【摘 要】
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陕北煤炭资源长时大范围开采,在具备一次采出厚度大、回采巷道断面大、工作面长度大和推进速度快“三大一快”特征的高强度开采条件下,巷道煤岩体存在安全隐患。论文采用现场地质与开采条件调查、理论分析、力学试验、数值模拟和工程实践等方法,开展高强度开采下区段煤柱稳定性辨识及调控研究,主要工作如下:（1）依托陕北小保当矿井为工程研究背景,确定工程扰动下煤柱孕灾过程及灾变主控因素。分析采动应力传递致使煤柱失稳过
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陕北煤炭资源长时大范围开采,在具备一次采出厚度大、回采巷道断面大、工作面长度大和推进速度快“三大一快”特征的高强度开采条件下,巷道煤岩体存在安全隐患。论文采用现场地质与开采条件调查、理论分析、力学试验、数值模拟和工程实践等方法,开展高强度开采下区段煤柱稳定性辨识及调控研究,主要工作如下:（1）依托陕北小保当矿井为工程研究背景,确定工程扰动下煤柱孕灾过程及灾变主控因素。分析采动应力传递致使煤柱失稳过程,并将灾变主控因素分为静态主控参数（煤岩物理力学参数、工程设计类参数）,动态主控参数（采动附加参数及采空区时变参数）。（2）考虑静态主控因素,基于平均影响值-遗传算法-神经网络（MIV-GA-BP）煤柱长期稳定性智能辨识。收集中国煤柱设计历史案例,经MIV参数敏感性分析,获得煤柱稳定性主控因素权重排序;采用GA优化BP建立煤柱稳定性预测模型。（3）考虑动态主控因素,开展受载损伤煤样不同加载速率响应试验研究。采用超声波技术对煤样缺陷质量预筛选,通过循环加卸载方式制备了批量具初始损伤煤样,揭示了不同初始损伤变量、加载速率下煤样力学及声发射响应规律。（4）开展采动条件下区段煤柱稳定性控制参数优化数值计算试验,研究具不同初始破坏程度煤柱、工作面推进速度下煤柱应力场与塑性区演化,结合现场工况确定危险区域并优化煤柱稳定性控制参数。（5）高强度开采下区段煤柱稳定性控制应用研究。从采场布局（尺寸优化）、施载体控制（预裂控顶降载）、承载体控制（煤帮超前支护）和工艺参数（工作面推进速度）优化方面,设计了针对高强度开采下区段煤柱稳定性调控框架,结合巷道表面变形及裂隙监测验证控制效果。本研究为煤柱灾变预控及矿山智能化建设提供参考。
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