煤体应力随钻监测响应特征及智能感知技术研究

doi:10.13545/j.cnki.jmse.2023.0469

采矿与安全工程学报 ›› 2024, Vol. 41 ›› Issue (5): 1069-1077.doi: 10.13545/j.cnki.jmse.2023.0469

煤体应力随钻监测响应特征及智能感知技术研究

王桂峰1,张崟峰1,王忠宾2,静涛1，窦林名1，曹安业1,胡非凡1,刘心强1,冯淦3,4

1. 中国矿业大学煤炭精细勘探与智能开发全国重点实验室,矿业工程学院,江苏徐州 221116;
2. 中国矿业大学机电学院，江苏徐州 221116; 3. 中矿鼎北科技(徐州)有限公司,江苏徐州 221116; 4. 四川大学水利水电学院,四川成都 610065

出版日期:2024-09-15 发布日期:2024-09-14
通讯作者: 张崟峰，E-mail： ts22020068a31@cumt.edu.cn，Tel： 13849941784
作者简介:王桂峰（1982— ），男，江苏省徐州市人，博士，副研究员，主要从事冲击地压方面的研究。
基金资助:
国家重点研发计划项目（2020YFB1314203，2022YFC3004603）；国家重大科研仪器研制项目（52227901）；国家自然科学基金项目（51504248，52227901，51934007）；江苏省自然科学基金项目（BK20140194）；江苏高校优势学科建设工程项目（SZBF2011-6-B35）；中国矿业大学大学生创新创业训练计划项目（202210290422E）

Research on drilling characteristics and the intelligent perception technology of coal stress#br#

Online:2024-09-15 Published:2024-09-14

摘要/Abstract

摘要： 由于冲击地压灾害的复杂性、突发性及形式多样性等特点,灾源准确感知与预警、应力场精准调控等问题迫切需要解决,数字钻探
被认为是定量测量岩体力学信息的原位测试新方法。通过自主研制的三轴高应力加载钻进全过程模拟实验系统,开展不同应力、钻进工况条件下钻进敏感性试验,研究不同应力、钻进工况对随钻扭矩、推力、排屑量等信息的影响规律,建立煤体应力随钻感知力学模型,揭示煤体应力与随钻响应信息关联机制,提出基于BP神经网络的煤体应力多参量融合智能识别方法,并开展了工程应用。研究表明:随钻响应信息(扭矩、推力等)与加载应力呈正相关关系,其增长趋势与钻进排屑量随应力增加的趋势相同,而钻进速度、转速是影响随钻响应信息的重要因素;基于BP神经网络的随钻应力识别模型拟合程度好,模型预测准确率达到95％;井下工程验证发现主动CT反演的应力异常区和随钻反演应力具有较好的一致性,验证了随钻感知煤体应力的准确性。研究为实现煤体应力原位数字钻探技术提供了科学依据,有利于破解冲击地压危险源智能感知与预警行业性难题,促进防冲技术向高效、智能化方向发展。

关键词: 深部开采, 冲击地压, 应力随钻监测, 三轴试验, 神经网络

中图分类号:

P 631

王桂峰, 张崟峰, 王忠宾, 静涛, 窦林名, 曹安业, 胡非凡, 刘心强, 冯淦. 煤体应力随钻监测响应特征及智能感知技术研究[J]. 采矿与安全工程学报, 2024, 41(5): 1069-1077.

[1]	马守龙, 南新科, 张明, 姚强岭, 杨想录, 王夫榕. 深部大倾角不对称空间围岩结构工作面合理支架阻力研究#br#[J]. 采矿与安全工程学报, 2024, 41(5): 899-907.
[2]	刘灿灿, 郑西贵, 王术龙, 王济宇, 李鹏, 郭晓玮, 许文杰. 基于钻孔成像的结构面智能化识别系统[J]. 采矿与安全工程学报, 2024, 41(4): 720-729.
[3]	谭彦, 郭伟耀, 王浩, 谭云亮, 赵同彬, 张东晓, 方恒宇. 不同倾角断层滑移失稳机制试验研究[J]. 采矿与安全工程学报, 2024, 41(4): 749-758.
[4]	郝琪, 曹安业, 王常彬, 郭文豪, 彭雨杰, 宋士康, 冯海龙. 硬厚致灾岩层预裂爆破防冲参数优化及工程实践[J]. 采矿与安全工程学报, 2024, 41(3): 481-492.
[5]	朱小景, 潘一山, 齐庆新, 肖永惠, 李海涛. 矿震诱发巷道冲击地压力学机制及判别准则研究[J]. 采矿与安全工程学报, 2024, 41(3): 493-503.
[6]	杨旭, 刘亚鹏, 曹安业, 刘耀琪, 王常彬, 赵卫卫. 基于微震多维信息融合的冲击地压全时空预测方法[J]. 采矿与安全工程学报, 2024, 41(3): 511-521.
[7]	成云海, 许文涛, 李峰辉, 张修峰, 胡兆锋. 煤体成分及微结构与卸荷弹射相关性分析[J]. 采矿与安全工程学报, 2024, 41(3): 570-578.
[8]	杜凯, 陈天宇, 杨成祥, 徐允哲, 张洪铭, 刘华, 崔光磊, 刘立民, 王守国. 真三轴应力下铝土矿力学特性及变形破坏特征[J]. 采矿与安全工程学报, 2024, 41(1): 67-73.
[9]	杨胜利, 李杨, 王兆会, 王伟, 孙文超, 李增强, 曹鹏. 充填体支撑作用下坚硬顶板运动模式与控制方法[J]. 采矿与安全工程学报, 2023, 40(5): 1057-1066.
[10]	朱志洁, 姚振华, 王来贵, 韩军, 吴云龙. 裂隙分布对煤岩体冲击倾向性影响机制试验研究[J]. 采矿与安全工程学报, 2023, 40(3): 554-562.
[11]	郑凯歌, 袁亮, 杨森, 张平松, 李延军, 戴楠, 王泽阳. 基于分区弱化的复合坚硬顶板冲击地压分段压裂区域防治研究[J]. 采矿与安全工程学报, 2023, 40(2): 322-333.
[12]	崔峰, 张廷辉, 来兴平, 陈建强, 杨彦斌. 冲击地压矿井科学产能确定初步构想[J]. 采矿与安全工程学报, 2023, 40(1): 48-59.
[13]	袁崇亮, 王永忠, 施现院, 常庆粮, 张彪. 近直立特厚煤层分段综放夹持煤柱冲击机理[J]. 采矿与安全工程学报, 2023, 40(1): 60-68.
[14]	沈荣喜, 袁子晨, 王恩元, 陈同庆. 煤岩三向应力监测系统研发及在冲击矿井中的应用[J]. 采矿与安全工程学报, 2023, 40(1): 155-163.
[15]	陈大勇, 黄炳香, 吴占伟, 江续飞, 王茗可, 郭英, 邵鲁英, 焦雪杰. 煤矿顶板超深孔爆破对巷道围岩稳定性影响研究[J]. 采矿与安全工程学报, 2022, 39(6): 1135-1142.

煤体应力随钻监测响应特征及智能感知技术研究

Research on drilling characteristics and the intelligent perception technology of coal stress#br#

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