基于优化时间函数的走向主断面动态预计模型与算法

针对现有开采沉陷动态预计精度较低的问题,为了提高预计精度,使动态预计成果能够真正在指导矿区生产及采空区土地利用中发挥重要作用,笔者提出以静态预计概率积分模型为基础,采用优化后的分段Knothe时间函数,构建了走向主断面动态沉陷预计理论模型并设计了相应的计算机编程算法,该模型时间函数各参数意义明确,求取方便,不需借助其他监测数据。具体包括:研究确定了在任意给定的预计时刻各动态开采单元时间函数值的计算方法;结合各单元时间函数值,推导了不同开采速度下地表动态移动变形计算公式;给出了时间函数及地表移动的计算步骤和编程算法。采用笔者提出的模型及算法编制了预计程序,并将其应用到预计实践中。结果表明:当给定的预计时间足够长,动态下沉预计与静态预计结果相一致,并且在拐点偏移距处所对应的倾斜值达到了理论最大值,这与理论揭示完全吻合,这表明,采用该模型同样可以进行地表移动稳定后的静态预计,由于算法的差异,相比而言则需要花费更多的时间,但实现了动静态预计一体化的计算设想;另外,通过对官地煤矿29401工作面开采进行动态预计,并抽样对比、统计预计结果和实测数据,得出其走向主断面上点的动态预计相对精度在6%以内,证明了模型和算法的可靠性。

超充分采动走向主断面水平移动实测数据分析

通过大量实测数据发现,当工作面达到超充分采动时,采空区中部存在大量水平移动现象,这与传统水平移动预计模型不符。针对这一问题,利用多个超充分采动区地表走向主断面观测站实测水平移动数据进行分析研究,确定采空区走向主断面水平移动曲线随着工作面推进过程中的动态发展过程。研究发现:(1)采空区中部水平移动值与地表最大下沉值呈线性关系,比值在0.2左右;(2)工作面切眼侧水平移动极值与停采线一侧水平移动极值之差与采空区中部水平移动值基本相等。基于上述结论,利用一定比例的下沉值对传统概率积分法水平移动结果进行修正。修正模型可以较好地解释采空区中部系统性水平移动的现象,且对于切眼和停采线两侧水平移动极值的计算结果较为准确。研究结论在完善水平移动预计模型,提高矿区变形预计精度方面具有重要意义。

矿区建筑物下保护煤柱的决策与分析

为了保护地面建(构)筑物免受井下开采而引起的破坏,选取实际生产中常用的垂直剖面法和垂线法分别研究了在不同开采深度、不同煤层倾角及不同走向(指与建筑物主走向)等情况下的压煤量。通过分析比较,得出了不同条件下2种方法压煤量的关系,并对部分特殊建(构)筑物以及特殊地质条件下的情况进行了分析说明。研究结果可为地上建筑物的保护提供依据,从而指导不同条件下煤炭资源的合理开发。

门源M_(S)6.9地震前地电场优势方位角与加卸载响应比异常变化分析

2022年1月8日在青海门源县发生M_(S)6.9地震,基于震中300 km范围内地电场近5年观测资料,综合分析选取9个观测站,根据大地电场岩体裂隙水(电荷)渗流(移动)模型计算其优势方位角,并尝试以地电场为响应量,通过库仑应力触发模型的加卸载响应比(LURR)计算方法,计算地电场LURR值。结果显示:(1)两种不同方法计算的地电场异常站在空间分布上具有一致性,其中古丰、黄羊川、寺滩和兰州站地电场优势方位角、LURR在震前皆出现异常变化,而山丹等其他站方位角、LURR均看不出明显的异常变化。(2)兰州和寺滩站两种计算方法的结果时序变化较为吻合,表现出准同步性。进一步结合震源机制解对异常观测站优势方位与区域主压应力P走向的关联进行分析,结果表明基本符合岩石物理学理论,这在一定程度上可增强地电场优势方位角方法在分析地震前兆异常中的可信度。地电场优势方位角以及LURR值两种计算方法在机理上具有关联性,综合分析其异常演化特征可能有助于进一步认知地震孕育的物理过程。