深部开采底板破坏规律及基于Weka平台的底板破坏深度预测
发布时间：2020-08-22 20:19
【摘要】：随着煤层开采深度的增加,矿井灾害问题愈发严重,尤其是底板突水问题,严重威胁煤矿安全生产。深部开采底板破坏规律的研究,特别是底板破坏深度,对认识及预防底板突水问题具有重要的意义。为此,本文运用理论分析、数值模拟、相似材料等手段研究了深部开采底板破坏规律,分析了底板应力、位移分布特征以及塑性区发育规律等,并基于Weka平台,建立了深部开采底板破坏深度预测系统,取得了如下的研究成果:(1)随着工作面的推进,底板垂直应力和剪应力的峰值逐渐增大,工作面“见方”时,垂直应力和剪应力的峰值分别为76.8MPa和26.7MPa。底板破坏深度随着工作面的推进而增大,工作面“见方”后破坏深度达到30m,随着工作面继续推进底板最大破坏深度不再增加且基本保持稳定;底板岩体的变形量与到底板的法向距离成反比,距离底板越远则底板变形量的值越小。(2)根据某矿的开采及地质条件,采用相似材料模拟实验方法,模拟深部开采条件下煤层底板岩层的运动,分析得出,随着底板岩层深度的增加,应力值是逐渐减小的,应力传播具有滞后效应且随着深度的增加滞后时间越长。(3)模拟研究了采深、工作面斜长、采厚、开采方法和断层对底板破坏深度的影响。随着煤层的采深、工作面斜长和采厚的增加,底板最大破坏深度逐渐增大;与垮落法开采相比,充填开采(充填率75%)底板破坏深度减少了 25%;断层影响底板最大破坏深度,与无断层的情况下相比,底板最大破坏深度增大了 33%。(4)收集整理全国煤矿底板破坏深度的地质资料,将采深、采厚、煤层倾角、有无断层和底板抗破坏能力作为影响因素,通过Weka平台对样本进行学习训练并对结果进行分析,得出最优模型为人工神经网络,基于Java计算机语言,创新研发了底板破坏深度预测系统并进行了应用,预测系统结果表明,Weka预测模型精度更高,更适用于煤层采深在110m～550m,煤层倾角0°～15°,工作面斜长30m～135m的开采条件下。
【学位授予单位】：山东科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TD745
【图文】：
有效的验证，其主要内容：采场煤层底板也像采场上覆岩层一样存在着三带，逡逑由上到下分别为底板破坏带、完整岩层带、承压水导高带，下三带理论示意图逡逑如图２．１所示。逡逑丨ｈ，丨＾／yU逡逑ｒ逦断层带逡逑１１邋ｈ２邋１逦保护带逦／／ｙ逡逑图２．１邋“下三带”理论示意图逡逑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带：“采动底板破坏带’’（ｈ）是指由于矿山压力的作用，底板岩层连续性逡逑９逡逑
＂一该点到地表的距离，ｍ；逡逑ｙ—上覆岩层的平均重力密度，ｋＮ／ｍ３。逡逑假设岩层是均质弹性体，则单元体（图２．２所示）受力的平衡条件为：逡逑0■，丨＝＜ｘｚｌ逦（２．６）逡逑￡邋，邋＝逦＝邋０逦（２．７）逡逑ｘｌ邋Ｅ邋Ｉ邋Ｅ邋Ｅ邋）逡逑式中，￡一弹性模量。逡逑即逡逑＝邋０逦（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＼逡逑产ＯＴＣｙ，逡逑ｚ邋＊逡逑图２．２单元受力状态逡逑Ｆｉｇ．２．２邋Ｔｈｅ邋ｓｔａｔｅ邋ｏｆ邋ｅｌｅｍｅｎｔ邋ｓｔｒｅｓｓ逡逑则可以得出这点在垂直力的作用下所产生的水平力为：逡逑Ｇｘ＼＝（Ｊ－Ａ＝￣－＾ｙ＼＝＾ｙＨ逦（邋２９邋）逡逑１邋—芦逡逑Ａ邋＝邋－＾－逦（２．１０）逡逑１－／／逡逑１１逡逑
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本文编号：2801102
【学位授予单位】：山东科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TD745
【图文】：
有效的验证，其主要内容：采场煤层底板也像采场上覆岩层一样存在着三带，逡逑由上到下分别为底板破坏带、完整岩层带、承压水导高带，下三带理论示意图逡逑如图２．１所示。逡逑丨ｈ，丨＾／yU逡逑ｒ逦断层带逡逑１１邋ｈ２邋１逦保护带逦／／ｙ逡逑图２．１邋“下三带”理论示意图逡逑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带：“采动底板破坏带’’（ｈ）是指由于矿山压力的作用，底板岩层连续性逡逑９逡逑
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