浅埋非均质地质、单一关键层工作面动载系数预测模型与工程验证
张传玖1
易俊杰2
王巍3
程敬义2
1.国能神东煤炭集团有限责任公司神东煤炭技术研究院,陕西 榆林 719315;重庆大学,重庆 4000442.中国矿业大学矿业工程学院,江苏 徐州 2211163.国能神东煤炭集团有限责任公司神东煤炭技术研究院,陕西 榆林 719315
摘要：神东矿区浅埋煤层地质条件具有显著非均匀性,采用传统平均动载系数法进行液压支架选型时,难以准确反映实际载荷分布,易造成支架工作阻力设计偏差,诱发支架-围岩系统失稳,制约工作面安全高效开采.研究以哈拉沟煤矿 22309工作面为背景,旨在揭示非均匀地质条件对动载系数的控制机制,建立适用于该条件的动载系数预测模型,为液压支架合理选型提供理论依据.研究采用现场实测与理论分析相结合的方法.通过分析不同分段基岩厚度与埋深对动载系数的影响规律,评估支架适应性差异.基于能量等效原理,结合"浅埋、单一关键层"地质特征,将主关键层破断回转释放能量等效为动载源,构建融合埋深、推进长度与基岩厚度等参数的动载系数预测模型(DP模型),并采用Levenberg-Marquardt算法对模型参数进行辨识.结果表明:22309工作面动载系数呈梯阶分布,首段为 1.10,次段为 1.21,导致次段支架安全阀开启率较首段提高5.5%.DP模型对首段和次段动载系数的预测误差分别为 8.95%和 1.59%,精度较传统方法提升8.14%和 4.86%.在 22315工作面应用中,预测动载系数为 1.202,与实际误差 0.98%,据此计算出支护阻力为 10165.2 kN,选用ZY12000/25/50D型液压支架.现场监测证实支护系统运行稳定.研究构建的DP模型能够基于常见地质参数有效预测浅埋煤层非均匀条件下的动载系数分布,物理意义明确、预测精度高,克服了传统平均动载方法的不足.
关键词：非均质地质动载系数浅埋煤层Levenberg-Marquardt算法动载系数预测模型
分类号：TD323(矿山压力与支护)
资助基金：国家自然科学基金(52574180)国家自然科学基金(52274102)国能神东煤炭集团科技创新资助项目(E210100614)
论文发表日期：2025-09-27
在线出版日期：2025-10-22（本平台首次上网日期，不代表文献的发表时间）
页数：11( 4294-4304 )
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