基于MATLAB的开采沉陷预计系统

本文介绍了利用MATLAB开发开采沉陷预计系统的实现方法.主要介绍了开采沉陷预计的数学模型,系统结构、功能、MATLAB在开采沉陷预计分析中的应用及优势.最后,通过实例验证了程序的正确性,预计结果和手算结果吻合,求参数部分观测值和拟合值基本一致,证明了该系统计算结果是可靠的.系统利用MATLAB的图形工具,实现了开采沉陷预计的可视化,与SURFER、GIS等有良好接口,便于后处理和分析.     

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。     

基于松散层厚影响的概率积分法开采沉陷预计模型

为提高厚松散层开采下概率积分法的预计地表沉陷精度,表明下沉盆地边缘收敛缓慢的问题,基于概率积分法理论提出了新的开采沉陷预计模型,该模型考虑了松散层厚度的影响,引入了松散层影响系数这一新参数。结合淮南潘北矿1212(3)工作面实例验证,研究结果表明:新预计模型比概率积分模型的预计精度高,拟合相对中误差由原来的8%减少到6%;松散层影响系数与主要影响半径呈正相关,两者之间大小关系明确。     

开采沉陷智能化预计系统的研发

文中介绍了应用等价转换线积分型概率积分法理论模型,研发集开采沉陷预计与地表移动测站求参于一体、与矿区应用最普及的电子绘图软件AutoCAD直接相衔接的开采沉陷智能化分析系统的系统构架、主要功能以及关键技术研究,结合具体的工程实例,介绍了该分析系统的实际应用情况,以指导矿区的安全生产,辅助工程设计人员更好地开展煤矿开采沉陷分析方面的工作。     

南屯煤矿33_上02工作面开采沉陷预计分析

本文介绍了我国开采沉陷预计使用的主要方法—概率积分法,并以南屯煤矿33上02工作面为例,通过分析工作面的地质采矿条件及沉陷预计参数,给出了地表移动变形值的计算方法,并对概率积分法的适应性及局限性进行了探讨。     

概率积分法在开采沉陷预计中的应用

实践证明,以相邻区域开采实际取得的地表移动参数为依据,运用概率积分法能够较准确地预计开采沉陷数据,指导"三下"开采和煤柱留设。龙固煤矿应用概率积分法对微山湖大堤下煤柱开采进行沉陷预计,以此为指导对微山湖大堤进行采前预加高加固,实现安全开采,既保护了微山湖大堤稳定可靠,又解放了大量煤炭资源。     

基于稳健遗传算法的矿山开采沉陷预计参数反演

概率积分法是我国矿山开采沉陷预计的主要方法,其预计的精度直接取决于参数的准确性,如何利用科学的方法准确地求取预计参数是实际应用中的关键问题。本文针对利用遗传算法反演概率积分法参数时抗粗差能力差的问题,提出将稳健估计与遗传算法相融合的方法,提高反演参数过程中对异值点的抗干扰能力,保证参数求取结果稳健、精确。通过实验得出:单纯采用遗传算法进行参数的反演时,当粗差出现在下沉盆地边缘时,其抗差能力较强;而当粗差出现在拐点处和下沉盆地中心时,其抗差能力较差,反演结果严重偏离理论值,而采用稳健遗传算法可以获得较为稳定、精确的参数。     

钻井水溶法开采的地表沉陷预计研究

为了准确预计钻井水溶法开采后对地表产生的移动和变形,基于钻井水溶法开采特点,利用由不溶矿物形成的结晶水物质的膨胀率,建立了钻井水溶法开采的等价采高模型。此外,还分析了随机介质理论用于钻井水溶法开采地表沉陷预计的可行性。在阐述概率积分法基本原理的基础上,通过借鉴国内外条带水砂充填开采的预计实例,求得了钻井水溶法开采的概率积分法预计参数,并结合工程实例,利用概率积分法预计了某盐矿开采后引起的地表移动变形。结果表明:建立在上覆岩层软弱、顶板跨落基础上的概率积分预计方法适用于钻井水溶法开采的地表沉陷预计,且钻井水溶法开采后引起的地表移动变形值远小于相同条件下的煤矿开采。     

开采沉陷预计概率积分法动态参数研究

本文针对在极不充分采动或不充分采动时概率积分法预计结果与实测结果不符的问题，对具有典型代表性的观测站观测成果进行了分析研究，提出了下沉纱数和水平移动系数的修正公式。     

开采沉陷预计数据自动嵌入矿区DEM的方法研究

首先分析了几种开采沉陷预计数据（下沉,倾斜,曲率,水平移动和水平变形 ）的特点,介绍了上述几种数据的表达方式,根据数据特点提出了沉陷预计结果数据的预处理方法。通过研究提出了将预计结果数据嵌入矿区DEM的方法--双线性重采样插值法,经实例验证该方法达到了预期目标,为矿区的DEM更新做出了贡献。     

多源异构变形预测模型融合方法在开采沉陷动态预测中的应用

为了克服单一非线性开采沉陷预测模型预测精度不高、可靠性差的缺点,通过对开采沉陷特点的分析和非线性预测模型优缺点的比较,优选了适应性强、性能互补好的AR模型、GM模型、三次指数平滑法模型和卡尔曼滤波模型4种模型,基于模型误差平方和最小的融合准则,构建了适用于开采沉陷动态预测的多源异构变形预测模型,利用实测数据求取了多源异构融合模型下沉、水平移动预测模型权系数,并对模型的预测性能进行了检验。结果表明多源异构融合模型相对于这4种单一模型预测精度高、可靠性好。     

开采沉陷预测参数的稳健统计分析

由于观测及地质采矿条件等方面的原因，开采沉陷监测数据有时会有较多的异值，而目前这类数据处理方法所依据的准则基本均为最小二乘法，这样有可能致使结果精度低，可靠性差甚至出现错误，为此，根据我国实际，研究了开采沉陷预测参数的稳健统计分析问题，推导了有关公式，编制了计算程序，进行了大量的实际计算与模拟，收到了较好的成效。     

山区开采沉陷预计中地表特性参数提取方法研究

在分析当前山区开采沉陷预计的基础上,结合ArcGIS的空间分析及建模工具,研究山区开采沉陷预计中地表特性提取的数据处理流程及关键技术。利用Python语言及ArcPy站点包进行二次开发,实现主要地表特性参数的自动计算。结合具体案例,探讨了该方法的可行性。研究结果表明,该方法有助于快速提取山区开采沉陷预计所需的大量地表特性参数,通过可视化的方式检查结果是否正确,提高了山区开采沉陷预计的效率。     

矿区开采沉陷预计的Geomagic法

利用三维激光扫描技术监测矿区开采沉陷,效率较高,但观测点云数量大、处理困难,目前缺乏成熟的软件进行矿区点云数据分析。为有效处理沉陷区的点云数据并实现沉陷区3D比较、剖面分析和开采沉陷预计参数求取,提出了一种矿区开采沉陷预计的Geomagic法。以某矿为例,首先利用Geomagic Studio软件建立了矿区数字地面模型(Digital terrain model,DTM);其次研究了开采沉陷发生前后的矿区数字地面模型3D对比方法,利用Geomagic Qualify软件分析得到沉陷区地表下沉三维视图;然后对地表下沉三维视图进行了剖面分析,提取走向方向与倾向方向的剖面点下沉值;最后利用剖面点下沉值求取了开采沉陷预计参数,并计算了剖面点的下沉预计值,将下沉预计值与提取的下沉值进行了对比分析,可知下沉拟合准确度达到92%,表明计算出的开采沉陷预计参数具有较高的精度,对于进一步推动三维激光扫描技术在矿区开采沉陷监测预计方面的应用有一定的参考价值。     

大红山矿区开采沉陷预计的MapGIS方法

为有效预计矿山开采过程中地表产生的沉陷变形,以大红山铁矿为例,在现场工程地质勘查和变形监测数据收集的基础上,首先根据矿区钻孔数据（钻孔深度、孔口高程、地下水位深度、地层岩性、地层结构及厚度以及地层时代）建立了基础地质数据库;其次分别对地形坡度、地质构造、岩性条件、植被覆盖率、降雨等级、开采面积及深度等开采沉陷影响因素进行了权重赋值;然后根据水平、垂直、曲率变形值,将该矿区地表建筑物受损等级划分为4级,并对各危险等级的处理方法进行了分析;最后基于矿区基础地质数据,采用MapGIS软件构建了矿区开采沉陷预计模型,并对矿区开采沉陷危险性区域进行了划分。研究结果表明：①开采面积及深度的权重值为0.45,可见矿山开采沉陷受该因素的影响最大;②2#矿体地表最大沉降值为431.1 mm,最大水平移动值为125 mm,最大倾斜值为4.95 mm,预计结果与实测值基本吻合;③2#矿体对应的地表沉陷危险等级为Ⅳ级,区内建筑物可能发生结构损坏,需及时采取防范措施。     

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。     

利用三维激光扫描数据求取开采沉陷预计参数研究

三维激光扫描技术是一种新兴的测绘技术,它具有快速、实时、高效等优点,突破了传统测绘手段的局限性,可以直接获取三维坐标,目前正被广泛应用于测绘各个领域.为此 ,研究三维激光扫描仪数据应用于地表沉陷参数求取问题,针对其特点,利用VB6.0语言,采用模矢法编制了概率积分法求参程序,并将程序应用于实际求参,实践证明,效果较好.     

北京西山某地开采沉陷危险性预测

针对北京西山某地煤炭开采所造成的地面塌陷带来的安全隐患,在整理和分析现场资料的基础上,采用"三带"和"采厚比"两种经验法评价采空区地面稳定性,并采用概率积分法对开采引起的地表移动进行预测。在此基础上,对开采沉陷危险性进行分区预测。评价和预测结果对该地段开采沉陷区影响范围内人身和财产安全起到重要的保障作用。     

开采沉陷预测的标准化

煤矿开采沉陷预测不仅应用于三下采煤设计和地面建(构)筑物的保护,同时对环境的保护与治理、采空区的利用与建设、土地复垦的规划与设计均有重要的指导与借鉴意义。为规范开采沉陷的预测,在《建筑物、水体、铁路及主要井巷煤柱留设与压煤开采规程》的基础上,结合近几年开采沉陷研究成果及计算技术的发展编制完成《煤矿开采沉陷预测方法》标准,对标准中涉及的预测方法、参数选取、预测原则等内容做了一定的介绍,以期推进开采沉陷预测的标准化,提高计算结果的可对比性及借鉴定性。