煤炭学报

作者：张传玖, 易俊杰, 王巍, 程敬义,

关键词：非均质地质, 动载系数, 浅埋煤层, Levenberg-Marquardt算法, 动载系数预测模型,

神东矿区浅埋煤层地质条件具有显著非均匀性，采用传统平均动载系数法进行液压支架选型时，难以准确反映实际载荷分布，易造成支架工作阻力设计偏差，诱发支架–围岩系统失稳，制约工作面安全高效开采。研究以哈拉沟煤矿22309工作面为背景，旨在揭示非均匀地质条件对动载系数的控制机制，建立适用于该条件的动载系数预测模型，为液压支架合理选型提供理论依据。 研究采用现场实测与理论分析相结合的方法。通过分析不同分段基岩厚度与埋深对动载系数的影响规律，评估支架适应性差异。基于能量等效原理，结合“浅埋、单一关键层”地质特征，将主关键层破断回转释放能量等效为动载源，构建融合埋深、推进长度与基岩厚度等参数的动载系数预测模型(DP模型)，并采用Levenberg-Marquardt算法对模型参数进行辨识。 结果表明：22309工作面动载系数呈梯阶分布，首段为1.10，次段为1.21，导致次段支架安全阀开启率较首段提高5.5%。DP模型对首段和次段动载系数的预测误差分别为8.95%和1.59%，精度较传统方法提升8.14%和4.86%。在22315工作面应用中，预测动载系数为1.202，与实际误差0.98%，据此计算出支护阻力为10165.2 kN，选用ZY12000/25/50D型液压支架。现场监测证实支护系统运行稳定。 研究构建的DP模型能够基于常见地质参数有效预测浅埋煤层非均匀条件下的动载系数分布，物理意义明确、预测精度高，克服了传统平均动载方法的不足。

来源：2025年第9期

《煤炭学报》期刊编辑部

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