急倾斜煤层水平分层综放开采岩层移动规律

为了进一步认识水平分层综放开采的开采沉陷特点,运用相似材料模型实验,对某矿大倾角煤层的开采沉陷过程进行了模拟研究,揭示了急倾斜特厚煤层水平分层深部开采岩层与地表移动规律.     

地下开采引起地表沉陷的数值模拟

近年来,因地下开采活动造成岩层和地表沉陷的问题越来越严重,这个问题也引起地下工程师的高度关注,因此,为了实现矿山的安全开采,在开采前一定要对影响地下岩层和地表沉陷的因素进行分析和研究。下面本文将以某矿山开采为研究对象,采用数值模拟的方式,并利用FIAC软件,对该矿山开采中引起岩层以及地表沉陷数值建立研究模型,然后对其结果进行分析,最后总结地下开采引起的岩层和地表沉陷的规律,提出科学避免地表沉陷的开采方法。     

基于无人机激光雷达技术的开采沉陷监测方法与参数反演

矿区开采沉陷监测与预测对于煤炭安全生产来说至关重要,目前煤矿地表沉陷监测的主流手段均有一定的局限性,存在精度与效率不能兼得的问题。利用无人机激光雷达（UAV LiDAR）技术可以实现矿区地表三维点云的快速获取,建立多期数字高程模型（DEM）,两期DEM相减即可得到沉陷盆地,具有高效高精的特点。本文对无人机激光雷达地表沉陷监测的原理流程和概率积分预计参数动态反演方法进行了分析讨论,以内蒙古唐家会煤矿为例,设计了无人机激光雷达飞行方案,采集了两期激光点云数据,并对实测数据进行了组合解算、融合、滤波,建立两期DEM,求取了观测时间段内的地表下沉盆地,并进行了全盆地动态反演,得到测区概率积分预计参数。实验结果DEM精度分别为0.034mm和0.037mm;下沉盆地精度为0.050mm,结果对于煤矿开采沉陷监测与预测来说是相对可靠的,为无人机激光雷达应用于地表监测提供了案例。     

利用神经网络预测开采引起地表沉陷

本文将人工智能中的神经元网络理论引入开采沉陷学领域．用以预测矿山开采引起的岩层与地表移动．利用神经网络对已知样本进行学习．初步探索出一条新的用来预测矿山开采沉陷的理论方法。     

基于连续-离散介质耦合的密实充填开采地表沉陷预测模型

为构建固体密实充填开采地表沉陷预测模型,首先结合现场钻孔窥视及相似材料模拟分析固体密实充填开采的覆岩变形特征;随后采用Winkler和Vlazov两类弹性地基梁建立基本顶力学模型,得到基本顶弯曲下沉方程;将基本顶的弯曲下沉视为上覆岩层沉降的边界条件,基于离散介质运移规律推导出固体密实充填开采的地表沉陷预测模型。最后将预测模型应用于花园煤矿,得到的下沉量预测值与实测值基本吻合,证实了模型的准确性。     

基于概率积分法和ARMA模型的开采沉陷算法

工程地质条件复杂的采空区,采用概率积分法预测地表沉陷量时会出现较大偏差,因而提出概率积分法和ARMA模型相结合的采空区地表沉陷预测模型。模型将采空区地表沉陷分为两部分：受采空区影响的趋势项沉陷和受工程地质条件影响的突变项沉陷,利用平动法分离这两项沉陷量,然后分别采用概率积分法和ARMA模型对趋势项和突变项进行沉陷分析预测,两项之和为采空区最终沉陷预测结果。采用该模型对湖南省冷水江宝大兴矿区采空区地表沉陷预测,预测结果较好地反映出复杂工程地质条件作用下采空区地表沉陷的变化发展趋势,通过对监测值、概率积分法预测值和新模型预测值进行对比,新模型预测精度较高,与监测值相吻合,在相似的复杂条件下具有较高的可行性。     

煤矿开采动态地表下沉预计算法

针对煤矿地下开采造成岩层及地表移动随时空变化、开采时间与空间的变化对地表移动变形影响等问题,为准确预测开采过程中的地表移动变形,对开采沉陷的影响函数预计方法进行了理论分析与应用研究.应用数值积分方法,通过数学建模实现了开采沉陷预计系统.明确了开采沉陷动态移动变形模型的具体算法,提出了通过倾向微元化达到顾及主要影响半径随采深变化的方法,使得缓倾斜煤层的使用Knothe模型得以实现.应用VB开发了开采沉陷地表动态移动变形系统,并通过现场实测数据验证了动态预计算法的正确性.     

基于概率积分法和自四归模型的开采沉陷算法

工程地质条件复杂的采空区,采用概率积分法预测地表沉陷量时会出现较大偏差,因而提出概率积分法和ARMA(auto-regressive and moving average model)模型相结合的采空区地表沉陷预测模型。模型将采空区地表沉陷分为两部分:受采空区影响的趋势项沉陷和受工程地质条件影响的突变项沉陷;利用平动法分离这两项沉陷量,然后分别采用概率积分法和ARMA模型对趋势项和突变项进行沉陷分析预测,两项之和为采空区最终沉陷预测结果。采用该模型对湖南省冷水江宝大兴矿区采空区地表沉陷预测,预测结果较好地反映出复杂工程地质条件作用下采空区地表沉陷的变化发展趋势。通过对监测值、概率积分法预测值和新模型预测值进行对比,新模型预测精度较高,与监测值相吻合,在相似的复杂条件下具有较高的可行性。     

C#与Matlab在任意工作面沉陷预计中的应用

分析了任意形状工作面提出的开采沉陷预计方法,以概率积分法为基础,探讨了任意形状煤层预测模型,采用了对工作面坐标数据进行数值拟合和利用面积积分方法对预测模型进行预计的方法。利用C#面向对象技术和Matlab的交互式程序设计和图形显示分析功能,给出了对任意形状工作面任意方向线和单点或网格点的下沉,倾斜,曲率,水平移动,水平变形等的预计及其结果的可视化输出。能够实现曲线图,等值线图,三维图的绘制,并通过调用Mat-lab能把预测值与实测值显示对比分析。     

基于APSO-LSSVM模型的导水裂隙带高度预测

为准确预测导水裂隙带高度,有效地预防煤矿开采中溃水安全事故,根据导水裂隙带相关理论研究和实测资料分析选取开采深度、煤层的倾斜角、厚度、硬度、岩层结构等8项指标作为导水裂隙带高度预测的特征指标,采用基于因子分析的APSO-LSSVM导水裂隙带高度预测模型.利用典型矿区导水裂隙带高度实测资料中的18组数据对该模型进行训练与检验,并将其预测结果与PSO-LSSVM、LSSVM模型预测结果分别进行比较.结果表明:APSO-LSSVM模型的预测精度高于PSO-LSSVM模型和LSSVM模型,对样本具有较强的识别能力.     

巨厚砾岩下开采地表沉陷预计模型的改进

为了探究巨厚砾岩下开采的地表沉陷规律,结合关键层理论,通过数值模拟从垂直应力、塑性区、垂直位移3个方面分析覆岩内部稳定性及造成地表倾向下沉曲线偏态的原因,基于概率积分法,建立改进的地表沉陷预计模型。结果表明:关键层初次破断距为291 m,周期破断距为281 m;悬力臂是造成下沉曲线偏态的主要原因;相对于经典的概率积分沉陷预计模型,改进的地表沉陷预计模型相对误差减小114%。可见在巨厚砾岩层下开采地表沉陷预计中,改进的地表沉降预计模型具有较高的准确度和适用性。     

充填开采控制地表沉陷的空隙量守恒理论及应用研究

充填开采是解决煤矿开采造成的环境问题,控制地表沉陷的有效技术途径之一.通过分析地表沉陷的形成过程及控制机理,提出了充填开采控制地表沉陷的空隙量守恒理论,推导出了地表沉陷盆地体积计算公式.依据该理论进一步提出了控制地表沉陷的技术途径,包括提高采空区的充填率、提高充填料浆及充填体的物理力学性能及增大上覆岩层滞留空隙体积等.工程实践表明,充填开采控制地表沉陷的空隙量守恒理论在煤矿膏体充填开采实践中得到了成功应用.     

采场上覆岩层下沉量计算的“模拟载荷”法

利用“模拟载荷”法及无限大弹性地基板理论，分析了开采沉陷的力学机理，建立了煤层开采所导致的采空区上覆岩层下沉的下沉量计算基本公式，为开采沉陷预计提供了理论基础。     

深井覆岩体结构形变分带（区）性研究

针对深井开采覆岩结构变形的特殊性，提出基于应力场转移的深井覆岩结构形变模型。采用三雄半解析数值计算和现场综合试验与勘测的方法，给出采动岩体沉陷移动的分带、分医特征及突变集中变形和阶段性滞缓移动现象的动态演化规律，为深井开采覆岩与地表移动变形灾害控制提供科学理论依据。     

缓倾斜中厚矿体充填开采上覆岩层运移规律研究

针对缓倾斜中厚矿体下行充填开采过程中岩层移动和地表塌陷规律展开了研究.通过FLAC3D三维数值计算确定典型勘探线剖面,以河砂为骨料,重晶石粉为胶结剂进行大型相似材料模型试验,利用3DEC数值分析软件对模型试验结果进行验证分析.结果表明,充填开采能有效抑制岩层移动和地表塌陷,使地表沉降范围集中在矿体顶部且沉降中心随下行开采过程中向矿体中心移动;深埋矿体的开采对上覆岩层移动范围的影响较浅埋矿体的采动影响小;岩层移动塌落的角度随开采深度的增加先变小后变大,最终沉降以筒型陷落为主.     

开采沉陷动态预计流变模型及应用

通过对采场覆岩移动变形规律进行研究，从流变力学角度，给出地表下沉时间位移函数，并结合实测资料对有关参数进行回归分析，运用推导公式与实测资料进行了结果对比，总结出符合大同矿区地表动态下沉经验公式。提出地表下沉推迟时间tr的概念，可作为划分开采沉陷剧烈程度的量化指标。     

基于SBAS-InSAR和PSO-BP神经网络算法的矿区地表沉降监测及预测

针对传统监测技术无法进行长时间矿区地表沉降监测以及现有预测模型过度依赖沉降数据、模型单一等问题,提出一种基于小基线集合成孔径雷达干涉（Small Baseline Subsets Interferometric Synthetic Aperture Radar,SBAS-InSAR）和粒子群优化-反向传播（Particle Swarm Optimization -Back Propagation,PSO-BP）神经网络算法的矿区地表沉降监测及预测模型. 首先,利用SBAS-InSAR技术获取矿区地表沉降监测值;然后,选取矿区地表沉降的影响因子与获取的沉降监测值从多因子角度构建PSO-BP预测模型;最后,分析该方法的有效性和合理性. 实验结果表明,利用SBAS-InSAR能有效监测矿区地表长时间沉降,随着训练样本的增加,PSO-BP预测值与SBAS-InSAR沉降值残差逐渐减少,算法收敛迭代加快,均方误差降低. 与现有监测方法及预测模型的对比,证明了SBAS-InSAR在矿区地表长时间沉降监测中的优势以及PSO-BP模型在矿区地表沉降预测中的有效性和合理性,该方法可作为矿区地表长时间沉降监测和预测的有效手段.     

高速公路下伏多层采空区地表沉陷的预计评价方法

介绍多层采空区地表沉陷预计的概率积分法，采用闭合矩形分块段积分模型，可以适应采深，采厚、煤层倾角和开采形状的变化以及复杂多个走向采空区的情况，提高程序的通用性和预计评价精度，通过计算单元的坐标变换可以方便地预计倾斜煤层地表沉降的影响，改变传统的上山下山方法，实例计算结果表明，水平变形，地表斜率和曲率沿公路轴向和横向变化均较大，远远超过允许值，该采空区必须进行处治。     

短壁开采覆岩关键层的力学分析

针对短壁开采中的覆岩关键层的岩性和结构特征，对短壁开采覆岩关键层进行了力学分析，推导了相应的关键层变形关系式，得到了各种开采参数下关键层的变形，提出了有效控制关键层下沉的措施。为短壁开采设计和地表沉陷预计提供了参考依据。     

软岩地层深部铁矿非充分开采下沉分析模型

根据大量采矿工程实际资料统计分析,给出了深部铁矿非充分开采地表下沉预测分析的随机介质理论方法.并利用该方法对中国小官庄地下矿山深部非充分开采引起的地表下沉进行了具体的分析,所获理论结果符合工程实际,表明所给出的理论方法可有效地用于预测分析软岩地层深部非充分开采地表下沉问题.