一种基于煤壁稳定的工作面合理推进速度确定方法

本发明涉及煤壁工作面推进速度确定，具体涉及一种基于煤壁稳定的工作面合理推进速度确定方法。

背景技术：

1、随着综合机械化采煤技术的广泛应用，工作面的使得煤矿产能提高。但是，随着采煤设备的革新和工作面管理水平的提高，随之而来的煤壁片帮事故也更频繁出现。煤壁的片帮威胁到工作面的设备和人员安全，在快速推进速度的工作面内，这一问题更加突出。对于煤壁的片帮防治，主要方法有：改变支架工作阻力、对煤壁进行锚杆支护、对煤壁注浆等。这些方法在一定程度上可以降低煤壁片帮灾害的发生几率，但也存在所需设备复杂、投入成本高、工序繁琐等问题。

技术实现思路

1、为了克服上述缺陷，本发明提供了基于煤壁稳定的工作面合理推进速度确定方法，本发明通过结合煤壁应力和煤壁应变双因素，并基于煤样物理参数和待推进区域矿井的地质条件建立等比例模拟模型，分析不同推进速度下煤壁能量指标，并分析不同推进速度下的推进结果，最终得出有利于片帮灾害防治的工作面推进速度，相比于现有技术，具有适用范围广、易于实施、效果明显的优点，能够适应不同矿井的地质条件。

2、一方面，提供一种基于煤壁稳定的工作面合理推进速度确定方法，包括如下步骤：

3、采集待推进区域煤壁上的煤岩，将采集好的煤岩加工为煤样；使用不同加载速率对煤样进行单轴压缩试验，获取煤样物理参数；

4、基于煤样物理参数和待推进区域矿井的地质条件建立等比例模拟模型；依据等比例模拟模型，获取多种推进速度下待推进区域煤壁的推进结果，所述推进结果包括推进速度，以及与推进速度对应的待推进区域煤壁恰好发生破坏时的物理状态数据；

5、将多个推进速度下的推进结果生成拟合曲线，根据拟合曲线得出推进安全范围，并将推进安全范围对应的推进速度确定为合理推进速度。

6、作为优选地，所述物理状态数据包括应力分布状态数据、位移分布状态数据、能量分布状态数据。

7、作为优选地，将多个推进速度下的推进结果生成拟合曲线时，具体包括以下步骤：

8、筛选应力分布状态数据，得到多个推进速度以及与推进速度对应的待推进区域煤壁恰好发生破坏时的应力分布状态数据；

9、利用函数拟合，得到不同推进速度对应的待推进区域煤壁恰好发生破坏时的应力分布状态数据，生成应力分布状态拟合曲线。

10、作为优选地，根据应力分布状态拟合曲线得出推进安全范围时，具体包括以下步骤：

11、在等比例模拟模型上将测定网格划分为若干边长为正方形网格，以网格顶点为待估计点；

12、利用克里金插值法计算得出待推进区域煤壁破坏时在测定范围内的各待估计点的应力状态，根据各待估计点的应力状态，采用加权平均法计算待推进区域煤壁恰好发生破坏时的平均应力值；

13、以推进速度为横坐标，绘制以待推进区域煤壁恰好发生破坏时的平均应力值为纵坐标的第一曲线，以推进速度为横坐标，绘制以待推进区域煤壁平衡时的平均应力为纵坐标的第二曲线，第一曲线、第二曲线交点的横坐标区域为推进安全范围。

14、作为优选地，将多个推进速度下的推进结果生成拟合曲线时，具体包括以下步骤：

15、筛选位移分布状态数据，得到多个推进速度以及与推进速度对应的待推进区域煤壁恰好发生破坏时的位移分布状态数据；

16、利用函数拟合，得到不同推进速度对应的待推进区域煤壁恰好发生破坏时的位移分布状态数据，生成位移分布状态拟合曲线。

17、作为优选地，将多个推进速度下的推进结果生成拟合曲线时，具体包括以下步骤：

18、筛选能量分布状态数据，得到多个推进速度以及与推进速度对应的待推进区域煤壁恰好发生破坏时的能量分布状态数据；

19、利用函数拟合，得到不同推进速度对应的待推进区域煤壁恰好发生破坏时的能量分布状态数据，生成能量分布状态拟合曲线。

20、作为优选地，采集待推进区域煤壁上的煤岩时，

21、将待推进区域煤壁划分成若干大小相等的区域，在每一区域的中心位置采取质量相等的煤岩。

22、作为优选地，将采集好的煤岩加工为煤样时，将煤岩加工为相同尺寸的圆柱形试件。

23、第二方面，提供一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现所述基于煤壁稳定的工作面合理推进速度确定方法。

24、第三方面，提供一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现所述基于煤壁稳定的工作面合理推进速度确定方法。

25、本发明的有益效果体现在：

26、本发明通过结合煤壁应力和煤壁应变双因素，并基于煤样物理参数和待推进区域矿井的地质条件建立等比例模拟模型，分析不同推进速度下煤壁能量指标，并分析不同推进速度下的推进结果，最终得出有利于片帮灾害防治的工作面推进速度，相比于现有技术，具有适用范围广、易于实施、效果明显的优点，能够适应不同矿井的地质条件。

技术特征：

1.一种基于煤壁稳定的工作面合理推进速度确定方法，其特征在于，包括如下步骤：

2.根据权利要求1所述的基于煤壁稳定的工作面合理推进速度确定方法，其特征在于，所述物理状态数据包括应力分布状态数据、位移分布状态数据、能量分布状态数据。

3.根据权利要求2所述的基于煤壁稳定的工作面合理推进速度确定方法，其特征在于，将多个推进速度下的推进结果生成拟合曲线时，具体包括以下步骤：

4.根据权利要求3所述的基于煤壁稳定的工作面合理推进速度确定方法，其特征在于，根据应力分布状态拟合曲线得出推进安全范围时，具体包括以下步骤：

5.根据权利要求2所述的基于煤壁稳定的工作面合理推进速度确定方法，其特征在于，将多个推进速度下的推进结果生成拟合曲线时，具体包括以下步骤：

6.根据权利要求2所述的基于煤壁稳定的工作面合理推进速度确定方法，其特征在于，将多个推进速度下的推进结果生成拟合曲线时，具体包括以下步骤：

7.根据权利要求1所述的基于煤壁稳定的工作面合理推进速度确定方法，其特征在于，采集待推进区域煤壁上的煤岩时，

8.根据权利要求1所述的基于煤壁稳定的工作面合理推进速度确定方法，其特征在于，将采集好的煤岩加工为煤样时，将煤岩加工为相同尺寸的圆柱形试件。

9.一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述程序时实现如权利要求1至8任一项所述基于煤壁稳定的工作面合理推进速度确定方法。

10.一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1至8任一项所述基于煤壁稳定的工作面合理推进速度确定方法。

技术总结
本发明公开了一种基于煤壁稳定的工作面合理推进速度确定方法，涉及煤壁工作面推进速度确定技术领域，包括如下步骤：采集待推进区域煤壁上的煤岩，将采集好的煤岩加工为煤样；使用不同加载速率对煤样进行单轴压缩试验，获取煤样物理参数；基于煤样物理参数和待推进区域矿井的地质条件建立等比例模拟模型；依据等比例模拟模型，获取多种推进速度下待推进区域煤壁的推进结果，所述推进结果包括推进速度，以及与推进速度对应的待推进区域煤壁恰好发生破坏时的物理状态数据；将多个推进速度下的推进结果生成拟合曲线，根据拟合曲线得出推进安全范围，并将推进安全范围对应的推进速度确定为合理推进速度。

技术研发人员：李建伟,杨永泽,孙艳超,李哲良,潘志鹏
受保护的技术使用者：内蒙古科技大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/14