煤田地质与勘探

作者：张美晨, 赵丽娟, 王雅东, 张凯,

关键词：三维孪生模型, 颗粒集的修正替换, 虚拟映射, 煤岩截割信息, 离散元, 复杂夹矸煤层,

目的复杂夹矸三维孪生煤层要实现对物理煤层的信息化描述，真实映射物理煤层的虚拟形态，构建模型是研究智能化采煤机高效截割的必要前提，同时也为实现“无人化”开采提供有效的数据保障。方法以山东兖矿能源集团股份有限公司17层工作面采样数据为基础，研究了融合更多煤层地质结构条件信息的方法。采用不规则颗粒建模技术，孪生硫化铁结核；优化煤岩层颗粒填充技术；建立自定义接触模型模拟煤岩颗粒表面的粗糙度。以所构建的煤层三维孪生初始静态模型为基础，完成煤层应用插件的编译，根据地质特征为煤岩颗粒及结构体添加新属性实现孪生模型结构的修正；开展采煤机截割实验验证孪生模型的可行性。结果和结论结果显示：(1)实现了硫化铁结核、断层、顶底板构造的添加，完成煤层工作面三维孪生初始静态模型构建。(2)获得了可实现修正替换颗粒集的动态复杂夹矸煤层三维孪生模型。(3)采煤机截割实验的开展验证了其物理性能与实际煤岩的接近程度，截割复杂夹矸煤层三维孪生模型过程滚筒受载与实际煤岩之间的误差更小。(4)该模型在煤岩截割双向耦合试验中投入应用后，其优化后的重构煤层工作面三维孪生模型真实地反映了工作面煤层的形态，具有修正替换颗粒集功能的动态复杂夹矸煤层三维孪生模型可更准确快速地表达真实工作面的各种地质结构信息，提升煤岩截割数据信息获取的有效性。

来源：2024年第12期

《煤田地质与勘探》期刊编辑部

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