矿山开采地表动态下沉预计

文中采用分段函数分别描述地表在开采阶段和停采后的动态下沉过程,建立了基于概率积分法的地表动态预计模型,为地表动态下沉预计提供计算方法.     

地表沉陷动态时间函数模型的研究

地下资源开采引起地表位移的问题比较复杂,采用2种方法构建了动态预计函数模型,并用山西省阳泉市上社煤矿82041西工作面的实测数据进行了验证,得出结论:Knothe模型有其局限性,第2种动态函数模型能够反映地表2种移动3种变形动态特征,可以更加准确地预计出动态下沉、动态水平移动及动态变形值,同时能够理想地表达出地表下沉速度和地表下沉加速度的变化规律,对指导生产实践具有重要的现实意义。     

基于Boltzmann函数的地表动态下沉模型研究

煤矿开采造成地表下沉,在下沉过程中,地表点的w-t曲线近似呈倒S型;根据Knothe时间函数,提出了基于Boltzmann函数的地表动态下沉模型,分析了模型参数应满足的条件,并结合现场实测数据分析了利用该模型进行动态下沉预计的可行性;在采用预测值与实测地表下沉值误差较小的B30点进行拟合求参时,得到模型参数分别为a=0.99,b=-136.4,c=6.803,d=371.4,相关系数为0.99,相关程度较高,能正确反映地表动态下沉的过程,表明该模型具有一定的适用性。     

基于Weibull时间序列函数与负指数法的动态沉陷预计

为了探讨采矿过程中受时间和空间影响的地表移动变形的发生发展机理,提出了一种基于Weibull时间序列函数与负指数法的动态沉陷预计方法。该方法以研究描述地表沉陷区观测点下沉变化过程的Weibull时间序列函数为基础,认为Weibull时间序列函数在描述地表观测点沉陷的动态过程时,不仅能较好地拟合下沉-时间（w-t）曲线,而且由此推出的速度-时间（v-t）曲线和加速度-时间（a-t）曲线也能够很好地符合地表沉陷随时间变化的物理过程。基于实测资料确定的负指数法在描述地表移动盆地时具有实践应用性强、预计精度高等特点,给出了走向主断面半无限开采负指数法的下沉预计公式及参数求取方法。根据主断面动态沉陷模型的一般形式,将Weibull时间序列函数与负指数预计函数相结合,建立了充分采动条件下沉陷盆地走向主断面的动态地表下沉、倾斜、曲率、水平移动和水平变形模型,并对某煤矿的地表动态沉陷进行了预计,结果表明,预计结果与实测结果具有很好的一致性,可为实现矿区地表动态沉陷预计提供参考。     

基于弹性薄板理论的地表下沉预计模型

地下开采破坏了地层的原始应力平衡状态,导致地表移动变形,对地表建筑物和生态环境造成了损害。地表下沉预计是研究地表移动变形的重要内容,经典的地表下沉预计数学模型十分复杂,为简化预计模型的复杂性,将椭圆弹性薄板挠度计算方法引入地表下沉预计中,建立了基于弹性薄板理论的主断面地表下沉预计模型,并应用实测数据对该模型进行了验证。研究表明:根据弹性板理论建立的预计模型的计算结果与实测结果吻合度较高,并且模型简单直观,适合应用于实际工程中。     

开采沉陷动态预计的正态分布时间函数模型研究

使用常用的Knothe时间函数进行煤炭开采所引起的地表动态下沉预计时,其反映的地表下沉速度和下沉加速度与地表实际下沉规律不相符,基于此,可引入一种新的时间函数—正态分布时间函数,对该时间函数值的变化范围和变化规律进行了详细对比,给出了正态分布时间函数用于地表动态预计时参数的确定方法,并利用该时间函数对某矿区地表下沉实测数据进行了对比预测。研究表明:正态分布时间函数的下沉速度和下沉加速度与地表动态下沉规律是相吻合的;当进行不同精度的动态预计时,合理选择函数的形态参数非常重要;在某些矿区,利用正态分布时间函数进行动态预计比使用双参数Knothe时间函数进行预计更符合地表移动的变化规律,预计结果也更为可靠。     

薄基岩下浅埋煤层开采地表沉陷预测方法

综合分析榆神府矿区薄基岩下浅埋煤层综采工作面上覆基岩的断裂下沉机理,以及基岩控制层破断与工作面周期来压及地表沉陷之间的动态关系。根据基岩控制层破断下沉的分布函数,利用随机介质理论导出此类条件下地表沉陷的预计模型,并提出参数的确定方法。该模型直接建立起工作面周期来压步距与地表移动分布的数学关系,适用于榆神府矿区薄基岩下浅埋煤层开采的地表沉陷预计。     

基于GM(1,1)模型的矿区地表下沉值的预计

在煤层开采过程中,实时动态的对矿区地表下沉值进行观测与预计对煤矿安全生产及矿区人们的生活有重要的作用。所以尝试着用灰色系统GM（1,1）模型对矿区地表的下沉值进行了预计,得到比较好的效果。     

基于SVM黄土矿区最大下沉预计研究

为提高黄土矿区地表最大下沉值预计精度和可靠性,基于支持向量机构建了最大下沉预计模型,用实测数据检验了模型,并与已有最大下沉预计模型进行了对比分析,结果表明:基于支持向量机构建的模型在精度和可靠性方面优于已有最大下沉预计模型,可以较好预测黄土矿区地表最大下沉值。     

采动地表沉陷全过程预计方法与存在问题分析

精确、可靠的开采沉陷预计结果既是井下工作面优化设计、采动损害程度评价的重要依据，也是土地复垦、生态重建设计和老采空区地表再利用稳定性评价的基础。随着实践认识的提高，开采沉陷的研究热点也逐渐从传统的移动稳定的终态预计转向采动地表移动变形的动态预计；当连续6个月累计下沉不超过30 mm时，则认为传统的采动地表移动已经停止，但随着冒落破碎岩石的压实压密导致的缓慢残余下沉仍将持续，且残余下沉的预计也逐渐引起了研究者的重视。基于采动地表移动规律，将采动地表沉陷移动全过程划分为2个阶段：第1个阶段是包括初始期、活跃期和衰退期的地表动态移动变形期；第2个阶段为衰退期结束后的残余下沉期。针对第1个阶段，分析了现有预计方法的优缺点，提出了基于时间函数与概率积分法结合的开采沉陷动态过程预计方法和时空基准，明确指出了只考虑时间而不考虑开采过程进行动态预计、对比验证的错误，强调了终态预计只是动态预计的一个特例，且该动态预计只适用于滞后下沉而不适用于残余下沉的预计。针对第2个阶段，顾及冒落破碎岩石压实压密引起的残余下沉量小，基于衰退期下沉与残余下沉的连续性、残余下沉线性衰减性，给出了给定地质采矿条件下地表残余下...     

基于采动充分性的地表动态下沉预计方法

井工开采及其对地表附属物的影响是一个动态过程,目前常用的采动影响预测多为静态结果,难以准确评价受护对象的影响程度,科学预测采动影响范围及程度对指导工程设计与受护对象防护具有重要的实际意义。在分析国内外动态预计方法的基础上,将现有动态预计方法依据其建立方法和思路分为时间函数法、速度函数法和下沉折减法3类,分析了这些方法的优势和局限性。分析了随开采充分性变化地表下沉速度的分布特征,通过对4个工作面近水平开采条件下地表移动的长时间观测与理论分析,提出了开采过程中地表最大下沉速度的计算公式,避免了因观测时间间隔差异引起测得地表下沉速度不准确的问题,分别建立了起动距、超前影响距、最大下沉速度滞后距与工作面推进速度的动态关系;提出了走向主断面包含开采充分性的地表下沉速度的分布函数和走向主断面动态下沉预计方法。采用建立的动态下沉预计方法,对神东补连塔矿地质开采条件下地表动态下沉进行了预计分析,并与主断面实测下沉数据进行了对比验证,结果表明,当工作面推进速度变化不大时,所用方法平均相对误差为2.1%,具有较好的预测精度;建立的动态下沉预计方法弥补了以往研究成果对开采初始阶段研究的不足,比建立在充分采动区单点移动全过程的预测模型更为可靠。     

厚松散层下开采地表动态移动参数研究

针对厚松散层覆盖地区地表动态移动变形剧烈的现象,首先分析了松散层深部黏土与基岩在力学性质方面的差异,进而对地质和采矿技术因素进行线性相关性分析,然后运用多元线性回归预计模型对厚松散层动态移动参数进行回归分析,最后验证了预计模型的有效性和准确性。结果表明:由于深部黏土和基岩的强度差别较大,势必造成在厚松散层覆盖地区地表移动变形剧烈;影响地表最大下沉速度滞后角正切值的主要因素是煤层上覆岩层的岩性强弱,而地表最大下沉速度的影响因素主要是工作面的开采强度;厚松散层地表动态移动参数的预计模型与实际吻合程度较好,预计结果合理可靠且具有较高的预计精度,能够对厚松散层地区地表构筑物的保护和治理措施的制订提供参考依据。     

等维新信息模型在矿区地表沉降预测中的应用

在煤层开采过程中,实时动态的对矿区地表的下沉值进行观测与预计对煤矿的安全生产及矿区人们的生活有重要的作用。因为灰色系统GM(1,1)预计模型具有所需数据量少,计算简单,预测准确的特点,所以文章用灰色系统GM(1,1)模型对矿区地表的下沉值进行了预计,得到比较好的效果     

预计参数对开采沉陷的影响研究

随着煤炭资源的开采,开采沉陷所引发的环境破坏问题日益严峻。如何建立准确的开采沉陷预计模型至关重要。基于MATLAB平台开发了开采沉陷动态预计系统,结合工程实例分析了下沉系数、主要影响半径、开采速度这3个预计参数对预计结果的影响。研究表明:下沉系数增大,地表下沉盆地陡峭,水平移动距离与曲率也随着增大;主要影响半径增大,地表下沉范围增大,下沉曲线的拐点不变,而主要影响半径减少会使开切眼与终采处地表倾斜值和曲率值在小范围内急速增大,对地表扰动影响较大;加快开采速度,利于减少地表的移动变形量,从而减少采动对地表的影响。     

地表下沉预计的BP-ANN模型对比研究

在综合分析地表下沉影响因素的基础上,采用不同的BP-ANN算法建立了地表下沉的预计模型,运用某矿区的实测数据,对各模型进行了训练和性能测试,并对各网络模型进行了对比分析。结果表明,采用BP-ANN模型预计地表下沉的结果是合理的,该方法减少了预计中的人为因素,将复杂问题简单化,预计结果准确可靠,具有一定的应用价值。     

地表下沉的动态盆地计算

利用地表移动短期预测站的工作原理，提出了地表下沉盆地的动态盆地的计算方法。这一方法可利用下沉的最终盆地，开采工作面的推进速度以及移动盆地的最大下沉速度滞后角参数，进行地表下沉盆地的动态预计。     

修正的Knothe沉陷预计模型及其参数研究

针对Knothe时间函数在动态预计过程中点位下沉速度的不足,提出了1种新的动态下沉模型——三参数Knothe时间函数,模型中增加了初始沉降速度参数b1、时间幂指参数b2和曲线形态参数b3,参数求解采用粒子群优化(PSO)算法。经实测数据验证,基于改进的三参数Knothe时间函数动态预计模型能够真实的反映地表下沉的动态过程,走向线在各个观测时期,实测值与预计值最大误差为5.02 cm,最小误差为0.1 mm,平均误差为1.19 cm,精度非常可靠并且满足开采工作需要。     

采煤影响下高等级公路移动变形动态预测方法研究

文中针对公路动态变形预计精度低的问题,结合公路下采煤需要进行变形监测这一有利条件,提出了一种不断融入实测数据的高精度开采沉陷动态预计模型,案例分析结果表明,融合实测数据的开采沉陷动态预测模型预计地表最大下沉点的相对误差优于6%。     

基于Bertalanffy时间函数的地表动态沉陷预测模型

常规地表沉陷预计是对工作面回采结束、地表沉陷稳定后最终的静态移动变形预计;当涉及建(构)筑物下保护性开采与地面建(构)筑物加固及动态纠偏治理时,需要掌握该地质采矿条件下的地表动态移动变形规律,同时能够解决区域性变采高条件下的地表动态沉陷预计问题。首先对常见Knothe,Logistic,Weibull、分段Knothe、幂函数-Knothe与双曲线等时间函数的曲线形态、各时间段的地表动态下沉、下沉速度与下沉加速度进行了优缺点和适用性分析;其次基于东坡煤矿地表移动变形实测数据,针对特厚煤层综放开采条件下地表移动变形的特殊性,引入Bertalanffy时间函数,并基于此函数改进Bertalanffy三参时间函数;分析了各参数对改进Bertalanffy三参时间函数的影响规律,研究了各参数的物理意义以及与地质采矿条件的内在联系规律;最后将该函数用于平朔井工一矿特厚煤层综放开采条件下的地表动态下沉预计,并进行了拟合优度分析和现场应用效果检验。结果表明:基于改进Bertalanffy三参时间函数的各参数物理意义与地质采矿条件具有内在联系;该地表动态沉陷预计模型可塑性强、有着较好地预测精度和应用广度,能够较好地应用于煤矿地表动态变形的预计工作中;提出基于改进Bertalanffy三参时间函数结合影响函数法,该方法可有效地解决特厚煤层区域性限厚开采,如特厚煤层只采不放、煤层厚度赋存不稳定等区域性变采高条件下的地表动态沉陷预计问题。     

矿山开采地表下沉与变形预计新方法

以理想散体移动模型为基础,提出了更具有一般统计意义的采动覆岩与地表下沉概率密度新函数,建立了水平煤层开采地表下沉和变形的预计新体系,为矿山开采地表下沉和变形预计提供了新方法.