大采高开采条件下导水裂隙带发育高度预测研究

为了提高大采高开采条件下导水裂隙带高度预测准确度,结合BP神经网络模型,通过进行导水裂隙带高度影响因素的主成分分析,建立了以采高和岩性为主要影响因素的BP网络导水裂隙带高度预测模型,并通过实例对模型效果进行了验证。     

基于支持向量机的导水裂隙带发育高度预测

在大量实测数据的基础上探究了经验公式法的局限性并基于理论层面分析了BP神经网格法局限性。探究了支持向量机计算导水裂隙带发育高度的优势,根据43个收集到的顶板裂隙带发育高度实测数据,依照参数获取简便,与导水裂隙带发育高度相关性相对较高的原则,以采高、顶板覆岩强度以及开采方式作为特征因子,建立导水裂隙带发育高度回归模型。利用模型预测了谢桥1121工作面及白庄7507工作面导水裂隙带发育高度。结果表明:运用SVM回归模型预测导水裂隙带发育高度具有较好的可行性。     

灰色系统理论与GA-BP网络模型在导高控制和预测中的应用

利用灰色系统理论对各主要地质采矿因素与导水裂隙带发育高度关联度计算排序,得到影响因素的主次顺序,分别建立了BP神经网络和基于遗传算法优化的BP神经网络预测模型,将2种模型预测结果与实测结果对比分析。     

弱胶结覆岩导水裂隙带高度预测及三维空间发育特征

针对西部侏罗系煤田弱胶结覆岩导水裂隙带发育高度预测及三维空间特征问题,首先以西部18个大采高（>5m）侏罗系煤田实测导水裂隙带高度为基础,基于回归分析的方法推导了弱胶结覆岩导水裂隙带高度计算公式。对比结果表明：回归公式较经验公式平均误差降低了34.85%,提高了导水裂隙带高度预测精度。其次以营盘壕煤矿2201工作面为例,通过数值模拟得到了空间不同位置的导水裂隙带发育切片,并提取主要空间位置信息,以此绘制了导水裂隙带空间三维形态图,结果显示导水裂隙带三维空间发育形态整体上呈略倾斜的“拱背形”。最后采用井下钻孔分段注水观测方法,对导水裂隙带高度和形态进行实测,结果对比验证了回归公式及数值模拟结果的准确性。     

基于ANN导水裂隙带高度预测的过程优化

分析了影响导水裂隙带高度的因素,并将其分为主要因素和次要因素,构建了导水裂隙带高度影响因素体系。采用BP神经网络模型,并选取煤层厚度、顶板岩性、煤层倾角、覆岩硬度、工作面斜长、推进速度、岩体碎胀性作为主要因素用于导水裂隙带高度的预测,为了简化预测模型,加快计算速度,在确定的采矿地质条件下可忽略次要因素。预测结果表明,简化的BP神经网络模型能够满足导水裂隙带高度预测的准确度需要,该预测方法可为水体下采煤提供一定的技术指导。     

强含水层下特厚煤层综放开采导水裂隙带发育高度

导水裂隙带高度是顶板水害防治的关键参数之一,为研究强含水层下特厚煤层综放开采条件下导水裂隙带发育高度,以彬长矿区雅店煤矿ZF1405工作面为背景,采用多元非线性回归建立了导水裂隙带高度预测模型,并采用数值模拟和钻孔实测相结合的方法,对该条件下导水裂隙带高度进行了全面探测。结果表明:考虑的影响因素越多,建立的导水裂隙带高度预测模型越合理,模型预测结果为257.4m,相较于经验公式更精确;数值模拟得到的导水裂隙带最大发育高度为244.2 m,发育规律可分为缓增阶段(工作面推进0～200 m)、突增阶段(工作面推进200～280m)和稳定阶段(工作面推进280m后),其中突增阶段最易发生顶板涌水事故,现场开采时,工作面由开切眼推进至200m后需提前做好预防措施;钻孔钻液消耗量和钻孔窥视探测的导水裂隙带高度分别为247.4,238.4m;数值模拟和钻孔实测结果共同验证了预测模型的可靠性,为安全起见,取4种研究方法的最大值257.4m作为最终结果。研究结果可为类似条件的矿井导水裂隙带高度预测提供参考。     

基于MATLAB多元非线性特厚煤层导水裂隙带高度预计

为解决特厚煤层待采工作面导水裂隙带运用现有规程条件难以计算的问题,依据导水裂隙带与各主要影响因素之间的关系,结合正交试验法,构建不同影响因素下的工作面组合方案,利用3DEC软件模拟分析各工作面开采后的最大导水裂隙带高度,将其计算结果运用MATLAB软件进行多元非线性回归拟合,得到特厚煤层综放工作面导水裂隙带高度的计算模型。以大平矿已采工作面导水裂隙带高度监测数据为例,研究结果表明:计算模型预计结果与实测结果的最大相对误差为6.47%,最小相对误差为0%,平均误差为2.93%,误差结果较小,计算模型可用于特厚煤层待采工作面导水裂隙带高度的预计。     

趋势面分析法在预测导水裂隙带高度中的应用

选取采高、硬岩岩性比例系数、斜长、采深和推进速度5个影响因子作为影响导水裂隙带发育高度的关键因素,以20例综采导水裂隙带发育高度实测数据为基础,根据趋势面分析理论和方法,建立了导水裂隙带发育高度的趋势面分析预测模型.实例分析结果表明,应用趋势面分析法预测导水裂隙带发育高度的误差率为0.17％～5.39％,与实际相差较小,是一种简便可行、可靠的预测导水裂隙带发育高度的方法.     

彬长矿区煤层开采导水裂隙带高度探测及计算

针对彬长矿区煤层开采顶板导水裂隙带发育规律复杂,导致矿井水害影响评价难度大的问题,通过分析典型工作面的涌水情况,对比不同开采参数下工作面涌水差异特征,初步得出不同工作面长度对导水裂隙带的差异性影响;以现场实践为指导,提出“采前背景条件探查、采中水位动态监测、采后综合测试”的煤层开采全过程导水裂隙带高度综合实测方法;基于矿区内大量导水裂隙带高度实测结果,分析得出彬长矿区导水裂隙带发育规律呈现明显的工作面长度控制效应,采长175～240 m时导水裂隙带发育高度较大,采长80～151 m时导水裂隙带高度相对较小,在同一工作面长度控制下,导水裂隙带高度随采高呈非线性增长的规律;根据导水裂隙带高度变化规律,采用非线性回归分析方法,分别拟合出2种开采参数下导水裂隙带高度计算经验公式,并分析了公式的适用范围;采用推导的经验公式对区域内新开采工作面影响白垩系洛河组含水层程度进行分析,结果表明所得经验公式可以较好地评价工作面受洛河组含水层充水的影响程度,与《煤矿防治水手册》推荐的经验公式相比其计算精度明显增加。研究成果可对彬长矿区和周边相似条件矿井导水裂隙带高度的确定提供较好的参考,同时丰富了我国西部侏...     

煤层覆岩导水裂隙带发育高度综合分析技术研究

为探明综采工作面导水裂隙带高度发育规律,通过传统经验公式计算、软件数值模拟、钻孔窥视技术等方法,研究了盖州煤矿9105综采工作面导水裂隙带发育高度,并进行了相互验证。结果表明:钻孔窥视技术确定的导水裂隙带发育高度准确度更高,但受采后覆岩塑性破坏马鞍形位置最高部位和观测时间影响较大;采用钻孔轨迹分析进行高度校正是提高利用钻孔窥视技术确定导水裂隙带发育高度准确性的关键;钻孔倾角和方位越接近设计参数,导水裂隙带发育高度预测越准确。钻孔窥视技术结合传统经验公式和数值模拟技术综合确定导水裂隙带发育高度,能有效提高导水裂隙带发育高度预测精度。     

含水层下短壁块段式采煤导水裂隙带高度发育规律研究

针对大规模粗放型开采所产生的煤柱和不规则块段等滞留煤炭资源的回收问题,提出采用短壁块段式采煤技术对其进行回收,并对块段式采煤上覆岩层导水裂隙带高度发育规律进行了研究。基于块段式工作面的特殊性,确定影响块段式采煤过程中导水裂隙带高度发育的主控因素分别为采高、块段间保护煤柱、块段长度和埋深。采用UDEC模拟软件对块段式采煤过程中不同影响因素下的导水裂隙带发育规律进行分析。结果表明:导水高度随采高和埋深的增加呈线性增加,随块段长度的增加呈对数函数增加,而随块段间保护煤柱宽度的增加呈线性递减状态。依据各因素与导水裂隙带高度关系,通过MATLAB对导水高度进行非线性回归分析,建立了块段式采煤导水高度预测模型,得到预测导水高度为52.9 m;现场实测导水高度为47.98~50.06 m。     

基于Elman神经网络的导水裂隙带高度预测模型

准确预测导水裂隙带高度对于矿区煤炭资源安全开采具有重要意义。本文提出一种基于Elman神经网络的导水裂隙带高度预测模型,该方法克服了BP神经网络训练速度慢,稳定性差等问题,通过在结构层中增加一层承接层,作为一步延时算子,达到记忆的目的,增加了全局的稳定性;本文选择开采深度、开采厚度、覆岩结构、工作面斜长、煤层倾角作为影响导水裂隙带高度的主要因素,通过采用43组训练样本和3个测试样本数据建立了基于Elman神经网络的导水裂隙带高度预测模型,并与BP神经网络算法进行了对比。结果表明：BP神经网络与Elman神经网络的最大相对误差分别为16.35%和7.49%,Elman神经网络的预测精度更高。     

滕州矿区3#煤综放开采顶板导水断裂带高度预测模型北大核心

为精确预测滕州矿区山西组3#煤综放开采顶板导水断裂带发育高度,以滕州矿区18个采煤工作面导水断裂带高度和各主控因素实测数据为基础,运用SPSS软件对采厚、采深、煤层倾角、走向长度、倾向长度、顶板厚度6个因素进行相关性分析,并构建了导水断裂带高度多元线性回归预测模型;以藤县煤田4个工作面为例,分别采用“三下规范”公式、中国矿业大学(北京)总结经验公式和回归模型对导水断裂带高度进行计算并进行误差分析对比;借助UDEC数值模拟分析进行辅助验证。结果表明:本模型预测值与实测值更接近,较经验公式计算结果精度更高,误差基本控制在8%以内,提高了预测精度。     

基于主成分回归分析法的导水裂缝带高度预测

为减小经验公式法在导水裂缝带高度预测方面存在的误差,探索较高预测精度的导水裂缝带预测方法,本文基于山东滕州矿区积累的实测数据,对采深、煤层厚度、工作面倾向长度、岩性参数、顶板厚度及倾角等六个因素进行了综合分析,借助MATLAB数据分析软件,运用主成分分析的方法,结合回归模型检验分析,建立了适用于滕州矿区的顶板导水裂缝带高度预测回归模型,并与经验公式法所得结果进行了对比分析。结果表明:基于山东滕州矿区12个煤矿的实测数据建立的主成分回归模型,对蒋庄煤矿两验证工作面导水裂缝带高度预测结果分别为56.239 1m、49.102 1m,预测相对误差分别为3.00%、2.83%;运用经验公式法对两工作面导水裂缝带高度预测结果均定为60.00m,预测相对误差分别为-9.89%、-25.65%。由此可见,采用主成分回归分析模型方法预测煤层顶板导水裂缝带发育高度具有较高的准确性,该模型可以更好地预测导水裂缝带发育高度,服务煤层顶板水害防治。     

基于BP神经网络的覆岩“两带”高度预测研究

为了研究五阳矿采动影响后上覆岩层卸压带高度变化规律,运用BP神经网络预测分析法,以控制"两带"(垮落带、断裂带)高度的开采方法、工作面长度、工作面推进速度、煤层倾角、覆岩性质、回采高度等致裂因子为输入层,以垮落高度和断裂高度为输出层,借助MATLAB6.x神经网络工具箱,构建了"两带"高度BP神经网络结构,经过BP神经网络模型初始化,BP神经网络模型训练及检验,建立可靠的"两带"高度BP神经网络预测模型。利用BP神经网络预测模型与国外经典预测模型对"两带"高度进行预测对比,得出国外的几种计算方法的误差都比较大,"两带"高度BP神经网络预测模型因其具备非线性函数逼近的特征,计算误差较小;以五阳矿3号煤为研究对象,运用BP神经网络预测模型在多种开采环境下对"两带"高度进行了预测,预测结果与实测结果基本吻合,得出开采方法的改变,影响着"两带"高度变化规律,特定的开采方法条件下"两带"高度与采高呈正相关,增长幅度趋缓;卸采比与采高呈负相关;工作面长与"两带"高度、卸采比均呈正相关,且相关性不受开采方法影响,无论何种开采方法,工作面推进速度与"两带"高度均呈负相关性,且推进速度与"两带"高度线性...     

基于支持向量机的导水裂缝带高度预测模型

文中研究并建立了基于支持向量机(SVM)的长壁冒落开采条件下采空区顶板导水裂缝带高度非线性预测模型。首先分析了影响导水裂缝带高度的因素,搜集多个矿区的导水裂缝带高度实测资料作为训练和测试样本,将SVM模型与BP神经网络模型(BP-NN)的预测结果进行对比分析。结果表明:SVM的预测精度和稳定性相比BP-NN有较大提高,综合反映了采空区顶板导水裂缝带高度与地质采矿条件的非线性关系,是导水裂缝带高度预测的一种新思路,值得进一步研究和推广。     

厚煤层一次采全高导水裂缝带发育高度研究

为了顶板水的防治、采掘工程布置以及防水煤柱留设,需要确定煤层顶板导水裂缝带高度。以斜沟煤矿8#煤层为例,应用数值模拟的方法对厚煤层综采一次采全高顶板导水裂缝带发育高度进行了研究。结果表明,数值模拟结果与现场钻探压水试验实测得到的导水裂缝带发育高度基本一致。综合确定导水裂隙带高度74.8 m,其中冒落带高度为32 m,裂隙带发育高度42.8 m.由此可见,《煤矿防治水规定》中关于导水裂缝带计算的经验公式不适用于斜沟矿,基于实测、模拟结果以及参考全国其他类似矿井实测结果,运用回归分析原理,建立了斜沟煤矿厚煤层综采一次采全高工作面顶板导水裂缝带发育高度计算公式。     

综采导水裂隙带多因素影响指标研究与高度预计

在分析了导水裂隙带发育高度受多种因素影响的前提下,提出了新的参数指标即硬岩岩性比例系数,代替顶板岩层单轴抗压强度,避免了现行规范中坚硬、中硬、软弱、极软弱顶板类型划分时单轴抗压强度统计不确定问题,以及未反映顶板软硬岩层组合结构问题。以39例综采导水裂隙带实测数据为基础,采用多元回归分析,得到综采导水裂隙带高度与煤层采高、硬岩岩性系数、工作面斜长、采深、开采推进速度多因素之间的非线性统计关系式,并用于淮南谢桥矿首采面的导水裂隙带高度预计。     

彬长矿区巨厚砂岩含水层下综放开采导水裂隙带高度研究

为了得到彬长矿区巨厚砂岩含水层下综放开采导水裂隙带高度,采用数据分析的方法研究了矿区内17组工作面导水裂隙带高度实测数据,得到了彬长矿区导水裂隙带高度计算的回归公式,并基于彬长矿区雅店矿ZF1403工作面地质条件,采用数值模拟和现场实测的方法对回归公式的适用性进行了验证。结果表明：经验公式与实测数据的结果相差较大,已不能作为彬长矿区导水裂隙带高度计算的参考公式,而回归公式计算结果与数值模拟和现场实测的结果基本吻合,回归公式应用效果良好。在矿区内矿井未实测导水裂隙带高度的情况下,回归公式计算结果可作为矿区内矿井导水裂隙带高度的参考。     

综采工作面导水裂隙带高度的钻孔探测

导水裂隙带是保水采煤研究与工程实践的重要参数,也是科学预测矿井涌水量的重要参数之一,尽管已有一些经验公式,但由于各矿井地质环境条件的差异,导水裂隙带发育高度很难用经验公式准确预测。因此,我们在榆神矿区榆阳煤矿施工了两个钻孔,根据冲洗液消耗量、岩心破碎程度、井中水位等指标,综合确定了榆神矿区榆阳煤矿2304综采工作面导水裂隙带高度,实测了综采条件下导水裂隙带发育高度。