煤系地层数值模拟力学参数分布特征与取值范围研究
王楠1
李杨2
PANEIRO Gustavo André3
雷兴海4
石孝明4
李宜杭4
崔宇彤4
刘浩天4
曹晋龙4
王铁记5
1.中国矿业大学(北京)能源与矿业学院,北京 100083;里斯本大学高等技术学院,里斯本1049-001;中国矿业大学(北京)煤炭资源与安全开采国家重点实验室,北京 1000832.中国矿业大学(北京)能源与矿业学院,北京 100083;中国矿业大学(北京)煤炭资源与安全开采国家重点实验室,北京 100083;新疆工程学院新疆煤炭资源绿色开采教育部重点实验室,新疆 乌鲁木齐 830023;新疆工程学院新疆煤系资源勘探与开采重点实验室,新疆 乌鲁木齐 830023;新疆工程学院新疆煤炭绿色智能开采工程研究中心,新疆 乌鲁木齐 8300233.里斯本大学高等技术学院,里斯本1049-0014.中国矿业大学(北京)能源与矿业学院,北京 1000835.冀中能源峰峰集团有限公司,河北 邯郸 056107
摘要：数值模拟方法在煤矿开采领域的应用广泛,尤其在模拟复杂地质条件和多变力学环境方面,为预测围岩动态变化、应力分布以及开采活动可能引发的问题提供了重要研究手段.在煤层开采数值模拟研究中,煤岩层参数的准确设定是实现模拟精确性的关键.为给煤层开采数值模拟提供更为准确的参数设定参考,收集整理了中国 100余个矿井的 1 000余条煤岩层数值模拟力学参数,通过MATLAB进行分类整理,构建了煤系地层数值模拟参数的取值参考数据集;基于该数据集,给出了各省数据可信度权重设定与动态优化方法,并对不同地区煤系地层力学参数的差异性和分布规律进行了多维度数据分析,揭示了其在不同地质区域的分布特征和多样性.结果表明:山西、陕西和内蒙古等地区数据可信度权重较高,研究活动较为集中;煤层力学参数数据点主要集中在埋深 200～690 m,呈现出一定的趋势和特点,体积模量、剪切模量、弹性模量以及黏聚力等参数在实际应用中的差异性较大.不同岩性的统计分析表明:粉砂岩和细砂岩在研究中最为常见,各岩性在力学特性上的差异性明显,中砂岩在体积模量和弹性模量上分布最广,而石灰岩则在多个参数上表现出较高的稳定性.此外,通过对不同地区煤层与主要岩性模拟力学参数的分析,研发了煤系地层数值模拟力学参数取值范围参考与异常值检测系统,该系统可以实现快速查询煤岩层力学参数取值、异常值检测以及自定义数据集导入分析等功能,以期为煤系地层数值模拟研究中力学参数的确定提供更为科学的参考依据与便捷的工具方法.
关键词：煤系地层数值模拟力学参数取值分布系统开发
分类号：TD163.1(矿山地质与测量)
资助基金：国家重点研发计划(2022YFC3004603)煤炭资源与安全开采国家重点实验室开放基金资助项目(SKLCRSM22KFA10)教育部国家留学基金(CSC202306430002)
论文发表日期：2025-07-31
在线出版日期：2025-08-22（本平台首次上网日期，不代表文献的发表时间）
页数：24( 3400-3423 )
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