概率积分法参数反演的SAAFC模型

针对传统算法在概率积分法参数反演时无法获取全局最优解或收敛速率慢,以及基于生物遗传进化的智能寻优算法反演参数存在最优解非唯一的情况,为了更有效地进行概率积分法参数反演,引入新型群智能寻优方法,采用一种动态改变步长和视野的 SAAFC 算法预计概率积分法参数并与实际下沉值和水平移动值组合成目标函数,从而使参数反演问题转化为目标优化问题,建立了概率积分法参数反演的SAAFC模型。以朱集东矿1242（1）工作面为工程实例,根据该矿其它工作面岩移观测站实测数据解算的预计参数值给定反演参数初值范围,生成初始鱼群并模拟人工鱼的觅食、聚群、追尾和随机4种行为,设定试探次数上限并不断选择适应度最优的行为执行,直到获得全局最优参数或者达到迭代次数上限终止并输出参数值。利用模型反演所得参数预计地表下沉、水平移动、倾斜变形、曲率变形及水平变形,与5种实测变形拟合曲线进行对比,并计算预计下沉值的决定系数和泛化性能指标,综合评定模型的参数反演性能。比较预计下沉曲面与实测空间下沉曲线构建的实际下沉曲面轮廓,检验反演所得参数用于下沉预计的可行性。在地质采矿条件和解空间相同的条件下,利用AFC算法和LSM算法对该工作面的概率积分法参数进行反演,与所建模型进行对比,进一步验证模型的参数反演精度和收敛速率。结果表明：①模型反演参数预计地表下沉的决定系数为0.930 0,泛化性能指数为0.971 7,说明模型的参数反演可靠性较高;②模型反演所得概率积分法参数 预计的下沉曲面较贴近实测空间下沉曲线,拟合效果较好;③3种模型反演参数预计的下沉和水平移动空间拟合曲线中,SAAFC算法更加贴近实测曲线,AFC算法较LSM算法更加贴近实测曲线。SAAFC、AFC、LSM算法反演参数下沉预计中误差分别为32.958、67.857、74.288 mm,走向水平移动预计中误差分别为42.818、52.144、57.512 mm,倾向水平移动预计中误差分别为79.391、86.671、92.739 mm。总体上,SAAFC算法反演8个概率积分法参数的收敛速率较AFC算法和LSM算法更快,AFC算法相比LSM算法收敛速率略快些。     

基于遗传算法的概率积分法预计参数反演

地表移动观测站实测数据反演求取概率积分法参数是这一方法应用过程中的关键问题,现有算法存在求参易发散,难以获取最优解的缺陷.提出采用遗传算法反演概率积分法参数,研究了该算法反演结果的准确性和可靠性.研究结果表明,遗传算法反演概率积分法预计参数精度高,参数相对误差小于1.5%,对观测站中的观测值随机误差、粗差、观测点缺失的问题具有较强的抗干扰能力,较最小二乘法、模矢法在参数反演准确性和可靠性方面有明显优越性.     

顾北煤矿1312(1)首采面开采沉陷规律实测研究

以厚松散层薄基岩典型矿区—顾北煤矿1312(1)首采面观测站的实测数据为基础,分析了顾北煤矿首采面开采地表移动变形的动态及静态规律,基于几何参数反演的方法获得了走向、倾向主断面上静动态角量参数及概率积分法预计参数。     

非规范观测站的岩移参数求取方法研究

煤矿开采沉陷的预计参数大都是根据移动盆地走向和倾向主断面上观测线的实测资料求得.针对非规范岩移观测站和非主断面实测数据不完整的情况,文中在尊重岩移观测站实测数据的前提下,以概率积分法预计参数求解为例,提出了根据非规范观测线实测数据解求、FLAC3D数值模拟计算、地表变形预计程序分析拟合验证和相邻采区已有研究成果参照的联合求参方法,所求取的岩移参数能精确满足实际生产的需要.     

利用果蝇算法反演概率积分法开采沉陷预计参数

针对概率积分法开采沉陷预计参数反演时存在算法复杂、计算量大等问题,将具有算法简单、计算量小、精度高等特点的果蝇算法引入到概率积分法开采沉陷预计参数反演中,研究了利用果蝇算法反演概率积分法开采沉陷预计参数的基本原理,构造了下沉拟合值与实测值均方差最小的适应度函数模型。结合安徽省某煤矿的实测数据,分别采用果蝇算法、遗传算法以及粒子群算法反演概率积分法开采沉陷预计参数,并以下沉拟合值与实测值的均方差为各算法反演精度的评价标准进行对比分析,结果表明：利用果蝇算法反演出的下沉拟合值与实测值的均方差（33.7 mm）以及相对中误差（1.4%）均小于同类条件下遗传算法、粒子群算法的反演结果,说明果蝇算法适用于反演概率积分法开采沉陷预计参数,对于提高概率积分法开采沉陷预计的精度有一定的参考价值。     

基于最小二乘-广义层次分析法的次级地表移动参数反演

为了解决无标准地表移动观测站的矿井能够使用次级地表移动观测站的实测资料,反演得到地表移动参数,从而指导本矿井的采煤规划设计等工作。基于最小二乘-层次分析法理论,采用多工作面大范围次级地表移动观测站的监测数据与概率积分法相结合,研究了次级地表移动观测站监测资料反演矿井地表移动参数的方法。使用该方法反演得到的地表移动参数计算采空区造成的采动影响范围,与现场实测、调研资料对比验证,结果表明,该方法反演得到的地表移动参数与本矿井的实际采动损害情况吻合,证明了该方法的正确性与合理性,解决了利用次级地表移动观测站监测结果高精度反演地表移动参数的问题。     

概率积分法预计参数求取及应用研究

大量地表移动观测资料显示,概率积分法预计的下沉曲线边缘部分比实际观测下沉曲线收敛快,其预计结果与实际观测值在移动边界区域很难拟合一致,造成了利用观测站求取的预计参数计算的地表变形值在开采影响边界区域与实际观测值不符.文中根据观测站实测数据,提出对观测站分区域反演预计参数,分区域进行地表变形预计的方法,可以有效克服概率积分法边界收敛过快的缺点,使预计结果更符合实际.     

肖家洼煤矿110801工作面地表移动变形规律研究

文中利用山西肖家洼煤矿110801工作面地表观测站实测数据,探讨了厚黄土层薄基岩开采条件下地表移动变形规律,获得该地质采矿条件下概率积分法的各项参数,以及各移动变形角量参数。研究了采用概率积分法理论进行曲线拟合法时的修正方法。探讨了山体滑移对山谷监测点的影响规律。     

基于改进果蝇算法的概率积分法预计参数反演

由于概率积分法函数模型的非线性表现形式以及各参数之间的相关性,概率积分法开采沉陷预计参数反演时存在计算复杂、易发散、容易陷入局部最优解等问题。利用参数设置少、计算效率高、算法实现容易、全局寻优能力强且精度较高的果蝇算法进行基于概率积分法的开采沉陷预计参数反演,并对算法进行改进。以实测下沉值为参照,将预计结果与实测值相比较,结果表明,改进的果蝇算法对概率积分法的开采沉陷预计参数反演具有适用性,对于用概率积分法进行开采沉陷预计的精度的提高有一定的积极作用。     

基于Origin矿山开采沉陷数据拟合求参研究

为了求取开采沉陷预计参数,在分析传统求参所存在的问题和拟合求参基本原理的基础上,指出利用概率积分法沿走向和倾向主断面拟合实测数据更符合工程实际需要.基于Origin绘图和数据分析软件,针对概率积分法预计模型,采用Simpson数值积分开发了相应的应用程序,拟合算法采用Marquardt算法.通过实测数据的处理,完成了1124工作面的基于概率积分预计模型的数据拟合过程,得出了相应的预计参数.表明在松散层较厚时,下沉盆地的边缘拟合值与实测值偏差,较大,概率积分预计模型更适用于松散层较薄的地表移动和变形预计.     

山区复杂地形下地表移动盆地边界角量参数研究

为准确有效地获得山区复杂地形条件下地表运移规律和角量参数,以山西山区某矿20210复杂地形工作面为例,提出了一种“以点求面”的计算模式,在山区复杂地形工作面非主断面处建立地表移动观测网,利用遗传算法在参数优化推导中的优势,优化出本地区的概率积分法预计参数,拟合研究了山区复杂地形下的地表移动变形规律,得到了地表移动盆地边界角量参数。通过优化的参数对地表移动变形进行了概率积分法预计,并与非主断面实测数据进行了对比分析。结果表明:基于遗传算法优化参数得出的概率积分法结果,其误差均在5%以内,验证了预计参数及地表下沉数据的可靠性。该地形条件下地表移动下沉最大值为853 mm,矿区走向移动角为69.0°,上山移动角为73.1°,上山边界角为70.3°,下山边界角为59.4°,充分采动角为59.3°,最大下沉角为83.6°。     

南屯矿综采工作面地表移动变形规律实测研究

为获取七采区3下煤层综合机械化开采地表移动规律,在南屯煤矿73下21东西两工作面上方分别设立了地表移动观测站,通过对实测资料的分析与研究,得到了南屯煤矿该区域综采条件下的地表移动变形规律与岩移角值参数。针对两工作面地表下沉数据分别求取了相应的地表移动概率积分法模型参数,并综合2组反演结果给出1套完整的地表沉陷预计参数。     

浅谈概率积分法在煤矿开采沉陷预测中的适宜性应用

煤矿地下开采后,地表在采空区范围内会出现不同程度的移动和变形。概率积分法因其参数易确定、实用性强,在地表沉陷预测中应用最广。以平煤二矿为例,选取合适参数计算其地表沉陷值,并与地表移动观测站数据进行对比研究,验证概率积分法在煤矿地面沉陷预测中的适宜性。     

邻近采空区影响的地表沉陷概率积分参数反演

为了准确反演受到邻近采空区影响的地表沉陷预计参数,通过分析工作面开采后地表正常下沉规律与邻近采空区残余沉降量的预测方法,将邻近采空区等价成变采高的小工作面开采来进行概率积分法参数反演,提出了邻近采空区影响的地表沉陷概率积分法参数反演方法。利用该方法求取的概率积分参数预计得到的地表下沉曲线与实测曲线比较吻合,为邻近采空区影响的地表概率积分参数反演提供了可行方法。     

开挖浅埋煤层条件下山区地表移动及变形规律预计

地下煤层开采后,其变形影响经采空区及上覆岩层传至地表形成采煤沉陷区,从而引起地表移动和变形,但是关于山区地表移动计算成果较少,以霍东矿区某煤矿为例,在利用概率积分法计算移动盆地地表变形的基础上,考虑地形因素并通过MATLAB程序计算采煤影响下山区地表下沉和变形规律。通过对比主断面上平地变形和山区变形,可以发现修正后的下沉量曲线不同于平地变形曲线,呈"碗"形;滑移影响参数的选取直接影响山区地表移动变形修正计算模型结果;山区的地形因素对变形影响较大,尤其是在地形起伏较大的地区。     

基于Matlab的概率积分法开采沉陷预计参数解算

通过在开采工作面地表建立观测站获取地表变形数据解算概率积分法开采沉陷预计参数,从而预计工作面周边或相似开采条件下工作面的开采沉陷并评估和指导开采作业,其前提是精确获取概率积分法开采沉陷预计参数。为此,基于Matlab软件,采用最小二乘法拟合观测点变形数据解算概率积分法开采沉陷预计参数,并结合Matlab软件绘图工具开发了集数据载入、坐标转换、参数解算、结果输出、开采沉陷预计及反演为一体的可视化开采沉陷预计系统。以淮南谢桥煤矿11316工作面为例,根据地表移动观测点位移数据解算开采沉陷预计参数并与实测值进行对比分析,结果表明,该系统解算出的开采沉陷预计参数符合两淮矿区开采沉陷的基本规律,反演结果与实测值基本吻合,该系统对于实现矿区开采沉陷高精度预计和反演具有一定的参考价值。     

非充分开采条件下地表沉陷预计与可视化研究

为研究深部非充分采动条件下地表移动变形规律,指导矿井安全生产,义煤集团某大型煤矿建立了地表移动观测站,根据地表移动实测数据进行参数的拟合解算,采用概率积分法进行地表移动和变形预计。结合MATLAB仿真技术,实现了煤矿深部非充分采动条件下地表沉陷可视化预计,并实现了地表变形图绘制,为煤矿深部开采地表移动规律研究提供了重要参考。     

地表移动概率积分法计算参数的相关因素分析

为建立地表移动的概率积分法计算参数与地质采矿条件之间的数学关系,以我国主要矿区的大量地表移动观测站实测数据为原始数据,采用逐步回归的方法建立了开采沉陷概率积分法参数与地质采矿条件之间的统计回归公式。采用中误差和威尔莫特一致性指数(WIA,Willmott’sIndex of Agreement)对回归公式的精度及预测能力进行评定,计算结果表明所建立的回归公式误差较小,各参数回归公式均具有较好的泛化性能。为进一步验证所建立的回归公式的正确性,以4个测试样本数据进行计算,计算结果与实测结果吻合。最后,以淮北某矿地表移动实测数据为例,计算结果表明采用统计规律所计算的概率积分法参数进行开采沉陷预计计算可以得到与实测相符的地表移动变形数据。研究成果为缺少实测资料矿区进行开采沉陷预测确定概率积分法参数提供了科学依据。     

基于小工作面开采的地表沉陷参数获取

通过对实测数据分析与数学模型修正相结合的方式对小工作面开采影响下的地表移动变形规律进行分析和总结,得到该地质采矿条件下可靠的概率积分法参数,并利用所得参数对其它沉陷参数进行反演推算,最终获得该地质采矿条件下一套完整的沉陷参数.     

基于实测数据的概率积分法预计参数反演方法研究

目前,我国在对煤矿开采沉陷预计中使用最为广泛的方法是概率积分法。如何确定某一矿区合理的概率积分预计参数,进而对整个矿区开采沉陷进行准确的预计,一直是这一领域的研究热点。根据华北地区某矿地表移动观测站实测资料,以概率积分法预计公式为模型,借助Matlab软件强大的计算、绘图功能,实现了对概率积分法预计开采沉陷参数的反演。由反演结果与实测资料分析对比知,该方法合理可行,精度满足工程实际要求。