申请/专利权人：华亭煤业集团有限责任公司;中国矿业大学

申请日：2024-04-17

公开（公告）日：2024-06-28

公开（公告）号：CN118261736A

主分类号：G06Q50/02

分类号：G06Q50/02;G06F30/20;G06F17/18;G06F111/10;G06F119/14

优先权：

专利状态码：在审-公开

法律状态：2024.06.28#公开

摘要：本发明提供了一种基于多维度灰色系统的煤矿超前支承压力响应面预测方法，属煤矿开采支护技术领域。通过考虑多种煤层开采工艺影响因素，利用BBDBox‑BehnkenDesign响应面分析设计试验方案，通过数值模拟手段计算各种因素下的超前支承压力大小，最后通过多维度灰色系统方法，优化二次响应面回归模型中超前支承压力的计算系数，得出修正后的超前支承压力计算公式，从而解决了新建矿井工作面回采工艺参数设计没有参考依据、工作面及巷道支护方法选择不清、支护体型号不匹配等问题，进一步提高了预测模型的准确度。为新建矿井煤层开采设计提供了理论基础，为巷道超前支护方法的选择提供了计算依据。

主权项：1.一种基于多维度灰色系统的煤矿超前支承压力响应面预测方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一、根据现场采集到的矿井基础地质勘探资料信息，确定工作面超前支承压力大小的影响因素以及影响因素有效区间范围，影响因素分别为推进速度、工作面长度、开采高度；根据煤层赋存情况与矿井产量得出工作面长度，确定工作面长度的有效区间范围，根据煤层赋存情况与采煤机最大、最小开采高度得到开采高度，确定开采高度的有效区间；步骤二、设计三因素Box-BehnkenDesign响应面分析实验，模拟不同开采条件情况；根据步骤一因素分析，选择推进速度X2、工作面长度X3、开采高度X4作为相应因素，选择超前支承压力X1作为响应变量，设计Box-Behnken响应面试验组；步骤三、以新建矿井基础地质勘探资料中的，煤层埋深、煤层倾角、煤层厚度、钻孔柱状图中各个岩层层位情况，建立FLAC3D数值模拟模型，开展采煤工作面回采过程模拟，得到不同影响因素下的工作面超前支承压力大小，根据推进速度设定工作面开挖时步；步骤四、利用多维度灰色系统理论计算各个模拟过程超前支承压力与影响因素之间的关联程度；步骤五、通过Design-Expert软件对超前支承压力响应面试验结果进行二次响应面的回归分析，得到多元二次响应面回归模型： 对回归方程各项的方差分析；步骤六、比较实际数据与模拟数据，对多元二次响应面回归模型误差进行检测；根据多元二次响应面回归模型拟合，得出模型的平均相对误差，了解推进速度、工作面长度与开采高度与超前支承压力之前的拟合关系，通过多维度协调系数的大小关系，调整显著项的系数来降低平均相对误差；步骤七、通过多维度协调系数的大小关系，对多元二次响应面回归模型中显著项系数进行调整，在多元二次响应面回归模型中的显著项系数进行选择，降低平均相对误差；根据回归方程特征程度分析，选取影响最显著的一次项开采高度进行系数调整；比较三因素协调系数K1与回归方程一次项系数K2：K1＝0.6913,0.0192,1.6808；K2＝0.0413,0.000927,0.16515根据两种系数的趋势变化关系，按照比例系数K，K依次取1％、2％、…、10％，降低一次项开采高度系数；经过比例系数K对一次项开采高度的系数调整后，计算对比各系数调整后的误差变化情况，确定三因素协调比例系数K；步骤八、通过修正后的二次响应面回归模型，根据应力计算公式：σ＝kγH，计算应力集中系数k：式中，σ为超前支承压力，k为应力集中系数；γ为煤体容重；H为采深；修正后的二次响应面回归模型为： 根据新建矿井的基础地质资料，γ＝25kNm3；H＝400m；得出应力集中系数k： 步骤九、根据计算的应力集中系数，得出集中系数优化后的新建矿井回采工作面超前支承压力理论计算公式：

全文数据：

权利要求：

百度查询： 华亭煤业集团有限责任公司;中国矿业大学 基于多维度灰色系统的煤矿超前支承压力响应面预测方法

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