發(fā)布時間：2020-08-22 20:19

【摘要】：隨著煤層開采深度的增加,礦井災害問題愈發(fā)嚴重,尤其是底板突水問題,嚴重威脅煤礦安全生產。深部開采底板破壞規(guī)律的研究,特別是底板破壞深度,對認識及預防底板突水問題具有重要的意義。為此,本文運用理論分析、數(shù)值模擬、相似材料等手段研究了深部開采底板破壞規(guī)律,分析了底板應力、位移分布特征以及塑性區(qū)發(fā)育規(guī)律等,并基于Weka平臺,建立了深部開采底板破壞深度預測系統(tǒng),取得了如下的研究成果:(1)隨著工作面的推進,底板垂直應力和剪應力的峰值逐漸增大,工作面“見方”時,垂直應力和剪應力的峰值分別為76.8MPa和26.7MPa。底板破壞深度隨著工作面的推進而增大,工作面“見方”后破壞深度達到30m,隨著工作面繼續(xù)推進底板最大破壞深度不再增加且基本保持穩(wěn)定;底板巖體的變形量與到底板的法向距離成反比,距離底板越遠則底板變形量的值越小。(2)根據(jù)某礦的開采及地質條件,采用相似材料模擬實驗方法,模擬深部開采條件下煤層底板巖層的運動,分析得出,隨著底板巖層深度的增加,應力值是逐漸減小的,應力傳播具有滯后效應且隨著深度的增加滯后時間越長。(3)模擬研究了采深、工作面斜長、采厚、開采方法和斷層對底板破壞深度的影響。隨著煤層的采深、工作面斜長和采厚的增加,底板最大破壞深度逐漸增大;與垮落法開采相比,充填開采(充填率75%)底板破壞深度減少了 25%;斷層影響底板最大破壞深度,與無斷層的情況下相比,底板最大破壞深度增大了 33%。(4)收集整理全國煤礦底板破壞深度的地質資料,將采深、采厚、煤層傾角、有無斷層和底板抗破壞能力作為影響因素,通過Weka平臺對樣本進行學習訓練并對結果進行分析,得出最優(yōu)模型為人工神經網絡,基于Java計算機語言,創(chuàng)新研發(fā)了底板破壞深度預測系統(tǒng)并進行了應用,預測系統(tǒng)結果表明,Weka預測模型精度更高,更適用于煤層采深在110m～550m,煤層傾角0°～15°,工作面斜長30m～135m的開采條件下。
【學位授予單位】：山東科技大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：TD745
【圖文】：

有效的驗證，其主要內容：采場煤層底板也像采場上覆巖層一樣存在著三帶，逡逑由上到下分別為底板破壞帶、完整巖層帶、承壓水導高帶，下三帶理論示意圖逡逑如圖２．１所示。逡逑丨ｈ，丨＾／yU逡逑ｒ邐斷層帶逡逑１１邋ｈ２邋１邐保護帶邐／／ｙ逡逑圖２．１邋“下三帶”理論示意圖逡逑Ｆｉｇ．２．１邋Ｔｈｅ邋ｔｈｅｏｒｅｔｉｃａｌ邋ｓｃｈｅｍａｔｉｃ邋ｄｉａｇｒａｍｅ邋ｏｆ邋ｔｈｅ邋Ｍｄｏｗｎ邋ｔｈｒｅｅ邋ｚｏｎｅ＊＇邋ｔｈｅｏｒｙ逡逑第Ｉ帶：“采動底板破壞帶’’（ｈ）是指由于礦山壓力的作用，底板巖層連續(xù)性逡逑９逡逑

＂一該點到地表的距離，ｍ；逡逑ｙ—上覆巖層的平均重力密度，ｋＮ／ｍ３。逡逑假設巖層是均質彈性體，則單元體（圖２．２所示）受力的平衡條件為：逡逑0■，丨＝＜ｘｚｌ邐（２．６）逡逑￡邋，邋＝邐＝邋０邐（２．７）逡逑ｘｌ邋Ｅ邋Ｉ邋Ｅ邋Ｅ邋）逡逑式中，￡一彈性模量。逡逑即逡逑＝邋０邐（２８）逡逑＂於臀＂分＂心＇／分＂分逡逑ｙ逡逑０ｉ＝°ｙ邋丨邋．逡逑Ｈ逡逑／ｙｙ＼逡逑產ＯＴＣｙ，逡逑ｚ邋＊逡逑圖２．２單元受力狀態(tài)逡逑Ｆｉｇ．２．２邋Ｔｈｅ邋ｓｔａｔｅ邋ｏｆ邋ｅｌｅｍｅｎｔ邋ｓｔｒｅｓｓ逡逑則可以得出這點在垂直力的作用下所產生的水平力為：逡逑Ｇｘ＼＝（Ｊ－Ａ＝￣－＾ｙ＼＝＾ｙＨ邐（邋２９邋）逡逑１邋—蘆逡逑Ａ邋＝邋－＾－邐（２．１０）逡逑１－／／逡逑１１逡逑

邐ｙ逡逑ｘ，逡逑圖２．３工作面周圍支承壓力分布示意圖逡逑Ｆｉｇ．２．３邋Ｔｈｅ邋ｓｋｅｔｃｈ邋ｍａｐ邋ｏｆ邋ｔｈｅ邋ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ邋ｏｆ邋ｓｕｐｐｏｒｔ邋ｐｒｅｓｓｕｒｅ邋ａｒｏｕｎｄ邋ｔｈｅ邋ｗｏｒｋｉｎｇ邋ｆａｃｅ逡逑如果把底板作成是一個半無限體［４７＃］，由于采煤工作面較長，則可以把底逡逑板看作是平面應變，沿著推進方向做剖面，由于受到超前支承壓力的作用，因逡逑此底板就形成了應力升高區(qū)和應力降低區(qū)，在工作面的推進方向上應力增高區(qū)逡逑就是通常說的超前支承壓力，超前支承壓力通過影響范圍和峰值來表示。逡逑Ｐ＝Ｋｙ0ｈ逡逑工作面推進方向一逡逑ｆ邋］＼邋ｙ應力集中帶逡逑／逡逑應力恢復帶邐卸壓帶邋／邐＼邐原始壓力帶逡逑”邐Ａ邋＾邋””邋”””邐１１１１邋ｊ逡逑壓實區(qū)%秸頹�。_危校媯鑠義顯矣αη義嫌ατ跋旆跺邐у義賢跡玻垂ぷ髏嬙平較蠐αΨ植技暗裝迤蘋堤卣魘疽饌煎義希疲椋紓玻村澹裕瑁邋澹螅悖瑁澹恚幔簦椋沐澹洌椋幔紓潁幔礤澹錚駑澹簦瑁邋澹螅簦潁澹螅簀澹洌椋螅簦潁椋猓酰簦椋錚鑠澹椋鑠澹簦瑁邋澹洌椋潁澹悖簦椋錚鑠澹錚駑澹簦瑁邋澹鰨錚潁耄椋睿玨澹媯幔悖邋義希幔睿溴澹簦瑁邋澹媯幔椋歟酰潁邋澹悖瑁幔潁幔悖簦澹潁椋螅簦椋悖簀澹錚駑澹簦瑁邋澹媯歟錚錚蟈義顯諞話闈榭魷攏С醒沽κ竊矣αΦ模保擔浚當叮爸С醒沽Φ姆逯稻噱義俠牘ぷ髏婷罕詰木嗬臚ǔＴ冢�？１的范围内，影蠑棠看壌_段б話閌牽玻�？２鷳唬辶x顯詮ぷ髏婧蠓降囊歡ǚ段

本文編號：2801102