【技术实现步骤摘要】
一种采动煤岩多场响应快速获取方法
本专利技术涉及机械和矿山技术工程领域，特别涉及一种采动煤岩多场响应快速获取方法。
技术介绍
煤炭是我国的主体能源，在煤矿的开采前，对于煤矿的模拟开采对于煤矿的开采能够安全高效进行有着非常重要的作用，为了能够获得更加可靠的相关矿山压力显现规律，煤岩应力特征，采场裂隙发育分布等规律，需要一种较为准确快速且可靠的获取方法。以前的相似模型试验能够模拟地质构造不太复杂的煤矿，能够进行在确定的情况下的开采模拟，解决了那些开采条件较为复杂的煤矿的开采模拟。但是其中仍然存在许多局限性，在模拟研究矿山压力显现规律，煤岩应力特征，采场裂隙发育分布等规律时，所需要的时间较长，而且只能就特定的煤矿进行相关模拟，没有办法进行重复实验，所以每次实验成本较高，模拟结果也具有相应的局限性，只能用于该煤矿的开采应用，无法对相关的数据进行二次利用，没有完全挖掘出每次实验数据的所有价值。而且无法实现在同一次实验过程中改变岩层参数和地质构造参数从而进行对比获得比较可靠、稳定的岩层运动演化规律，同样也不能重复进行模拟，更不要...
【技术保护点】
1.一种采动煤岩多场响应快速获取方法，其特征在于，包括以下步骤：/n1)选取形状记忆聚合物作为打印线材；设置煤岩层倾角和厚度；进行相似模型3D打印，得到煤层相似模拟粗模型；/n2)对煤层相似模拟粗模型中不同位置的材料施加不同外场激励，使模型不同位置获得预设的初始物理力学参数，得到煤层重复采动相似模拟模型；其中，所述物理力学性质参数主要包括煤岩容重、抗压、抗剪、抗拉强度和切向刚度；/n3)设置煤层开采参数。进行煤层开采模拟，观测煤层重复采动相似模拟模型在采动过程中煤岩层多场响应；所述煤岩层多场响应包括煤岩应力场变化、变形场变化和裂隙场变化；/n4)施加外场激励使煤岩层恢复至煤...
【技术特征摘要】
1.一种采动煤岩多场响应快速获取方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)选取形状记忆聚合物作为打印线材；设置煤岩层倾角和厚度；进行相似模型3D打印，得到煤层相似模拟粗模型；
2)对煤层相似模拟粗模型中不同位置的材料施加不同外场激励，使模型不同位置获得预设的初始物理力学参数，得到煤层重复采动相似模拟模型；其中，所述物理力学性质参数主要包括煤岩容重、抗压、抗剪、抗拉强度和切向刚度；
3)设置煤层开采参数。进行煤层开采模拟，观测煤层重复采动相似模拟模型在采动过程中煤岩层多场响应；所述煤岩层多场响应包括煤岩应力场变化、变形场变化和裂隙场变化；
4)施加外场激励使煤岩层恢复至煤层重复采动相似模拟模型的初始状态。将模型开挖记忆材料放回原煤层重复采动相似模拟模型，并通过外场激励使整个煤层重复采动相似模拟模型恢复至初始状态；
5)分别改变煤层开采参数，重复步骤3)～步骤4)，获得不同开采参数下煤岩多场响应；
6)收集煤岩层多场响应数据，处理得到样本数据；对样本数据进行筛选，得到在预设初始物理力学参数下煤岩多场响应的建模样本和检验样本数据库；
7)改变煤岩层初始物理力学参数，重复步骤2)～步骤6)，得到在不同初始物理力学参数条件下煤岩多场响应的模样本和检验样本总数据库；
8)改变煤岩层倾角、厚度，重复步骤1)～步骤7)，得到不同煤岩层倾角、厚度下煤岩多场响应的模样本和检验样本总数据库；
9)对建模样本数据进行多元回归分析；分析不同煤岩层倾角、厚度、煤岩层初始物理力学参数和开采参数与煤岩应力场变化、变形场变化和裂隙场变化的相关性；
10)确定BP神经网络的输入节点数、输出节点数和隐层节点数，构建BP神经网络预测模型的结构初始模型；所述BP神经网络结构初始模型包括输入层、输出层和隐含层；各层间通过权连接；
11)使用粒子群算法优化BP神经网络的连接权值和阈值，得到最终的BP神经网络预测模型；
12)采集实际矿井基本资料；根据相似原理，获得实验室相似模拟尺度下矿井的基本参数；将参数输入BP神经网络预测模型得出实验室尺度下矿井煤层采动下煤岩多场响应；根据相似比，得到矿井真实的煤层重复采动下煤岩多场响应。
2.根据权利要求1或2所述的一种采动煤岩多场响应快速获取方法，其特征在于：所述煤层重复采动相似模拟模型为单一煤层重复采动相似模拟模型；所述煤层开采参数包括采高和开采速度。
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【专利技术属性】
技术研发人员：邹全乐，甯彦皓，张碧川，许文杰，王智民，苏二磊，谭旭静，文沛然，吴斐，
申请(专利权)人：重庆大学，
类型：发明
国别省市：重庆;50
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