作为评价安全等级标准,对来自同一工程的样本稳定性识别较好,与突变级数法及逼近理想解排序法结果相吻合,该方法可用于地下工程围岩稳定性识别.     

地下工程围岩稳定性评价的熵权系数法

针对地下工程围岩稳定性评价问题,综合考虑影响围岩稳定性的主要因素,提出围岩稳定性综合评价的熵权系数方法,并建立基于熵权系数法的围岩稳定性综合评价模型.基于该模型,对工程实例进行熵权系数法综合评价,得到与可拓学方法和模糊模式识别直接法基本一致的评价结果.结果表明,基于熵权系数法基本原理的围岩稳定性综合评价模型,可以应用于地下工程围岩稳定性的评价,且评价结果可靠、合理.     

基于未确知测度的矿产预测评价方法

 分析了矿产定量化预测与未确知评价的意义,针对矿产定量化预测与未确知评价存在不确定的特点,将未确知测度理论引入矿产定量化预测与未确知评价中,提出了基于未确知测度理论的矿产定量化预测与未确知综合评价模型。从实际地质条件出发,考虑影响成矿有利度的7 项因素,根据实测数据建立各影响因素的未确知测度函数。该模型针对矿产定量化预测与未确知评价中的诸多不确定影响因素,根据实际情况,分别对其进行定性、定量分析,并利用信息熵理论确定了各指标权重,依照置信度识别准则对成矿有利度进行了等级判定,并对其进行了排序。将该方法应用于青海虎头崖矿田3 个矿带的成矿有利度评价。研究结果表明,该方法科学合理,意义明确,为今后矿产定量化预测与未确知评价提供了一定的借鉴意义。     

地下围岩泊松比确定方法的探讨

在文[1]工作的基础上,本文进一步探讨了地下工程围岩应力分析中围岩泊松比μ对有限元计算精度的影响.在此基础上,笔者应用数理统计的理论提出了确定围岩泊松比的工程方法,供地下工程结构设计工作者参考.     

地下工程围岩稳定性分类的突变级数法研究

提出基于突变级数理论的地下工程围岩稳定性分类的评价方法.根据突变级数理论,对影响地下工程围岩稳定性的因素(包括岩石质量指标、岩石单轴饱和抗压强度、完整性系数、结构面强度系数和地下水渗水量)进行多层次分解,对数据进行归一化处理,结合突变理论与模糊数学理论,进行综合量化运算,得到最后的评价类别.利用广州抽水蓄能电站一期工程的12个实测数据和插值法得到的18个学习样本,建立地下工程围岩稳定性分级的突变级数模型,并用于电站二期工程22处围岩的稳定性分类中.研究结果表明,突变级数法的判别结果比较符合实际,并与人工神经网络法、支持向量机法判别结果较一致,为地下工程围岩稳定性分类提供了一种新方法.     

大台井"川法"支护系统稳定性分析

针对薄煤层开采支护系统的稳定性问题，通过理论计算分析在冲击载荷作用下俯伪斜走向分段密集采煤法（简称“川法”）支护系统的稳定性。探讨相关参数如支柱的密集程度、垫层的厚度与弹性、煤层的倾角与厚度，特别是顶板冒落岩块的大小与冒落位置，对支护系统稳定性的影响。此采煤法支护系统的稳定性主要取决于密集柱与顶底板间的最大静摩擦力。当因顶板冒落岩块冲击而产生的摩擦力大于密集柱与顶板间的最大静摩擦力时，支护系统将会因稳定性不足而被冲垮。俯伪斜走向分段密集采煤法适合于薄煤层，2m以上的煤层已不适合于此种支护系统。     

基于3DEC离散元的煤层井壁稳定性

为了准确了解煤岩井壁稳定性及坍塌规律,基于3DEC离散元软件,完成了对煤层井壁稳定的仿真模拟分析,验证了3DEC离散元软件应用于煤岩井壁稳定研究的可行性和相对于弹性力学连续性介质理论的优越性。考虑到简化计算和边界效应,物理模型采用内外双重建模;为更好地反映煤岩井周割理情况,内层模型采用离散型裂隙网络(discrete fracture network,DFN)技术。通过与不考虑割理面的弹性力学连续介质模型对比,验证了割理发育对煤岩井壁稳定的影响;通过位移云图来评价煤岩直井和水平井的井壁稳定性和垮塌掉落情况,且三维模型直观地展示了井壁失稳过程;完成了有效液柱压力、割理和井眼走向对煤岩井壁稳定的影响分析,得出结论:随着有效液柱压力的增大,井壁稳定性越来越强;割理尺寸、密度和产状的情况对井壁稳定仿真模拟影响巨大,模拟前应充分统计割理分布情况;在所设条件下,沿最大水平主地应力方向的水平井较直井更加稳定。     

破碎性煤层段钻井液安全密度窗口的确定与应用

破碎性煤层段钻进过程中井壁坍塌、掉块严重,常规模型计算所得的坍塌压力当量密度难以较好地支撑煤层段井壁。依据破碎性煤岩的特征,系统分析了破碎性煤层段井壁失稳的机理,重新界定了破碎性煤层段的钻井液安全密度窗口。计算结果表明进入破碎性煤层段后钻井液安全密度窗口明显变窄。利用该模型对D2井三开破碎性煤层段的钻井液安全密度窗口进行了预测,理论计算结果和实钻情况基本吻合,验证了模型的合理性。研究成果对类似井段的井壁稳定性研究有借鉴意义。     

基于Matlab曲线拟合的两带高度计算公式优化

 为了能够更准确地计算出煤矿开采中上覆岩层两带高度,针对《建筑物、水体、铁路及主要井巷煤柱留设与压煤开采规程》中给出的垮落带和裂隙带高度计算公式计算范围较宽的问题,采用Matlab进行曲线拟合,建立了以上覆岩层强度和采厚为变量的量化计算公式,确定了其函数关系,使得计算范围的准确度提高,计算结果更可靠。本研究为单一长壁式全部垮落法开采两带高度的计算提供了更为准确的理论公式,有一定的理论意义和实用价值。     

浅谈阜新煤田东梁区辉绿岩活动对煤层气含量的影响

东梁区岩浆岩为第三纪喜山期产物,岩性为辉绿岩,呈高角度岩墙侵入。共组合25条辉绿岩墙,其中20条分布在煤层可采范围内。辉绿岩体以多种形式侵入到煤、岩层中,由于辉绿岩的侵入,引起局部煤层的热变质,受辉绿岩侵入体的烘烤作用,煤的变质程度增加,煤阶增高,煤层气含量增加。辉绿岩侵入体的烘烤作用使煤的煤层气最大吸附量增加,但煤变成天然焦后,储层煤层气含量降至很低甚至不含煤层气。     

埋深对巷道围岩稳定性影响研究

根据南山煤矿2号煤的地质力学条件,通过围岩稳定性分类给出锚固参数。应用数值模拟和工程实践等方法,系统研究了埋深对巷道塑性区、应力分布及位移分布的影响规律。研究结果表明,围岩稳定性分析时应该考虑巷道的埋深效应。研究结果有利于了解巷道围岩内部应力与位移的发展规律,为选择巷道锚固方案和优化锚固设计参数提供了依据,可为类似条件矿井的支护提供理论依据与应用性指导。     

地铁线路穿越急倾斜煤层采空塌陷区相似模型试验

地铁线路穿越煤矿采空塌陷区问题为中国首例,因此进行急倾斜煤层开采岩移基本规律和地铁荷载作用下塌陷区及侧壁围岩稳定性研究具有重要意义。运用相似模型试验方法,模拟开采两组急倾斜特厚煤层,并用数码相机记录开采及加载过程中岩层破断及移动形态。试验反映了急倾斜煤层开采中垮落带形态、裂隙带形成与发展和地表移动特征等共性;此外,分别以顶底板移动角、边界角,表土层移动角、边界角参数计算煤层开采覆岩破坏边界范围,并以此划分不稳定区、基本稳定区和稳定区;考虑地铁及建筑荷载下,塌陷区破断岩体有闭合压实现象,地表最大下沉量为4~5 cm,顶板侧壁不稳定围岩最大离层量2 cm。所得结果对指导现场地铁线路穿越煤层采空塌陷区具有一定的参考意义。     

煤层巷道预排瓦斯带的流固耦合效应数值模拟

针对在研究本煤层瓦斯涌出规律时,没有准确方法确定煤层巷道预排瓦斯带宽度的问题,基于瓦斯渗流和煤岩变形理论,建立含瓦斯煤岩体瓦斯渗流方程和煤岩巷道变形场方程,确立了煤层巷道预排瓦斯带流固耦合数学模型,以沁水煤田综掘煤层巷道作为实例进行数值模拟计算,研究得出含瓦斯煤岩巷道损伤的时空演化规律.提出基于示踪原理的实测煤层巷道预排瓦斯带宽度的方法,实测考察与数值计算结果具有一致性.研究提出的方法能够解决煤矿工作面瓦斯涌出量预测精度问题.     

缓倾斜煤层群上行开采的研究

本文在相似材料模拟实验,有限元计算和生产实践基础上,研究了缓倾斜煤层群上行开采岩层运动发展规律和支承压力分布规律,通过分析和比较得出:上行开采的岩层运动特征和支承压力分布特征对采场围岩的平衡和稳定、顶板管理和控制、巷道布置和维护、支架——围岩关系、工作面和巷道保护都极为有利;是一种既安全又经济的开采方法。