厚松散层重复开采地表移动变形特征比较与分析

根据某矿厚松散层、大采深、长工作面、机械化采煤条件下2个初采和1个重复开采工作面观测站实测资料,通过移动变形计算和规律分析,获取了基于概率积分法的地表移动变形预计参数,从地表移动持续时间、下沉状态、地表移动盆地特征、概率积分法参数等方面总结了重复开采与初采时地表移动变形规律的差异,为类似地质采矿条件下的重复开采地表移动变形规律分析提供参考。     

基于概率积分法的开采沉陷预计分析

首先介绍了概率积分法计算地表移动变形的基本原理,其次运用VB语言编制了计算矩形工作面地表移动变形的预计程序,并结合鲍店泗河堤坝下采煤实例,预计了堤坝沉陷及变形量,并计算了堤坝回填土方量,以期为矿区开采奠定基础.     

模拟退火算法在概率积分法参数反演中的应用

针对传统方法求取概率积分法参数存在易发散且难以获得最优解的不足,本文提出将模拟退火算法应用到反演概率积分法参数中。利用模拟退火算法在搜索解时能够跳出局部最优解,获得全局最优解的特点,建立模拟退火法反演概率积分参数模型,求出概率积分参数。通过理论分析与实验验证,模拟退火算法反演概率积分法参数精度高,并对随机误差和粗差有一定的抗干扰能力,而且实验反演的地表下沉数据基本符合实测数据,获得了较好的结果,证明了该模型的可行性与有效性。     

遗传规划方法用于确定岩体移动参数

运用遗传规划理论,建立确定岩体移动参数的遗传规划模型,用岩体移动实测数据对网络进行训练,并用测试样本对模型进行测试。研究结果表明,模型的预测性能是令人满意的。运用经典的概率积分法计算公式,通过工程实例计算分析表明,采用遗传规划方法确定出的地表移动参数符合工程实际。     

隧道开挖引起地表下沉及其影响分析

针对地下隧道开挖引起的地表下沉问题,运用概率统计理论建立了数学模型,并根据BP神经网络理论,通过对BP神经网络算法的改进,采用反分析方法确定岩体移动变形参数。利用所建模型对隧道开挖引起的地表垂直移动(下沉)进行了具体的计算分析,将理论计算值与实测下沉值进行对比,二者十分吻合。对比结果表明,所给出的数学分析模型及参数确定方法符合工程实际,为解决地下隧道开挖引起地表下沉预计分析问题开辟了新的途径。     

考虑相互作用影响的堆石料动力参数反演

通过黏弹性人工边界及相关的等效结点力法实现了半无限域的地震动输入,采用多种群遗传算法和径向基神经网络构建参数反演平台,建立了考虑坝基相互作用及辐射阻尼影响的土石坝动力参数反演分析模型。多种群遗传算法优化得到坝体堆石料动力参数,可有效避免传统遗传算法的早熟问题;经过训练的径向基神经网络描述模型参数和加速度反应谱值之间的映射关系,节省参数反演的计算时间。对鲤鱼潭大坝动力参数的反演结果表明,测点加速度与实测值吻合较好。考虑相互作用的反演得到堆石料最大动剪模量系数C值最大,刚性地基模型反演结果居中,室内动三轴试验值最小,工程应用时室内试验值应予以修正。     

胶州湾隧道青岛接线端开挖区地表移动与变形

运用基于概率积分法的沉陷预计软件对隧道开挖区的地表移动与变形进行了详细研究,结果表明运用基于概率积分法的沉陷预计软件计算隧道开挖区地表移动与变形的方法是有效可行的,同时得出地表移动与变形沿隧道横向的一些分布特点及规律,以期为以后城市隧道工程的设计与施工提供指导。     

遗传算法和高斯牛顿法联合反演地下水渗流模型参数

充分利用遗传算法善于进行全局搜索和高斯牛顿法善于进行局部搜索的优点,克服了两种方法各自的不足,用改进的遗传算法和高斯牛顿法联合反演地下水数值模型参数,首先用遗传算法求出地下水模型参数的初值,然后利用这组初值用高斯牛顿法进行数值模型参数的反演,并以非均质各向同性承压二维非稳定流动模型,结合有限元法讨论了用遗传算法和高斯牛顿法联合反演地下水数值模型参数的过程。计算结果表明,联合参数反演方法,具有收敛速度快、解的精度高的特点。     

温家沟矿采煤引起的地表沉陷预测

采用概率积分法对温家沟煤矿采煤引起的地表变形进行了预计,得出采后地表移动变形最大值。根据变形值分析了开采对地表建筑物和附属物的影响,为制定地表塌陷防治措施和生态恢复措施提供了依据。     

考虑底板岩层移动的急倾斜煤层开采沉陷预计

分析了急倾斜煤层开采岩层和地表移动特点,总结了急倾斜煤层开采地表下沉盆地的4种类型,并对这4种下沉盆地的形成原因进行揭示。给出了急倾斜煤层开采沉陷预计建模的4条原则,并针对该原则提出了一种基于概率积分法的急倾斜煤层开采沉陷预计模型,该模型能清楚地解释急倾斜煤层开采煤层顶底板岩层移动和地表下沉的相互关系。建立了预计方法的坐标系,分析了预计参数的物理意义,并给出了预计参数的变化规律。编制了基于本文方法的计算机程序,并利用矿区观测站实测数据对本方法进行了验证。实验结果表明,本文方法对于倾角大于70°的急倾斜煤层开采沉陷预计效果较好,能为矿区的环境保护,地表移动预警起到决策支持作用。     

Combined prediction model for mining subsidence in coal mining areas covered with thick alluvial soil layer

The entire overburden stratum above a coal mining area is considered to be composed of an alluvial soil layer and a bedrock layer. In underground mining, alluvial soil has a major effect on ground subsidence. This effect is especially significant and not negligible when the alluvial soil accounts for a large proportion in the entire overlying stratum of coal mining areas covered with thick alluvial soil (CMATASs). In this study, the applicability of the most popular probability integral method (PIM) used for CMATASs was analyzed, and it was found that the PIM is not suitable for ground subsidence prediction in CMATASs for two main reasons: (1) the subsidence basin range predicted by the PIM was smaller than the measured range; thus, the predicted basin converged more rapidly than the measured basin at the edges. (2) Poor fitting results were obtained at the subsidence basin edge. The mechanism of mining subsidence in CMATASs and the reasons why the PIM is not suitable for CMATASs were investigated in terms of the internal deformation and crack (void) distribution within the rock mass induced by underground coal mining. The results indicate that the alluvial soil is compacted and then subsides under vertical compression deformation, which increases ground subsidence. The bedrock is subjected to the weight/load of the thick alluvial soil layer. Because of the vertical compression deformation inside the rock, its internal voids (spaces) are compacted; thus, the replaced voids (spaces) are transferred to the ground surface, resulting in an increase in ground subsidence. However, the effect of the alluvial soil on ground subsidence cannot be detected by the PIM; moreover, the PIM is unable to represent the mechanism of the mining subsidence in CMATASs. Thus, the PIM cannot be used for predicting subsidence in CMATASs. To precisely calculate subsidence in CMATASs, we propose a combined prediction model (CPM) for mining subsidence in CMATASs based on soil mechanics and stochastic medium theory. The new CPM was applied to the mining process in the Huainan Coal Mining Area. The calculation results show that subsidence predicted by the CPM better fits the measured subsidence values, with a relative error of 4.9%, and that the fitting accuracy is improved by 18% compared to the relative error of the PIM (6.0%). Thus, the proposed CPM is more suitable for predicting ground subsidence caused by underground coal mining in CMATASs, and can be used to provide more accurate predictions for ground subsidence in similar coal mining areas.     

专线铁路下采煤地表沉陷规律数值模拟研究

采用有限元法研究了宝积山煤矿701综放工作面专线铁路下采煤引起的地表沉陷规律,给出了随着开采的进行地表水平位移、竖向位移的发展规律.现场监测表明,有限元计算得到的沉陷量与实际沉陷量基本一致,有限元计算模型的建立及参数的确定是合理的.计算结果对710工作面的正常开采具有重要意义.     

主断面移动与变形归化计算模型及鲁棒性求参新方法

 在开采沉陷数据处理中,针对当前主断面移动与变形归化计算繁琐和概率积分参数求取方法缺乏稳健性问题,采用理论研究和模拟试验的方法开展系统研究,主要取得到如下成果：(1) 提出一种基于坐标系统转换的主断面移动变形归化计算模型;(2) 构建一种具有鲁棒性的概率积分参数反演新方法,该方法主要包括残差移动矢量模平方和最小求参准则、参数初值样本均匀设计、异常结果样本肖维涅探测和纯净结果样本加权处理4个有机组成部分。模拟试验结果表明,即使在参数初值样本大跨度(局部样本参数严重偏离真值)的情况下,该鲁棒性求参方法亦可反演出精准的概率积分参数。研究成果对开采沉陷监测数据处理具有重要参考价值。     

基于倾角变化的最大下沉值计算方法

最大下沉值是度量层状矿体(如煤层)开采引起的地表移动变形程度的重要参量。地表最大下沉值与开采工作面几何要素相关，基于倾角变化的最大下沉值计算模型综合反映了这些因素的影响关系，在一定程度上从岩层移动机理揭示了开采沉陷的层面效应和尺寸效应，为建立不同级别倾角煤层开采沉陷的统一模型打下了基础。     

大采高多断层工作面综放诱发地表沉陷观测及数值分析

 从现场监测出发,分析近年来的监测数据,获得王庄矿大采高工作面在高强度综放开采条件下的地表沉陷规律,通过打孔观察冒落带、裂隙带的分布规律,得到最大下沉高度。然后基于不连续变形数值分析方法建立地表沉陷模型,模拟和分析多条断层对工作面综放开采的影响规律,并获得最大下沉高度。模拟最大沉陷值约为4.5 m,要小于实测值4.9 m,可能的原因是数值模型中只考虑该区4条较大的断层,而实际该区还有很多小的断层和小构造,并且实际地质情况远远比数值模型要复杂。最后比较相似条件下有无断层的地表沉陷规律,获得有无断层影响下的覆岩破断规律及移动规律,并比较两者的异同。     

顾北煤矿1312（1）首采面地表移动观测站设计

矿山在开采过程中会引起岩层与地表移动,它是由许多地质采矿因素综合影响的结果,在采空区上方建立地表移动观测站进行实地观测是获得岩层和地表移动规律的主要手段,所谓观测站,是指在开采影响范围内的地表或其他研究对象上,按一定要求设置的一系列互相联系的观测点。本文从观测站的资料收集,布设形式,观测线的布设位置,长度,密度以及观测站的设置等处着手,较详细地论述了地表移动观测站的设计要点和步骤。     

急倾斜煤层开采岩移基本规律的模型试验

针对新集三矿急倾斜煤层开采复杂的采矿地质条件，运用实验室相似模型试验方法，对西三采区煤层开采引起的岩体移动和地表沉陷的基本规律进行了研究，总结出了新集三矿急倾斜煤层开采重复采动所引起的厚冲积层岩体移动基本特征和地表沉陷的相关参数。所得结果对现场开采及地表沉陷治理具有一定的指导作用，对于同类地质和开采条件的矿区具有重要参考价值。     

覆岩主关键层运动对地表沉陷影响的 钻孔原位测试研究

 通过神东矿区补连塔煤矿31401工作面内部岩移的地面钻孔原位观测与地表沉陷观测的对比研究,就覆岩主关键层运动对地表沉陷的影响进行实测研究。研究结果表明：厚47.01 m的粉砂岩主关键层控制了上覆基岩直至地表的移动变形,上覆岩层的运动随主关键层破断出现周期性跳跃变化;受主关键层的控制作用,地表沉陷测站观测时间间隔长短显著影响了测点的下沉速度曲线,观测时间间隔越短,其对应的下沉速度曲线呈现的周期跳跃性变化越强;观测时间间隔越长,其对应的下沉速度曲线更为均化。因此,在浅埋煤层开采中,为了准确反映地表下沉的动态过程,应该缩短观测时间间隔,才能正确掌握采动覆岩内部移动与地表沉陷的内在联系,推动开采沉陷预计的发展。     

开挖沉陷地表变形可视化计算分析系统研究

建立开采沉陷预计计算与分析的模型，实现实测多点数据拟合分析、一般条件下的地面变形计算、山区地面变形计算、条带开采引起的地表变形计算及采留宽计算的可视化系统计算分析。本计算系统主要是运用数据之间的软件流进行数据的转换和传递，计算出沿下沉盆地的走向与倾向主断面的移动和变形分布规律以及受开采影啊的地表任意点的移动和变形值，此系统的应用对资源与环境的评价具有实际意义。