覆岩破坏充分采动程度定义及判别方法 被引量：37

1

作者 郭文兵 娄高中 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第3期755-766,共12页

随着煤层开采深度的逐年增加,非充分采动工作面越来越多。导水裂缝带高度是实现保水开采的关键参数,但非充分采动工作面开采条件下导水裂缝带高度小于充分采动工作面。为进一步研究其原因,采用理论分析、相似模拟、数值模拟等方法研究... 随着煤层开采深度的逐年增加,非充分采动工作面越来越多。导水裂缝带高度是实现保水开采的关键参数,但非充分采动工作面开采条件下导水裂缝带高度小于充分采动工作面。为进一步研究其原因,采用理论分析、相似模拟、数值模拟等方法研究了导水裂缝带高度影响因素的敏感性及其与工作面尺寸的关系,提出了覆岩破坏充分采动程度的定义及判别方法。结果表明:工作面尺寸对导水裂缝带高度的影响仅次于开采厚度。当工作面尺寸较小时,覆岩破坏不发育;当工作面尺寸增加到一定值时,覆岩破坏仅形成垮落带;当工作面尺寸继续增加时,覆岩破坏形成裂缝带且导水裂缝带高度随着工作面尺寸的增加而增加;当导水裂缝带高度发育至最大值后,导水裂缝带高度不再随工作面尺寸的增加而增加。覆岩破坏过程中仅形成垮落带的阶段定义为覆岩破坏的极不充分采动(即覆岩极不充分破坏);覆岩破坏过程中形成裂缝带且导水裂缝带高度随工作面尺寸增加而增加的阶段定义为覆岩破坏的非充分采动(即覆岩非充分破坏);导水裂缝带高度达到最大值且不再随工作面尺寸增加而增加的阶段定义为覆岩破坏的充分采动(即覆岩充分破坏)。导水裂缝带高度刚达到最大值时的工作面尺寸为工作面临界尺寸。当工作面尺寸小于工作面临界尺寸时,覆岩破坏为非充分采动;当工作面尺寸大于工作面临界尺寸时,覆岩破坏为充分采动。覆岩破坏充分采动程度的主要影响因素有工作面尺寸、开采厚度、开采深度、覆岩力学性质、覆岩结构特征和覆岩破断角。 展开更多

关键词 非充分采动 导水裂缝带高度 覆岩破坏充分采动 工作面临界尺寸 保水采煤

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薄煤层超高水充填开采与地表沉陷研究 被引量：9

2

作者 娄高中 郭文兵 《中国安全科学学报》 CAS CSCD 北大核心 2015年第4期110-115,共6页

充填开采是建筑物下压煤的开采方法之一。为研究超高水充填开采对建筑物的采动影响程度,评价超高水充填效果,以吕沟煤矿超高水充填工作面为例,建立地表移动观测站对地表沉陷进行观测。采用概率积分法预计地表移动和变形值等,分析超高水... 充填开采是建筑物下压煤的开采方法之一。为研究超高水充填开采对建筑物的采动影响程度,评价超高水充填效果,以吕沟煤矿超高水充填工作面为例,建立地表移动观测站对地表沉陷进行观测。采用概率积分法预计地表移动和变形值等,分析超高水充填开采对建筑物的影响。研究表明:超高水充填后地表下沉值较小,工作面推进270 m时,地表最大下沉值为43 mm;地表村庄建筑物损害级别在Ⅰ级以内。超高水充填开采能大幅减小地表移动和变形值,降低建筑物损害等级,保障地表建筑物的安全使用。 展开更多

关键词 建筑物下采煤 薄煤层 超高水充填 移动观测站 地表沉陷 概率积分法

原文传递

基于量纲分析的非充分采动导水裂缝带高度预测 被引量：12

3

作者 娄高中 郭文兵 高金龙 《煤田地质与勘探》 CAS CSCD 北大核心 2019年第3期147-153,共7页

为准确预测非充分采动导水裂缝带高度,选取开采厚度M、煤层埋深H、工作面倾斜长度L、煤层倾角α、覆岩力学性质R、覆岩结构特征S为非充分采动导水裂缝带高度主要影响因素。采用量纲分析建立了导水裂缝带高度与M,H,L,α,S间的无量纲关系... 为准确预测非充分采动导水裂缝带高度,选取开采厚度M、煤层埋深H、工作面倾斜长度L、煤层倾角α、覆岩力学性质R、覆岩结构特征S为非充分采动导水裂缝带高度主要影响因素。采用量纲分析建立了导水裂缝带高度与M,H,L,α,S间的无量纲关系式。结合30组实测数据,采用多元回归得到无量纲关系式的最优函数关系式。选取2个非充分采动工作面导水裂缝带现场实例对预测模型进行了工程验证,预测模型预测结果与实测结果吻合良好,其相对误差分别为3.64%和2.93%,预测模型的预测精度可以满足煤矿安全生产现场需要。 展开更多

关键词 非充分采动 导水裂缝带高度 量纲分析 多元回归

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基于PSO-BP神经网络的导水裂隙带高度预测 被引量：25

4

作者 娄高中 谭毅 《煤田地质与勘探》 CSCD 北大核心 2021年第4期198-204,共7页

导水裂隙带高度是西部矿区保水采煤的理论依据和关键参数。近年来,BP神经网络广泛应用于导水裂隙带高度预测,但BP神经网络存在收敛速度慢、易陷入局部极小等问题。为提高导水裂隙带高度预测的准确性,利用粒子群优化算法(PSO)对BP神经网... 导水裂隙带高度是西部矿区保水采煤的理论依据和关键参数。近年来,BP神经网络广泛应用于导水裂隙带高度预测,但BP神经网络存在收敛速度慢、易陷入局部极小等问题。为提高导水裂隙带高度预测的准确性,利用粒子群优化算法(PSO)对BP神经网络的权值和阈值进行优化,建立基于PSO-BP神经网络的导水裂隙带高度预测模型。选择开采厚度、开采深度、工作面倾斜长度、煤层倾角、覆岩结构特征为导水裂隙带高度主要影响因素,选取22例导水裂隙带高度实测数据对PSO-BP神经网络进行训练,将训练后的PSO-BP神经网络对2例测试样本的预测结果与实际值进行对比,并与BP神经网络预测模型及经验公式预测结果进行对比。结果表明:PSO-BP神经网络预测模型的平均相对误差为1.55%;BP神经网络预测模型的平均相对误差为4.8%,经验公式的最小相对误差为9.4%,PSO-BP神经网络预测精度明显优于BP神经网络和经验公式,且绝对误差和相对误差变化较稳定,可以有效预测导水裂隙带高度。 展开更多

关键词 粒子群优化算法 BP神经网络 导水裂隙带高度 影响因素 预测模型

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芦沟煤矿水库坝体下采煤安全性研究 被引量：5

5

作者 娄高中 郭文兵 白二虎 《辽宁工程技术大学学报（自然科学版）》 CAS 北大核心 2016年第10期1046-1050,共5页

为了实现水库坝体下安全采煤.采用理论及计算分析,地表移动和变形预计等方法,从坝体下工作面开采技术方案确定、坝体移动和变形值计算,导水裂缝带发育高度计算,断层对坝体的影响等方面研究了水库坝体下采煤的安全性.通过合理确定工作面... 为了实现水库坝体下安全采煤.采用理论及计算分析,地表移动和变形预计等方法,从坝体下工作面开采技术方案确定、坝体移动和变形值计算,导水裂缝带发育高度计算,断层对坝体的影响等方面研究了水库坝体下采煤的安全性.通过合理确定工作面尺寸和开采顺序,确定了坝体下工作面开采技术方案;各工作面开采后,坝体受到的最大拉伸水平变形值为1.2 mm/m,小于坝体能承受的允许变形值;导水断裂带发育高度为40.8 m,导水裂缝带发育最大标高与水库底部之间有较厚的基岩,导水裂缝带不会波及到水库水体;同时,断层不会对坝体产生明显的影响.水库坝体下采煤是安全可行的. 展开更多

关键词 坝体下采煤 安全性研究 移动和变形计算 导水裂缝带 断层

原文传递

非充分采动导水裂缝带高度影响因素敏感性分析 被引量：2

6

作者 娄高中 郭文兵 高金龙 《河南理工大学学报（自然科学版）》 CAS 北大核心 2019年第3期24-31,共8页

为确定非充分采动导水裂缝带高度影响因素的敏感性,提出一种基于灰色关联分析和层次分析法的加权灰色关联分析模型。首先分析和确定非充分采动导水裂缝带高度主要影响因素,然后采用灰色关联分析确定各影响因素的关联度,并采用层次分析... 为确定非充分采动导水裂缝带高度影响因素的敏感性,提出一种基于灰色关联分析和层次分析法的加权灰色关联分析模型。首先分析和确定非充分采动导水裂缝带高度主要影响因素,然后采用灰色关联分析确定各影响因素的关联度,并采用层次分析法确定各影响因素的权重,最后根据各影响因素的加权关联度确定各影响因素的敏感性。结果表明,非充分采动导水裂缝带高度影响因素的敏感性从大到小依次为工作面倾斜长度、开采厚度、覆岩结构特征、开采深度和煤层倾角,非充分采动工作面必须考虑工作面倾斜长度对导水裂缝带高度的影响。 展开更多

关键词 非充分采动 导水裂缝带 敏感性分析 层次分析法 灰色关联分析

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综放开采覆岩破坏模型及导水裂隙带高度研究 被引量：27

7

作者 赵高博 郭文兵 +2 位作者 杨达明 娄高中 郑冬杰 《中国安全科学学报》 CAS CSCD 北大核心 2017年第11期144-149,共6页

为保障水体下采煤安全,提出一种新的导水裂隙带高度预测方法。通过构建岩层悬空完整力学模型、岩层悬伸破断模型和破断岩块力学模型,分析煤层上方岩层初次垮落机制、岩层悬伸破断机制和岩块结构失稳机制,进而提出一种综放开采导水裂隙... 为保障水体下采煤安全,提出一种新的导水裂隙带高度预测方法。通过构建岩层悬空完整力学模型、岩层悬伸破断模型和破断岩块力学模型,分析煤层上方岩层初次垮落机制、岩层悬伸破断机制和岩块结构失稳机制,进而提出一种综放开采导水裂隙带高度理论预测方法;用此方法预测沙坪矿某综放工作面的导水裂隙带高度,并将该理论预测结果与回归分析法和数值模拟方法综合预测的结果进行比较。结果表明:理论预测结果与回归分析、数值模拟预测结果基本吻合。 展开更多

关键词 综放开采 覆岩破坏模型 岩层移动 导水裂隙带高度 理论分析

原文传递

大采高工作面采场支承压力分布规律分析 被引量：3

8

作者 娄高中 谷龙生 《中州煤炭》 2014年第5期13-15,共3页

以寺河矿大采高高效回采工作面为试验对象,采用超前支柱监测、回采巷道及留巷变形监测、煤体应力监测等技术手段,研究分析了该工作面采场支承压力分布规律及巷道变形特征,为工作面巷道布置、采场及巷道围岩控制等提供依据.研究结果表明... 以寺河矿大采高高效回采工作面为试验对象,采用超前支柱监测、回采巷道及留巷变形监测、煤体应力监测等技术手段,研究分析了该工作面采场支承压力分布规律及巷道变形特征,为工作面巷道布置、采场及巷道围岩控制等提供依据.研究结果表明,与常规大采高工作面相比,该工作面超前支承压力的影响范围为9～15m,集中系数为1.7～1.9,峰值位置前移,位于煤壁前方12m处;后方支承压力具有明显的分区特征并伴有一定的滞后性;侧向支承压力峰值位置变化不大. 展开更多

关键词 大采高工作面 高效回采 采场支承压力 分布规律

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基于覆岩破坏传递的导水裂缝带发育高度研究 被引量：17

9

作者 赵高博 郭文兵 +1 位作者 娄高中 马志宝 《煤田地质与勘探》 CAS CSCD 北大核心 2019年第2期144-150,共7页

采动影响下覆岩破坏及导水裂缝带高度对于水体下采煤、保水采煤等具有重要意义。分析了采动影响下覆岩破坏传递过程,并将其划分为传递发育阶段和终止阶段;通过理论分析建立了上覆岩层悬空完整和悬伸稳定力学模型,提出以极限悬空距和极... 采动影响下覆岩破坏及导水裂缝带高度对于水体下采煤、保水采煤等具有重要意义。分析了采动影响下覆岩破坏传递过程,并将其划分为传递发育阶段和终止阶段;通过理论分析建立了上覆岩层悬空完整和悬伸稳定力学模型,提出以极限悬空距和极限悬伸距为判据用于判断每层岩层破坏情况,得出了计算导水裂缝带高度理论新方法,并通过工程实例与实测值进行了对比分析。结果表明,基于覆岩破坏传递模型的导水裂缝带发育高度计算方法预计的导水裂缝带高度(158.8 m)与实测结果(150～170 m)吻合较好,验证了该理论方法的可行性。 展开更多

关键词 采动覆岩 导水裂缝带 覆岩破坏传递 力学模型 岩层移动

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厚松散层高强度开采岩层与地表移动模拟 被引量：17

10

作者 赵高博 郭文兵 +1 位作者 娄高中 马志宝 《中国安全科学学报》 CAS CSCD 北大核心 2018年第1期130-136,共7页

为研究厚松散层高强度开采引起的岩层与地表移动,对霍宝干河矿某工作面的覆岩破坏及地表沉降进行三维数值模拟,得到该高强度开采工作面在不同推进距离时采空区上覆岩层的塑性区和垂直位移分布云图。对覆岩破坏特征及地表沉降进行了综合... 为研究厚松散层高强度开采引起的岩层与地表移动,对霍宝干河矿某工作面的覆岩破坏及地表沉降进行三维数值模拟,得到该高强度开采工作面在不同推进距离时采空区上覆岩层的塑性区和垂直位移分布云图。对覆岩破坏特征及地表沉降进行了综合分析。用概率积分法和现场实测值验证数值模拟的有效性。结果表明：3种方法得到的地表沉降值接近;覆岩破坏发育过程可划分为4个阶段：起始阶段、缓增阶段、突增阶段和终止阶段;覆岩破坏边界呈正八字形,厚松散层移动边界呈倒八字形,最终呈现出＂类沙漏＂形岩体与地表移动边界。 展开更多

关键词 厚松散层 高强度开采 覆岩破坏 地表沉降 岩体与地表移动边界

原文传递

综放开采覆岩运移及导水裂隙带高度研究 被引量：7

11

作者 赵高博 郭文兵 +1 位作者 杨达明 娄高中 《中国科技论文》 北大核心 2017年第21期2425-2430,共6页

为了研究综放开采覆岩运移及导水裂隙带高度,基于沙坪矿某综放工作面具体采矿地质条件,采用FLAC3D数值模拟软件对该综放工作面覆岩运移分布特征进行了分析,得到了综放开采覆岩垂直位移和垂直应力分布情况,并构建了综放导水裂隙带高度多... 为了研究综放开采覆岩运移及导水裂隙带高度,基于沙坪矿某综放工作面具体采矿地质条件,采用FLAC3D数值模拟软件对该综放工作面覆岩运移分布特征进行了分析,得到了综放开采覆岩垂直位移和垂直应力分布情况,并构建了综放导水裂隙带高度多元回归预测模型,得到了综放开采导水裂隙带高度与5个主要因素的多元回归公式,并与只考虑开采厚度单因素的回归公式进行对比分析。结果表明:相对于只考虑开采厚度单因素,当考虑5个主要因素时,导水裂隙带高度预测公式更加精确实用。结合工程实例,验证了该多元回归公式的合理性及适用性。 展开更多

关键词 综放开采 导水裂隙带高度 覆岩运移 影响因素

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地震作用下反倾向层状岩质边坡弯曲倾倒稳定性分析 被引量：1

12

作者 屈新 苏立君 +2 位作者 徐兴倩 吕谦 娄高中 《长江科学院院报》 CSCD 北大核心 2022年第8期105-112,共8页

当前关于弯曲倾倒破坏的研究鲜有涉及到地震荷载,地震荷载对反倾向边坡弯曲倾倒稳定性的影响规律尚不清楚。为了解决上述问题,提出一种分析地震作用下反倾向层状边坡弯曲倾倒稳定性的极限平衡方法,该方法认为边坡发生破坏时,坡体内部应... 当前关于弯曲倾倒破坏的研究鲜有涉及到地震荷载,地震荷载对反倾向边坡弯曲倾倒稳定性的影响规律尚不清楚。为了解决上述问题,提出一种分析地震作用下反倾向层状边坡弯曲倾倒稳定性的极限平衡方法,该方法认为边坡发生破坏时,坡体内部应力达到极限平衡状态,即基于边坡破坏面计算得到的坡脚岩层剩余下滑力(倾倒力)为0。基于静力等效替代思想推导了推力线高度的计算公式;通过严格的力学推导确定岩层的稳定区域、破坏区域及破坏区岩层的破坏模式,并通过逐步迭代的方式计算坡脚剩余下滑力(倾倒力)。选用皖南板岩边坡作为工程实例,计算结果表明采用本文方法得到的边坡破坏面和稳定系数是合理可信的。通过地震影响系数的敏感性分析发现,随着地震影响系数的增大,坡脚剩余下滑力(倾倒力)增大,而边坡稳定系数减小,边坡更容易发生浅层破坏,变得愈发不稳定。 展开更多

关键词 边坡工程 弯曲倾倒 地震荷载 稳定性分析 极限平衡方法 破坏面 剩余下滑力

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“串层锚杆”加固的反倾层状岩质边坡稳定性分析 被引量：4

13

作者 屈新 徐兴倩 +1 位作者 吕谦 娄高中 《人民长江》 北大核心 2021年第12期115-121,共7页

针对目前“串层锚杆”设计中的不足,基于笔者提出的反倾层状岩质边坡倾倒破坏分析方法,建立了“串层锚杆”加固反倾向层状边坡的修正的力学模型,并构建了基于修正力学模型的极限平衡分析方法。新方法忽略了加固区岩层间的相互作用力,但... 针对目前“串层锚杆”设计中的不足,基于笔者提出的反倾层状岩质边坡倾倒破坏分析方法,建立了“串层锚杆”加固反倾向层状边坡的修正的力学模型,并构建了基于修正力学模型的极限平衡分析方法。新方法忽略了加固区岩层间的相互作用力,但考虑了未加固岩层间的作用力。在此基础上,以皖南板岩边坡为例,系统探讨了“串层锚杆”的长度、数量,以及加固位置对反倾向层状边坡稳定性的影响规律,给出了该边坡的“串层锚杆”最佳加固方案。 展开更多

关键词 串层锚杆 层状边坡 倾倒破坏 极限平衡 边坡稳定性分析 板岩边坡

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新义矿大采深地表移动规律研究 被引量：1

14

作者 路学燊 娄高中 《能源技术与管理》 2014年第4期89-91,共3页

为了研究大采深条件下地表移动规律,新义煤矿在首采面11011工作面上方建立了地表移动观测站,通过对观测数据的整理分析,获得了该矿大采深地质采矿条件下地表移动、变形规律和概率积分法预计参数,为村庄留设保护煤柱以及村庄下压煤安全... 为了研究大采深条件下地表移动规律,新义煤矿在首采面11011工作面上方建立了地表移动观测站,通过对观测数据的整理分析,获得了该矿大采深地质采矿条件下地表移动、变形规律和概率积分法预计参数,为村庄留设保护煤柱以及村庄下压煤安全合理的设计提供理论基础和技术资料。 展开更多

关键词 大采深 观测站 地表移动和变形 概率积分法 预计参数

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主成分分析与改进PSO-BP神经网络的下沉系数预测 被引量：9

15

作者 娄高中 谭毅 白二虎 《测绘科学》 CSCD 北大核心 2023年第2期124-130,147,共8页

针对BP神经网络预测下沉系数时易陷入局部极小以及下沉系数影响因素间存在一定相关性的问题,该文提出了一种基于主成分分析(PCA)和模拟退火—粒子群优化算法(SAPSO)优化BP神经网络的下沉系数预测模型。该模型首先采用PCA对下沉系数影响... 针对BP神经网络预测下沉系数时易陷入局部极小以及下沉系数影响因素间存在一定相关性的问题,该文提出了一种基于主成分分析(PCA)和模拟退火—粒子群优化算法(SAPSO)优化BP神经网络的下沉系数预测模型。该模型首先采用PCA对下沉系数影响因素进行降维,消除其所包含的冗余信息;然后利用SAPSO优化BP神经网络的权值与阈值;最后使用训练样本训练模型,利用训练后的模型预测5组测试样本的下沉系数,并对比分析SAPSO-BP、PSO-BP和BP神经网络模型的预测结果。实验结果表明:基于PCA-SAPSO-BP神经网络的下沉系数预测模型的预测值与实际值最为吻合,其平均绝对误差、平均绝对百分比误差及均方根误差相比SAPSO-BP、PSO-BP和BP神经网络模型显著降低,可以有效提高下沉系数预测的准确性。 展开更多

关键词 主成分分析 模拟退火 粒子群优化算法 BP神经网络 下沉系数

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芦沟煤矿软硬交互覆岩放顶煤开采导水裂缝带高度研究 被引量：36

16

作者 郭文兵 娄高中 赵保才 《采矿与安全工程学报》 EI CSCD 北大核心 2019年第3期519-526,共8页

为准确计算软硬交互覆岩放顶煤开采导水裂缝带高度,确保水库水体下采煤的安全,采用地面钻孔冲洗液漏失量法对芦沟煤矿32101工作面导水裂缝带高度进行了现场实测,并根据上覆岩层岩性及结构进行了理论分析计算,综合确定了水库下放顶煤开... 为准确计算软硬交互覆岩放顶煤开采导水裂缝带高度,确保水库水体下采煤的安全,采用地面钻孔冲洗液漏失量法对芦沟煤矿32101工作面导水裂缝带高度进行了现场实测,并根据上覆岩层岩性及结构进行了理论分析计算,综合确定了水库下放顶煤开采工作面导水裂缝带高度。结果表明:根据钻孔冲洗液漏失量法现场实测得到的导水裂缝带高度与理论分析计算得到的导水裂缝带高度基本一致,现场实测与理论分析综合确定的导水裂缝带高度能够满足工程实际需要。芦沟煤矿软硬交互覆岩放顶煤开采导水裂缝带高度为采厚的17.2倍,水库水体下采煤是安全可行的。 展开更多

关键词 软硬交互覆岩 放顶煤开采 导水裂缝带 钻孔冲洗液漏失量 理论分析 水体下采煤

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