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。     

任意形状工作面开采沉陷预计系统开发

针对现有开采沉陷预计软件只能预计规则工作面的缺陷,基于概率积分法理论,利用VB和Surfer软件进行混合编程,开发了任意形状工作面开采沉陷预计系统。该系统对积分区域进行两次三角形划分解决了预计计算模型的复杂定积分问题,从而实现了任意形状工作面、任意剖面以及整个矿区开采地表移动变形的可视化预计。预计结果符合实际情况,有利于优化开采方案,可为"三下"采煤提供相应的技术服务。     

基于ArcObjects组件与Microsoft.NET框架的营口某铁矿开采沉陷预计系统

为有效提高矿山开采沉陷预计精度和效率,将ArcObjects二次开发平台和Microsoft.NET框架技术相结合,开发了矿山开采沉陷可视化预计系统。该系统包括开采沉陷预计与可视化2个模块,开采沉陷预计模块基于概率积分法实现对矿区沉陷数据的计算分析,可视化模块集数据录入、参数运算、成果输出和沉陷预计可视化等功能于一体。以辽宁营口某铁矿K203开采工作面为例,分析了矿区地质条件以及开采沉陷现状,采用该系统计算了概率积分法参数并进行了沉陷预计分析,并与地表沉陷观测数据进行了对比分析。研究表明:工作面上覆岩体不均一风化深度和NNW向缓倾角不利结构面组合是导致矿区发生沉陷的主要地质因素;开采区存在应力应变集中现象,水平向位移小于100 mm,垂直向位移变化较大,矿区沉陷具有阶段性增速到减缓的变化特征,与实际监测结果吻合性较好,表明该系统对于矿区开采沉陷预计分析具有一定的适用性。     

广适应开采沉陷预计软件

基于矿区广适应开沉陷预计技术,采用"平台+插件"的开发方式,设计并实现了基于AutoCAD的广适应开采沉陷预计软件,软件不仅实现了不同煤层倾角和地形条件下的沉陷预计计算,还实现了预计结果的二、三维可视化,预计结果在地表沉陷预测及控制、"三下"采煤等方面能够满足生产需要,具有一定的实用性。     

开采沉陷预计可视化系统开发及应用

基于MATLAB语言,利用其丰富和稳定的矩阵计算和绘图功能,开发了开采沉陷预计可视化系统,预计系统不仅实现了单个工作面、多个工作面的动态和稳态开采沉陷预计,而且实现了预计结果的二维、三维以及动态可视化,为今后地下开采引起的损害分析提供了更加科学的依据。     

多工作面开采地表沉陷动态预测系统研究

将工作面沿走向划分为若干个开采单元,地表动态移动变形值等于这若干个开采单元单独动态移动变形值的叠加;以Knothe时间函数和概率积分法为基础,建立了多工作面开采地表移动变形预计模型;研究了动态预计模型中单元格的划分方法以及不同坐标系之间的转换关系;设计了多工作面开采地表移动动态预计的算法步骤;通过对比分析预测结果和实测数据,以及展示某矿多工作面开采地表沉陷的预测效果,证实了该算法的可行性和实用性。     

不规则工作面沉陷预计三角剖分算法研究

为解决已有不规则工作面沉陷预计方法的不足,对不规则工作面积分区间的三角剖分方法进行了研究,推导了不规则工作面二重积分过程中各三角形积分域上下限的确定公式;顾及到不同三角形形状及坐标系的相互转换,设计了不规则工作面的三角剖分算法;基于该算法,利用MATLAB软件开发了预计程序,该程序可对缓倾斜任意工作面开采进行地表沉陷预计,可对预测结果进行直接处理而不必采用第三方辅助软件,并且实现了预测数据的实时可视化。     

基于CAD图元扩展属性的预计参数数据库构建方法研究

利用开采沉陷预计软件预测地表沉陷及变形,是"三下采煤"、土地复垦等工作的重要内容之一。获取工作面基本数据和构建参数库是进行开采沉陷预计的前提和基础。文中基于CAD二次开发语言Autolisp及VBA,利用CAD图元扩展属性功能,实现了工作面角点坐标及预计参数自动提取和数据库自动构建。     

大倾角煤层开采地表沉陷规律研究

为研究大倾角煤层开采的地表沉陷及岩层运移特征、保护地表建构筑物，采用数值模拟计算、基于Konthe时间函数的动态预计和基于概率积分法的地表沉陷软件计算等方法进行了系统研究。数值计算结果表明，大倾角煤层开采时受非均布载荷作用，垮落岩层绕下铰接点回转，造成上山边界处地表下沉较大而下山边界处地表下沉较小。动态预计和地表下沉软件预测结果表明，开采影响范围内的西土山中心小学和高层建筑的地表变形均处于Ⅰ级以内，影响轻微。基于概率积分法的地表沉陷预计得出，工作面浅部地表下沉明显大于深部，而小学和高层建筑均处于深部边界对应的地表位置，这与数值计算结果相吻合，将大大减小工作面开采对地表建筑物的影响。     

基于Knothe时间函数的开采沉陷预计研究

开采沉陷对矿山正常安全的采煤工序和地面建筑物有严重影响,为减少沉陷带来的损害,根据矿山实际生产情况,采用Knothe时间函数结合概率积分法,建立地表沉陷预计模型及公式,并运用Matlab软件编辑M文件将预测结果可视化,确定矿山开采过程中地表的沉陷量及沉陷范围,最终完成对地表的沉陷预计。结果表明:工作面在推进至148.8~186 m时达到最大下沉量,与预测结果基本吻合;随着工作面的继续推进,地表塌陷波及范围会不断加大,采取加大回采长度,保证地表的相对平整性;地表塌陷走势大致沿着走向方向呈台阶依次下沉,最大下沉处约1.6 m。方法可监测地表沉陷范围及下沉量变化,为减少沉陷损害提供指导依据。     

GIS引入矿山开采沉陷预测与可视化探讨

首次尝试采用Visual Basic语言结合Arcview定制的GIS二次开发模式，开发了矿山开采沉陷预测与可视化系统，实现了不同开采条件下矩形工作面的沉陷预测、可视化和三维分析。该系统克服了传统人工预测的不足，为矿山开采沉陷预测与可视化问题提供了分析和研究工具，具有很强的实用价值。     

薄基岩浅埋深矿区地表开采沉降预测及影响因素分析

目前我国西北部地区浅埋深薄基岩开采区地表沉降现象日益严重。以鄂尔多斯某矿区为例,基于该矿区覆岩性质、地质条件、开采技术条件、地表沉降点观测数据,运用概率积分法对首采区的地表开采沉降规律进行了分析预测,并对该矿区典型的薄基岩浅埋深开采地表沉降的主要影响因素进行了分析。结果表明：①概率积分法的矿区开采沉降预测结果与实测数据基本吻合,表明采用该方法预测矿区地表移动参数是可行的;②由于矿区整体构造简单,且工作面内煤层基本呈水平分布,煤厚、采深、倾角等因素变化较小,综合分析认为顶板松散层基岩厚度比（H_S/H_J）、开采强度（工作面推进速度）是该矿区地表沉降的主要影响因素;③对工作面走向的顶板松散层基岩厚度比（H_S/H_J）曲线、开采强度（工作面推进速度）曲线与地表沉降量曲线进行了对比分析,认为松散层基岩厚度比（H_S/H_J）、开采强度（工作面推进速度）对矿区开采沉降具有相反的作用,且开采强度（工作面推进速度）对矿区开采沉降的影响较大。上述分析结论对于地质构造稳定的鄂尔多斯地区矿区开采沉降分析预测有一定的参考价值。     

厚黄土区大采高一次采全高地表移动变形规律

厚松散层下大采高一次采全高工作面开采强度大,回采率高,地表沉陷变形和岩移参数有其自身特点和规律。为研究大采高工作面地表移动变形规律,在王庄煤矿8101工作面上方设置了地表移动观测站。通过对观测资料的分析研究,揭示了厚黄土覆盖区、厚煤层一次采全高条件下地表沉陷变形特征,获得了该地质采矿条件下地表岩移预计参数和各种角值参数,分析了地表裂缝的发育、分布特征、裂缝宽度和深度等规律。与综放开采条件下的观测成果相比,大采高一次采全高工作面地表移动变形更加剧烈,沉陷过程在空间上和时间上更加集中,对地面建构筑物的影响更为显著。     

基于概率积分法的非充分采动地表沉陷预计

根据邯郸矿区某矿工业广场下2103工作面非充分采动的技术条件,由工作面的宽深比对预计参数进行修正,采用修正后的参数按照概率积分法进行地表沉陷预计。由已推进部分造成的地面建筑物倾斜观测值的比较可以看出,参数选取合理。从地表变形规律可以看出,非充分采动的各种变形值都比充分采动要小,而煤层倾角则造成了下沉盆地向下山方向偏移,致使下山方向拐点处的建筑物损坏严重。     

矿区铁路线下采煤优化设计的数值方法

 开采沉陷预计是煤炭开采过程中不可缺少的部分,为了研究工作面开采时铁路线地表移动,解决实际开采过程中可能出现的安全隐患,以某煤矿为原型,运用FLAC3D数值模拟软件,通过岩样力学参数初始值,利用两轮均匀实验设计,依据该煤矿已有的采区地表沉陷监测数据,建立采区数值计算模型,对工作面上方受开采影响的铁路线进行了数值模拟研究与预计。采用相同地质参数模型研究与分析附近工作面在三种不同开采设计方案下,对新建跨铁路桥的影响程度,从而推出最佳的开采方案,为铁路线与跨铁路桥的安全运营提供有力的保障,也为铁路桥下的安全采煤提供了一定的科学依据。     

任意形状工作面沉陷预计计算方法

为弥补现有任意形状工作面沉陷预计计算方法存在的不足,更加准确地预计煤炭开采引起的地表移动和变形,基于概率积分法理论,将工作面按照角点划分为若干梯形,再利用变步长Simpson二重积分法在各梯形区域按预计公式进行积分计算,最后将各梯形单元产生的影响进行叠加处理,实现了任意形状工作面的沉陷预计计算。另外,通过研究拐点偏移距对工作面位置的影响,探讨了任意形状工作面实际计算边界角点坐标的解算方法。在此基础上设计、开发了开采沉陷预计程序,实现了地表移动变形预计、预计结果分析及可视化输出。以某矿区实际开采工作面为例,对计算方法及预计程序进行了验证。结果表明：程序设计合理,预计结果准确可靠,符合实际情况,能够满足大范围沉陷预计的需要,可为“三下”采煤、土地复垦规划提供必要的技术支持。     

基于三角形剖分算法的开采沉陷预计系统设计

矿区沉陷预计是开采沉陷研究的重要内容,现有的开采沉陷预计软件多以矩形剖分为基础,存在对凹多边形工作面适应性差、预计结果准确性低等问题。为此,首先采用VB编程语言,基于三角形剖分模型,以改正后的角点坐标为基础,将开采工作面划分为多个独立的三角形;然后运用概率积分法,采用二重变步长辛卜生算法计算每个三角形区域开采引起的移动变形值;最后将三角形单元预计结果进行叠加,实现多个开采工作面地表沉陷的高精度预计及预计结果的可视化输出。试验结果表明：①基于三角形剖分算法的开采沉陷预计克服了矩形剖分预计中的工作面处理难度大、等效剖分等缺点,在满足工程需要的同时,简化了数据处理流程,预计结果的准确性及可靠性得到了进一步提高。②基于三角形分割模型开发的开采沉陷预计反演一体化系统具有良好的稳定性及实用性,可为“三下”采煤方案优化设计、矿区生态环境保护、矿区土地复垦等提供科学依据,为更好地实现绿色开采服务。     

不规则工作面开采地表沉陷线积分预计方法

沉陷预计方法对于预判煤层开采诱发的负面影响十分重要。概率积分法是开采沉陷预计的重要方法,但对于不规则工作面开采,其预计精度有待提高。本文针对这一问题,利用格林公式(Green formula)对概率积分法公式进行积分转换,将对工作面的积分转换为对采区边界的线积分;将边界简化分割为多条直线段,分别对各直线段作积分计算;通过叠加计算完成地表任意点及地表沉陷盆地移动变形预计;最后基于某实例进行了应用研究,验证了本文方法的有效性,相比概率积分法,本文提出的线积分法预计精度提高了23 %。