• 论文
主办单位:煤炭科学研究总院有限公司、中国煤炭学会学术期刊工作委员会
多层结构底板破坏深度精确预测与Matlab实现
  • 54
  • 作者

    李昂王伟东牟谦王峰马政和赵磊黄刚周永根田胜祺

  • 单位

    西安科技大学建筑与土木工程学院中煤科工集团重庆研究院有限公司陕西陕煤澄合矿业有限公司陕西陕煤澄合矿业有限公司董家河煤矿分公司神华新街能源有限责任公司

  • 摘要
    矿井煤岩层开采工作面底板扰动会诱发底板隔水岩层上部受到破坏,底板破坏深度计算是科学确定底板破坏深度的基本前提。以往采用单一岩层底板塑性滑移线场理论计算往往与实际偏差较大,原因在于底板破坏范围内其结构主要由多层结构组成。首先构建多层结构底板塑性滑移线场力学模型,推导出多工况下底板破坏深度解析解,并优化出5种计算多层结构底板破坏深度计算工况;其次分析多层结构底板破坏深度人工计算方法的不足及误差原因;提出了计算多层结构底板破坏深度逻辑流程,借助Matlab语言开发了多层结构底板破坏深度计算系统,并结合实际工况分析该系统的可靠性和稳定性。结果表明:⑴多层结构底板破坏深度计算过程中多数工况需多次利用泰勒展开式和一元四次方程求解,人工计算过程冗长繁杂,极易导致计算结果出现偏差;⑵通过手算和机算(Matlab内置函数)对比计算同一工况下相同参数时底板最大破坏深度,可知随底板层数增多,人工求解过程中因泰勒展开式的多次运用导致底板破坏深度计算结果累积误差增大,而Matlab编程求解过程中避免泰勒式应用,其结果更符合现场实际需求;⑶软件主界面包含层数、层厚、力学参数及输入框、计算按钮等功能,可快速智能判别工况,计算出底板最大破坏深度及开采面至底板最大破坏深度水平距离;⑷将平煤某矿相关岩性力学参数代入该软件求解,通过对比分析五层结构底板最大破坏深度理论值、拟合值、实测值及软件值可知,理论值与实测结果偏差0.57m,软件值与实测值相差0.14m,多层计算结果下软件计算更符合实际需求,可为底板水害防治及安全开采提供可靠的技术参数。
  • 关键词

    多层结构底板破坏深度塑性滑移线场计算软件

  • 文章目录
    0引 言
    1多层塑性滑移线场理论分析
    1.1 多层结构底板超前塑性破坏长度
    1.2 多层结构底板计算破坏深度工况划分
    1.3多层结构底板破坏深度计算误差分析
    2多层结构底板破坏深度计算系统软件开发
    2.1 多层结构底板破坏深度计算系统V1.0开发环境
    2.2 计算误差控制
    2.3 多层结构底板破坏深度计算系统软件主界面与功能
    3应用分析
    3.1 平煤矿区软件计算结果分析
    3.2 渭北矿区软件计算结果分析
    3.3 不同矿区软件计算结果综合分析
    4结论
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