深部煤巷底臌控制机制及应用研究

深部煤巷底臌控制机制及应用研究作者：何满潮，张国锋，王桂莲，许运良，吴创周，唐强达，HEManchao，ZHANGGuofeng，WANGGuilian，XUYunliang，WUChuangzhou，TANGQiangda作者单位：何满潮,张国锋,王桂莲,吴创周,唐强达,HEManchao,ZHANGGuofeng,WANGGuilian,WUChuangzhou,TANGQiangda(中国矿业大学,岩土工程研究中心,北京,100083)，许运良,XUYunliang(徐州矿务集团有限公司,夹河煤矿,江苏,徐州,221167)刊名：岩石力学与工程学报英文刊名：CHINESEJOURNALOFROCKMECHANICSANDENGINEERING年，卷(期)：2009，28(z1)被引用次数：0次参考文献(16条)1.何满潮.谢和平.彭苏萍深部开采岩体力学研究[期刊论文]-岩石力学与工程学报2005(16)2.姜耀东.赵毅鑫.刘文岗深部开采中巷道底鼓问题的研究[期刊论文]-岩石力学与工程学报2004(14)3.王卫军.侯朝炯回采巷道底臌力学原理及控制研究新进展[期刊论文]-湘潭矿业学院学报2003(01)4.张国锋三级系统控制底臌技术原理及其工程应用20075.李学华.王卫军.侯朝炯加固顶板控制巷道底鼓的数值模拟[期刊论文]-中国矿业大学学报2003(04)6.王卫军.冯涛加固两帮控制深井巷道底鼓的机理研究[期刊论文]-岩石力学与工程学报2005(05)7.侯朝炯.何亚男.李晓加固巷道帮、角控制底臌的研究1995(03)8.钟新谷.徐虎管缝式锚杆防治软岩巷道底臌的试验研究1996(01)9.贺永年.何亚男茂名矿区巷道底臌实测与分析[期刊论文]-岩土工程学报1994(04)10.何满潮.孙晓明.景海河软岩工程力学200211.孙晓明.何满潮深部开采软岩巷道耦合支护数值模拟研究[期刊论文]-中国矿业大学学报2005(02)12.WANGC.WANGY.LUSDeformationalbehaviorofroadwayinsoftrocksinundergroundcoalminesandprinciplesforstabilitycontrol2000(06)13.STANKUSJC.PENGSSFloorboltingforcontrolofminefloorheave1994(03)14.KAISERPK.MORGENSTERNNRPhenomenologicalmodelforrockwithtime-dependentstrength1981(01)15.李宁.赵彦辉.韩烜单锚的力学模型与数值仿真试验分析[期刊论文]-西安理工大学学报1997(01)16.董方庭巷道围岩松动圈支护理论及其应用技术2001相似文献(10条)1.学位论文郭立深部硬岩岩爆倾向性动态预测模型及其应用2004岩爆倾向性预测是防治岩爆灾害的基础。根据预测结果及时进行岩石工程反馈设计并采取安全防治措施，对于深部硬岩开采和高应力地下工程的建设具有重要的理论意义与应用价值。论文针对岩爆倾向性预测方法的发展趋势及现存的局限性，结合国家“十五”重点攻关项目“复杂难采深部铜矿床安全高效开采关键技术研究”之子项目—冬瓜山高应力开采岩爆预测预报研究，应用岩石工程系统理论和相关的数据挖掘技术，对深部硬岩岩爆倾向性动态预测模型及其应用价值展开了以下主要研究：(1)建立了岩爆倾向性动态预测的概念，从系统分析与系统控制的研究思路出发，提出了基于先验信息和数据挖掘技术的岩爆倾向性动态预测研究方法并给出了其实现流程。(2)引入岩石工程系统理论方法构建工程岩爆倾向性的动态预测模型。以客观存在或易于量测的工程地质因素、工程环境因素和开挖因素作为系统输入参数，通过构造交互作用矩阵列举岩爆倾向性的影响因素并研究其交互作用的机理，既可以实现深部硬岩岩爆倾向性的动态预测，又能够分析各因素的相对作用强度大小，进而确定岩爆启动的主控因素。(3)研究了基于改进BP神经网络的岩爆动态预测模型实现方法。在深入研究BP神经网络算法原理及神经网络参数分析原理的基础上，对整体相对作用矩阵的计算式进行改进，提出了(整体)相对作用强度的统一计算式(G)RSE；采用异变换函数法、动量法和自适应调整学习率等综合方法对典型BP网络进行改进，并应用于预测模型的交互作用矩阵编码，丰富了岩石工程系统理论的编码方式；推导了基于改进BP神经网络的(整体)相对作用强度(G)RSE的算法流程。(4)以岩爆倾向性的主要影响因素作为输入层，岩爆倾向性作为输出层，构建三层改进算法的BP神经网络模型，对深部VCR法采场和冬瓜山深部巷道的岩爆倾向性进行预测和检验，同时，在选定样本范围内，分别对这两种情况下各因素的交互作用机理进行研究，确定了其相对作用大小、时空变异特性以及岩爆启动的主控影响因素。(5)应用模糊数学和模糊信息优化的相关理论和方法，构造了一种新的岩爆倾向性动态预测模型，即模糊神经网络预测模型，变传统神经网络的点-点映射关系为集合-集合的映射关系，变典型的黑箱学习方式为被人容易接受的“IF-THEN”表达方法，同时充分利用模糊理论与神经网络融合于一体的强大优势，较好地解决了复杂条件下岩爆倾向性动态预测可能存在的矛盾样本点带来的网络不收敛、小样本情况下的信息不足以及知识表达困难的问题，拓展了岩爆倾向性动态预测模型的应用范围。(6)结合实例，研究了深部采场岩爆倾向性模糊神经网络预测模型的关键环节实现方法。在缺少或无法得到更详细资料的情况下，采用模糊C均值聚类和减法聚类相结合的分析方法对先验信息进行数据处理，根据函数隶属程度的大小和聚类样本的特性对各样本的岩爆烈度进行较精细划分；基于模糊信息优化理论研究了各影响因素与采场岩爆倾向性之间的模糊关系；提出了一种新的多因素交叉作用下各因素的权重确定方法。(7)应用所构造的模糊神经网络模型对深部采场实例的岩爆倾向性进行了预测和检验，预测结果表明该模型对于先验信息的知识挖掘，指导工程实践都具有积极的意义。(8)采用现场试验、室内试验和数值模拟相结合的方法，对冬瓜山深部采场岩爆主控因素-应力分布及其预控展开较为系统、深入地研究，探明了深部原岩应力分布，特别是不同的采场开采工艺在静态、准静态和动态载荷作用下引起的围岩应力重新分布的规律性，优化了岩爆倾向下的采场开采方案，为冬瓜山高应力采场开采岩爆有效预控提供重要决策参考。2.期刊论文李文秀.郑小平.王晶.LIWenxiu.ZHENGXiaoping.WANGJing软岩地层地下铁矿开采岩体移动影响范围及变化趋势分析-岩石力学与工程学报2009,28(z2)在我国官庄东矿北采区,采用分段崩落法进行回采,虽然矿区地表建筑物远离设计的地表移动影响范围,但仍受到影响.结合官庄东铁矿北采区进行分析,对深部开采引起的动态岩体移动变形问题进行具体计算,分析深部开采的岩体移动变形规律及特点,实际观测和理论分析均表明,深部开采工作面的覆岩破坏,具有整体移动变形均匀的特点;软岩地层深部铁矿开采引起的地表移动变形发展缓慢且周期较长.3.会议论文杨鹏.陈赞成.吕文生.门瑞营.何磊高寒深部矿井穿脉巷道掘进炮烟扩散规律数值模拟研究2010根据高寒深部矿井穿脉巷道掘进的实际参数建立数值模型，分块划分计算网格，依据掘进进尺和风筒口距离掘进工作面的距离，利用fluent流体分析软件对不同工况条件下的炮烟扩散规律进行数值模拟。模拟结果表明：随着风筒口距离掘进工作面的距离增加，CO排除的速度越慢；通风时间与穿脉长度及风筒口到掘进工作面的距离有一定的函数关系。4.期刊论文刘爱华.彭述权.李夕兵.陈红江.LIUAihua.PENGShuquan.LIXibing.CHENHongjiang深部开采承压突水机制相似物理模型试验系统研制及应用-岩石力学与工程学报2009,28(7)研制的深部开采承压突水机制相似物理模型试验系统主要包括模型箱、水平侧压力加载装置、竖向压力加载装置、测量装置及数据自动记录设备.模型试件尺寸为1600mm×800mm×200mm(长×高×宽).试验系统中,水平侧压力和竖向压力通过闭路伺服加载装置实现.最大水平侧压力设计为300kN,最大水平位移为100mm.不考虑流-固耦合效应时,试验系统最大竖向压力为300kN;考虑流-固耦合效应时,最大水压力为1.0MPa.测量装置包括用于观测裂缝发生、发展和破坏的体式显微镜,以及基于数字图像分析位移的先进测量设备.在模型箱中根据工程需要按照一定的相似比构建试验模型.该系统可实现深部采矿时复杂应力、水压力及采动影响等联合作用下岩体的受力、变形和破坏过程,以及水的渗流、突变等宏细观运移规律的模拟和测试,进而从理论上分析不同应力场、水压力以及采矿活动本身对采场安全的影响.显然,该装置为深部开采中的岩石力学问题以及矿山突水机制与防治的试验研究与测试工作提供了新的、具有重要作用的平台.5.学位论文姚高辉金属矿山深部开采岩爆预测及工程应用研究2008金属矿山深部采矿工程岩爆问题是困扰采矿正常生产的主要问题之一，由于其形成机理复杂，岩爆理论研究的学术进展与具体的工程实践指导还相距较远，因此，有必要进一步对在实际工程中岩爆的机理、预测模型进行理论研究，对岩爆防治技术进行实际探讨，从而有针对性地提出可靠的预测方法和防治对策。本论文的研究课题是为了解决程潮铁矿深部开采岩爆灾害而提出的。程潮铁矿经过近40年的开采，采矿生产的主要作业地点深度已超过500m，开拓工程的深度达到1100m，深部开拓和开采将面临岩爆灾害的影响。为了保证矿床安全生产、井下工作人员的人身安全及设备正常运行，本文在综合考虑国内外多种岩爆判断准则和预测方法的基础上，对矿山深部开采进行岩爆预测研究，主要完成了下列研究工作：首先，本文根据系统的工程地质调查，采用RMR岩体分类方法和高地应力条件下适应性较好的Q系统，对深部围岩进行工程分类。对-430～-800m岩样进行岩石力学实验研究，综合考虑多种岩爆判断准则分析程潮铁矿深部矿岩岩爆倾向性；其次，通过分析国内外部分工程岩爆应力资料和矿区地应力分布规律，探讨矿区高应力环境与岩爆的关系。运用地应力实测资料和矿区三维有限元数值模拟结果，分析深部开采时矿岩中的能量分布规律，并使用绘图软件标出深部矿岩有岩爆倾向的区域；最后，针对程潮铁矿水平向残余构造应力显著和无底柱分段崩落法开采特点，选取适合该矿岩爆预测的方法，进行岩爆监测预报系统初步设计，并提出相应的岩爆防治措施。本文在复杂矿体三维有限元模型建立，矿岩能量分析与岩爆预测，监测理论及防治技术方面作了一些探索性工作。在金属矿山深部开采岩爆预测理论和实践方面有一定的参考价值。6.期刊论文姜耀东.赵毅鑫.刘文岗.李琦深部开采中巷道底鼓问题的研究-岩石力学与工程学报2004,23(14)巷道围岩控制是深部资源开采机理及其防治措施.在大量现场研究、实验室模拟实验和数值计算的基础上,探讨了巷道底鼓的基本特征,分析了4种类型底鼓的机理及影响因素,综述了我国近年来防治底鼓的有关研究成果,最后介绍了2个防治巷道底鼓的实例.7.学位论文卢雯雯铜绿山矿深部矿床采场结构方案及优化研究2008铜绿山矿即将进入深部开采，矿体变薄，开采技术条件复杂，为满足大冶有色金属公司对矿石生产能力的要求，也为改善深部开采采矿技术经济指标，本文结合铜绿山矿深部矿床赋存特征，以优化采场结构为目标，综合考虑采矿工程的综合性和动态性，有针对性地分析了采场结构的影响因素，选用系统综合测度指数，进行了采场结构方案的优化研究。研究中结合铜绿山矿深部矿床的开采技术条件和生产现状，采用经验对比法对采矿方法进行初选，在确定铜绿山矿深部开采采矿方法为上向水平分层充填法的前提下，根据基本回采单元的不同组合以及落矿凿岩设备的不同配置拟定了采场结构的四种可行方案。筛选出矿贫化率、采场损失率、采切比、采矿成本、工人劳动强度、作业安全程度、设备配置水平、采矿工效、工艺复杂程度九个指标建立评价指标体系，基于综合测度理论，将影响方案选择的所有因素按属性分