基于数字岩石力学的煤岩截割参数优化准则

巷道掘进是煤炭开采及基础设施建设中的关键环节,其掘进效率和安全性直接影响工程经济性和人员生命安全。然而,煤矿巷道掘进全过程的截割参数优化仍面临诸多科学难题,且随着煤矿开采向深部进军,更为复杂的地质环境对截割参数优化提出了更高要求。为解决数字化时代掘进全过程的截割参数智能高效优化问题,结合以物性透明、结构透明和应力透明为核心的数字岩石力学方法论,提出复杂掘进环境下截割优化的全新解决方案。针对煤岩机械截割性能的精确评价问题,基于裂隙张量理论,多维度定量描述裂隙结构,实现了煤岩裂隙结构与可截割性之间的定量表征;针对截割滚筒截齿协同破岩问题,利用数字岩石力学求解器CoBums开展多齿协同破岩数值模拟,揭示了动态截割力与应力波传播规律;针对掘进截割工法缺乏智能截割规划问题,结合煤岩多源数据融合技术,优化了截割工艺参数的动态调整;针对巷道掘支协同作业与支护动态调整问题,利用可控震源和随掘地震探测技术,掌握井下煤岩体应力与非连续结构时间-空间演化规律,进而动态优化时间-空间分区支护参数;针对“深地”巷道低扰动高效截割技术问题,通过实验室及现场工程尺度的低扰动截割破岩研究,明确了掘进扰动与应力方向的关系,为减少动力灾害风险提供了指导。数字岩石力学方法与煤岩截割性、多齿协同破岩、低扰动截割及支护优化等方面的结合,为煤矿巷道掘进效率提升、灾害防控及智能化发展提供了技术支持,有助于推动掘进截割参数从经验判断向数字化、智能化自动优化的转变。

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本文档关键词:力学,参数,岩石,准则,优化