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。     

基于小波优化LSTM-ARMA模型的岩土工程非线性时间序列预测

为了更精确地预测岩土工程应力、变形等的非线性时间序列,提出了基于小波优化的长短时记忆神经网络-自回归滑动平均模型(LSTM-ARMA)预测模型。首先使用小波分析将监测序列分解成趋势项和噪声项,采用LSTM网络滚动预测趋势项、ARMA模型预测噪声项,并将趋势项预测值与噪声项预测值之和作为总的时间序列预测值。在此基础上,以上海云岭超深基坑工程为案例进行了基坑地表沉降分析,结果表明组合模型的预测精度要高于单一LSTM模型且更加稳定;进一步采用弹塑性有限元对基坑开挖诱发的地表沉降进行了预测,并与人工智能预测结果进行对比,验证了人工智预测模型的合理性。分析表明,当后续工况与前置工况所诱发的变形机理突变时,人工智能预测误差增大,但伴随后续工况的推进,人工智能预测误差将逐渐减小。     

断层影响下开采沉陷预计研究

在地质条件复杂,特别是遇到断层的情况下,地表沉陷的正常规律被掩盖,表现出特殊的规律性.对断层影响下的开采沉陷预计问题进行了研究,建立了基于概率积分法的预计模型.在该模型中,将开采引起断层的离层空间看成一个等效倾斜采空区,分别计算实际采空区和等效采空区对地表的影响,然后将两者叠加起来,得到地表变形.基于AutoCADVBA平台,利用该预计模型开发了预计程序.运用该程序可以预计计算出断层影响下地表的:下沉值(W)、水平移动值(U)、倾斜值(i)、曲率值(k)、水平变形值(ε).程序能以栅格或是矢量数据格式输出变形曲线.通过与实测资料对比,验证了该模型的正确性.     

煤矿采空区地表沉陷可视化仿真

为实现煤矿采空区地表沉陷可视化,结合MATLAB仿真技术,利用矿区地质煤层条件和岩移观测参数及地表沉陷有关数据,建立采空区地表沉陷以动态时间函数结合概率积分法的预计模型,对煤矿开采造成的地面沉陷区进行仿真计算和分析.结果表明:该方法能反映地表移动的动态特征,实现了煤炭开采对地面动态沉陷影响的较为精确的分析与计算,可以直观而精确地对地表变形各种图形自动绘制,为其它矿区制定采煤采空区的预防和治理方案提供一个交互的三维仿真平台及可靠依据.     

基于突变级数法的矿区地表开采沉陷损害等级预测研究

矿山开采沉陷是一种作用力集中、危害很大的地质灾害。它受地质条件和采矿条件等因素的影响,属于复杂的非线性力学问题,难以用数学模型描述,这给实际问题的解决带来困难。基于突变理论,研究了突变级数法在矿区地表开采沉陷损害等级预测中的应用。选取了某开采沉陷区的10个点作为样点,通过分析采空区长度、采空区宽度、开采深厚比、煤层厚度和煤层倾角等5个主要影响因素,确定预测指标体系,计算了各学习样本突变级数值。结果表明,该区开采沉陷损害A级与B级的突变级数临界值为0.91,B级与C级的突变级数临界值为0.85。利用检验样本对突变级数法的计算结果进行验证,结果和实测值基本一致,从而证明突变级数法对地表开采沉陷损害等级预测的可行性和实用性。     

急倾斜煤层开采对地表构筑物影响的预计

针对淮南某矿急倾斜煤层开采复杂的采矿地质条件,运用概率积分法对优化后的开采方案所引起 的地表沉陷进行研究,总结出急倾斜煤层开采重复采动所引起的厚冲积层地表沉陷的相关参数。所得结果 对现场开采及地表沉陷治理具有一定的指导作用,对于同类地质和开采条件的矿区具有重要参考价值。     

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。     

张集煤矿11418(W)工作面开采地面沉陷演化规律

依据张集煤矿11418(W)工作面地表移动变形观测站实测数据,运用概率积分法和拟合曲线法求取下沉系数、水平移动、拐点偏移距等地表移动变形参数,获得张集煤矿8煤层开采地质采矿条件下的下沉量大、速度快、稳定快且具有突变性等地表移动变形演化规律及新特征,为地表沉陷范围和影响程度的确定提供可靠依据.     

粗集与支持向量机联合建模及在开采沉陷预计中的应用

地表沉陷与地质采矿因素之间存在复杂的非线性关系,人们通常采用概率积分法、神经网络等研究沉陷的规律性,但预计效果往往不够理想。本文采用粗集及支持向量机技术对其进行研究,首先应用粗集理论进行了岩移影响因素分析,给出了各影响因素的支持度,然后运用支持向量机预测技术构建了支持向量机预测模型。最后用实例进行了预测分析并与传统方法进行了对比,结论表明,本文建立的模型具有网络运行稳定、精度更高的优点。     

建筑物下工作面部分矸石充填开采充填高度的确定

常村王庄煤矿S5-12工作面部分位于村庄保护煤柱。为实现部分充填开采后的地表沉陷变形可视化,采用概率积分法、距离幂次反比法和矩形网格模型的等值线绘制方法建立了部分充填开采时的地表沉陷变形预测方法。通过建立的预测方法计算得到满足地表建筑物安全时的煤柱内可采厚度为3.5 m,应用等效采高计算模型反推出此时的矸石最小充填高度为4.03 m。     

湖南五亩冲煤矿采空区地表沉陷预计

作为煤矿固有的也是主要的环境地质问题,采煤沉陷已成为煤矿区危害范围最广、影响程度最大、延续时间最长的一种工程地质灾害。本文针对煤矿采空区地表变形问题,以湖南省宁乡县五亩冲煤矿地质环境影响评估项目为依托,对该煤矿采空区地表变形影响因素进行分析,同时利用矿山开采沉陷预计理论进行沉陷影响程度分区,以期对其他同类型地质环境的矿区预测采煤沉陷起借鉴作用。     

高速公路连接线通过某煤矿安全评价

为了对高速公路连接线经过煤矿采空区的稳定性和危害性作出评价,运用概率积分法预计了地表移动和变形,结果表明,该高速公路连接线地表最大下沉值、地表最大倾斜值、地表最大曲率值、地表最大水平移动值和地表最大水平变形值均不能满足地表建筑物不产生破坏的标准,因而在在该采空区附近修建高速公路连接北线不能保证公路工程的安全,必须进行工程治理。     

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。     

河北省滦南县马城铁矿地质灾害危险性评估

本文介绍了拟建工程场地所在区域地质背景资料以及马城铁矿的基本情况,结合相关资料及规范确定评估范围为矿界范围与矿业活动所影响到的范围,确定评估精度级别为一级。现状条件下,矿区及周边地质灾害不发育,遭受地质灾害的可能性小;矿山采用充填采矿法开采,预计将来矿区地质灾害主要为采矿诱发地表变形造成的地面塌陷、地裂缝灾害,本次仅对矿山采空塌陷地质灾害进行预测评估,其中地表残余沉陷变形采用概率积分法进行预测分析,通过计算得出了充填法管理顶板时的最大下沉值,预测采空塌陷地质灾害危险性中等,地质灾害影响程度为较严重;综合分析认为,建设工程除占用土地外不会引发和加剧地质灾害的发生,建设工程场地适宜性为适宜。     

牛心台煤矿采煤沉陷区土地复垦工程分析

为解决采煤沉陷对可正常利用土地的破坏及其引发的环境问题,利用Matlab中的非线性最小二乘拟合函数求取了采煤沉陷区地表移动变形预计参数,采用概率积分法对井工开采煤矿损毁土地进行预测.在采煤沉陷区土地复垦研究基础上进行工程实践应用及分析,对在现有的技术和资金支持下积极开展针对各矿区采煤沉陷区的土地复垦研究及工程实施具有一定的参考价值和工程实践意义.     

复杂开采沉陷分层传递预测模型

在盐岩水溶开采沉陷新概率积分三维预测模型的基础上,对开采沉陷上覆岩层的传递规律进行研究,提出开采沉陷分层传递预测模型,该模型可以考虑不同岩层岩性对开采沉陷的影响,能够有效提高非规则采空区开采沉陷的预测精度。同时针对分层传递模型中不规则三重积分难以获得解析解的情况,给出模型的离散数值解法,可以方便的通过数值计算对开采沉陷进行预测,最后应用叠加原理给出多溶腔开采沉陷预测模型。实例证实传递预测模型较传统预测方法具有更高的预测精度。并成功应用于金坛盐矿战略油气储库地表沉陷预测。     

煤层开采地表沉陷监测及预测技术现状及发展趋势

煤矿开采地表沉陷监测及预测对于煤矿地表治理及环境保护具有重要意义。详细阐述了煤矿地表沉陷监测及预测方法,并对其监测及预测过程进行了较为详细的论述与分析。指出地表沉陷监测及预测存在的问题,针对存在的问题,提出了未来基于互联网+技术以及CCD和GPS组合传感器技术,对矿区监测数据进行实时监测并进行数据处理,对处理后的数据实时传送到数据中心,数据中心根据监测结果实时调整监测区域达到最优监测效果;未来地表沉陷预测发展应考虑开采地质条件、开采工艺、开采深度、开采厚度等因素对于地表沉陷的影响,在预测的过程中确定因素的影响程度,合理选择预测方法,提高预测精度。     

大范围多工作面重复采动地表变形预测算法和系统开发

以概率积分法和距离幂次反比法为基础,开发了大范围多工作面重复采动地表变形预测算法,并以此算法为基础,应用C#语言开发了软件,实现了复杂开采条件下的地表变形快速智能预测。并将上述的算法和软件应用到某矿的双工作面开采后的地表变形预测,将预测值与实际值进行对比,得出下沉值、倾斜值、曲率值、水平移动值和水平变形值的绝对误差平均值分别为4.6 mm、0.070 mm/m、0.0038×10~(-3)/m、4.0 mm和0.098 mm/m。下沉值、倾斜值、曲率值、水平移动值和水平变形值的平方差分别为37.86、0.0097、0.000025、19.46和0.052。预测结果的精度满足实际生产需要。     

多煤层采空区对上部拟建建筑物稳定性影响

为研究多煤层采空区对上部拟建建筑物稳定性影响,利用概率积分法和数值模拟法,分析多煤层逐层开采完后并施加上部结构荷载后采空区覆岩的应力和位移变化特征。结果表明:当上部煤层开采后,在采空区工作面两端有围岩应力集中现象,当下部煤层开采后,上部煤层采空区两端应力进一步增大的趋势;上部煤层和下部煤层开采后最大沉降均发生于采空区顶板中部,自顶板至地表逐渐降低,地表沉降自中部向两侧逐渐降低,且呈对称关系;煤层开采应力释放后,采空底板处有轻微隆起;当上部荷载施加后,采空区地表水平、竖直位移量和应力比之前均有所增大,但采空区场地整体仍处于稳定状态。建议对拟建的建筑物采用柱下独立基础加联系梁以提高其整体刚度,严禁采用桩基础等易引起下部采空区活化的基础形式。通过与后期地表监测数据对比,显示数值模拟方法计算的地表下沉值预测结果与实际较为接近。表明在选用合理的地质力学参数的情况下,运用该方法进行多煤层采空区沉降预测是可行的,对类似的矿山问题的分析解决有一定的借鉴和指导意义。     

山区开采沉陷地表移动变形规律

为研究山区煤炭资源采空区地表沉陷移动规律,提高山区矿山地质环境影响评价工作精度,采用对塌陷地层工程地质条件、塌陷过程模拟再现的实验的方法,研究模拟地层及地表塌陷变形规律.研究结果表明:山区采空塌陷下沉曲线拐点位置会向山坡上升方向偏移,地表裂缝大小和分布特征与地表凹凸变化有关,地面坡度、表土层厚度和性质决定地表移动变形的大小和剧烈程度.研究结论初步得出地表岩层呈现出L型断裂的条件有利于指导煤矿安全开采,提出的地下采空区地表移动变形规律有助于支撑矿山地质环境保护与恢复治理.