金属矿层开采地表下沉系数研究

针对金属矿山的复杂地质条件和多变矿体形态的特点,结合在极坐标系下预计矿层地表沉陷的数学模型不需要对采空区进行修正的优点,引入了基于概率积分理论的极坐标数学模型。通过分析金属矿山开采地表出现台阶下沉的非连续移动变形特点,结合覆岩破坏的力学分析,得出了预计金属矿山开采地表下沉系数为分段函数的结论,很好地解释了地表非连续变形和出现塌陷的现象,为进一步研究金属矿层开采对地表造成的损害特征与规律奠定了基础,对指导现场具有一定的意义。     

多煤层重复开采地表下沉系数演变研究

以太原西山矿区杜儿坪煤矿南三盘区为研究区,采用FLAC^3D软件建立数值模型,分析矿区2^#、3^#煤层重复开采后的地表下沉系数演变规律。数值模拟实验结果表明：沉陷预计结果与原有成果、PS-InSAR监测结果均吻合较好,下沉系数随重复采动次数增加呈现增大趋势,表现为2^#煤层分层开采时的下沉系数是一次采全高的1.1倍,继续开采下部3^#煤层时下沉系数是2^#煤层分层开采时的1.27倍。研究结果为多煤层重复开采下的地表沉陷防控和地物保护提供了依据,也为开展重复采动生态损伤及恢复治理等研究提供了基础参考。     

矿区开采地表下沉率及采动程度关系的研究

本文提出地表下沉率与采动程度的关系是非连续型变化。在采动程度较小时有一突变点，突变点之前呈弯曲型下沉，突变点之后呈断裂型下沉，在厚冲积层下采煤时，应用采区尺寸与基岩厚度之比值作为衡量采动程度的标准。     

小工作面开采地表下沉系数探讨

生产实践中,受采煤技术、地质条件等因素的影响,所开采的工作面往往是煤层走向或倾向不能同时达到充分采动,因此面临的问题是如何将小工作面开采条件下的概率积分法计算参数换算为充分采动或接近充分采动条件下的计算参数,对于下沉系数的修正又是小工作面概率积分法计算参数的关键所在。通过对比某矿地质条件相似的不同工作面下的计算参数后,表明现有的下沉系数修正规律适用于某矿区。     

黄土沟壑区下斜交叠置开采地表下沉系数研究

受黄土沟壑区坡体稳定性的影响,地表下沉系数动态变化,导致地表下沉系数难以确定。为了研究上下两工作面斜交叠置开采及黄土沟壑地形影响的下沉系数,以陕北柠条塔煤矿N1114和N1206工作面开采叠置区为研究对象,给出了叠置区地表观测站的布置方法,利用开采损害预计评价系统软件及黄土沟壑区坡体稳定性分析,提出了一种确定黄土沟壑区下斜交叠置开采地表下沉系数的方法,并结合工程实例验证了该方法的可行性,研究成果可为今后黄土沟壑区开采地表下沉系数分析及确定提供科学依据。     

基于SVM的厚松散层矿区开采下沉系数预测模型

针对厚松散层薄基岩矿区开采沉陷变形预计中存在的下沉系数偏大问题,以23个开采工作面的地质采矿条件及其下沉系数为学习和测试样本,将文化-随机粒子群算法(CA-rPSO)和支持向量机(SVM)相结合,利用CA-rPSO的快速并行寻优功能优化SVM参数,建立了厚松散层薄基岩开采条件下下沉系数的SVM预测模型。通过实例验证SVM的预计结果与实际符合较好。     

浅埋煤层采动地表移动变形规律及电塔塔基稳定性研究

陕北矿区地表存在大量的高压电塔，煤层采动引起的地表移动变形，对高压输电线路安全造成威胁。基于概率积分地表移动变形预计理论，采用理论分析、理论计算和现场实测等研究方法，对浅埋煤层采动地表移动变形规律及电塔塔基稳定性展开研究。研究结果表明：(1)拟合了基采比J_C和基载比J_Z的概率积分参数计算式，地表下沉和水平移动均与基载比和基采比呈负相关，沉陷盆地的影响范围和拐点距离均与基载比呈正相关；(2)建立了采动高压电塔移动变形计算式，电塔塔身的倾斜变形量取决于地表倾斜变形和塔高，电塔基础的水平变形量取决于地表水平变形、电塔根开、基础性质和土体性质；(3)陕北锦界煤矿31104工作面开采过程中，电塔Z219预计产生的最大倾斜变形量为92 mm,小于450 mm,最大水平变形量为4.15 mm,小于4.55 mm,稳定性较高，倾斜变形理论预计值与实测值平均偏差为5.69%。     

基于GA和LS-WSVM矿区地表下沉系数预测

 针对传统方法中预计地表下沉系数存在的缺陷。以我国典型的地表移动观测站数据为例,采用启发式算法遗传算法进行参数寻优,提出将小波理论与最小二乘支持向量机结合而成的最小二乘小波支持向量机的方法对地表下沉系数进行预测。实验结果表明,与改进的BP神经网络和PSO-SVM两种方法相比,基于GA和LS-WSVM矿区地表下沉系数预测方法收敛速度更快,精确度更高。     

地表下沉系数严重偏小的原因分析

本文以地表沉陷及岩移实测资料为依据 ,并根据覆岩的结构及探测试验现象 ,对地表下沉系数严重小于正常值的原因进行了初步分析 ,得出了在特殊地质采矿条件下 ,弯曲带内的离层裂缝是引起下沉系数偏小的主要原因的初步结论。     

巨厚松散层下煤层开采地表移动规律研究

为了研究巨厚松散层下采煤对地表沉陷的影响,以赵家寨煤矿地表移动观测数据为基础,研究了巨厚松散层地质采矿条件下采煤对地表沉降特征、地表最大下沉速度、地表最大下沉速度滞后距以及地表不同阶段移动持续时间的影响,结果表明在巨厚松散层条件下开采,地表下沉系数偏大,接近于1,主要影响角正切值偏小,地表移动范围较大,拐点偏移距较小,地表最大下沉速度滞后距较小,最后得出在巨厚松散层下开采,地表显现出下沉速度加快,活跃期延长而衰退期缩短,地表残余变形减小并且稳定快等特征。     

基于神经网络的地表下沉系数计算

在实测资料以及综合分析地表下沉系数影响因素的基础上 ,采用人工神经网络方法建立了地表下沉系数的计算模型 ,并用实际数据对网络进行学习训练和检测。结果表明 ,用改进BP算法得出的地表下沉系数预测结果与实际情况相吻合。     

双煤层开采地表下沉影响因素分析

煤炭开采所引起的地面塌陷问题严重影响矿区生态环境,与单一煤层开采相比,双煤层开采所导致的地表下沉更为复杂.以不同矿区地表移动实测数据为基础,采用灰色关联度分析、理论分析及相似模拟试验等研究方法对基岩厚度、松散层厚度、上下煤层采高及煤层间距对地表下沉的影响展开研究.研究结果表明:基岩厚度和松散层厚度对地表下沉影响最大,上煤层采高和煤层间距影响次之,下煤层采高影响最小;考虑到各矿区地质条件的差异及各因素之间的交互作用,将基采比c、基载比z 和间采比j作为关键参数研究地表下沉的变化规律,得出单一煤层开采地表下沉系数随基采比c和基载比z 的增大而减小,双煤层开采地表下沉系数随三个关键参数的增大呈减小趋势;相似模拟试验结果与理论分析结果基本一致,说明研究结果是可信的.     

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.     

基于GA-GRNN的地表下沉系数预测方法研究

将遗传算法(GA)和广义回归神经网络(GRNN)方法进行融合,采用GA算法搜寻最优的GRNN光滑因子,简要分析了地表下沉系数的影响因素,建立了基于GA-GRNN的地表下沉系数预测模型。以我国典型观测站的数据资料作为学习和测试样本,将预测结果与实测值进行比较。结果表明:采用GA-GRNN模型预测地表下沉系数能够综合考虑诸多的地质采矿因素,预测结果与实测值得最大相对误差仅为5.44%,完全满足现场工程的需要,为今后预测地表下沉系数提出了一种新的方法。     

基于GA-SVM的条带开采下沉系数预测

将遗传算法(GA)与支持向量机(SVM)相结合,采用GA算法优化SVM变量因子,通过对条带开采地表下沉系数的主要影响因素进行分析,建立了基于GA-SVM的条带开采地表下沉系数预测模型,解决了条带开采下沉系数预测误差较大的问题。     

基于PCA-GA-SVM模型的地表下沉系数预测

为解决地表下沉系数难以精准预测的问题,提出了基于主成分分析(PCA)的遗传算法(GA)优化的支持向量机(SVM)模型。利用主成分分析法对45个矿区的7个地表移动参数影响因子进行降维,提取出新的主成分,同时通过遗传算法获取能够优化支持向量机的最优惩罚参数和最优核函数参数,将主成分输入优化后的支持向量机,对比地表下沉系数的预测值与真实值之间的差距,计算平均相对误差,并与SVM,PCA-SVM,GA-SVM 3种模型的平均相对误差对比。结果表明：PCA-GA-SVM模型的平均相对误差可以达到7.01%,精度更高,更能准确地预测地表下沉系数。     

急倾斜煤层开采地表下沉预计修正模型

为了研究概率积分法对于急倾斜煤层开采沉陷预计的适宜性问题,采用了相似材料模型模拟的研究方法,通过Matlab非线性最小二乘拟合法,发现拟合求取的部分地表移动参数不符其原来的物理意义。鉴于此,提出了基于概率积分法的地表下沉预计修正模型,分析了该模型的修正效果,求出了其修正参数。研究结果表明：当煤层倾角50～70°时,该模型下沉拟合精度达到2%以下,并得到了其修正参数与煤层倾角之间的表达式;当煤层倾角大于70°时,该模型不适用。     

条带开采下沉系数经验公式的适应性分析

列举出5个计算条带开采下沉系数的经验公式。分析了采深、采厚、采出率、采宽/留宽的变化对条带开采下沉系数的影响,以及5个条带开采下沉系数经验公式的表达特征。对比分析表明,地质采矿条件的多样性、实测资料的有限性、统计分析方法的局限性,使得5个公式均存在一定的不足,发现了具有普适性的经验公式。对条带开采下沉系数计算公式的选择应十分谨慎,根据地质采矿条件分析因素在地表变形中的作用,选择合理的计算公式。     

地表下沉衰减函数与塌陷区稳定性分析

根据地表下沉的3个阶段,分析了地表下沉速度的主要影响因素;以Knothe时间函数为基础,导出了适用于衰退期及其之后的下沉衰减函数,并提出下沉衰减函数中参数的确定方法.针对兖州矿区典型塌陷区不同的地质开采条件和现场实测资料,求出了典型塌陷区的下沉衰减函数和残余下沉量;最后提出了塌陷区稳定性评价指标和塌陷区稳定性分类方法,将塌陷区分为非稳定型、相对稳定型和稳定型,并对塌陷区进行了稳定性评价.