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。

倾斜煤层开采沉陷预计模型的构建

概率积分法在我国煤矿开采地表沉陷预计领域得到了广泛应用,该方法具有对称分布特征,在水平煤层开采沉陷预计时精度最好,而倾斜煤层开采后地表下沉盆地的形态往往呈现偏态性,采用该方法对其进行预计偏差较大。针对此问题,建立了工作面随体坐标系和地表直角坐标系,利用随机介质理论在工作面随体坐标系中实现单元开采沉陷影响的叠加积分运算,然后将工作面随体坐标系中地表某点的沉陷影响转换到地表直角坐标系中,最终构建地表直角坐标系下的倾斜煤层开采沉陷偏态预计模型。分析认为,倾斜煤层单元开采引起的地表下沉符合威布尔偏态分布规律,结合实例对预计模型的有效性进行了验证。该模型预计精度随煤层倾角的增加而逐渐降低,研究结果可为相似矿区的沉陷预计提供理论和技术支持。

开采沉陷预计与控制仿真试验教学系统

仿真教学是计算机辅助教学的高级阶段。从传统教学的不足与仿真教学的优点入手,针对传统矿山开采沉陷课程教学,以提高教学效果为目的,开发了基于VB的开采沉陷预计与控制仿真试验教学系统,将仿真教学引入到矿山开采沉陷学教学过程中。在论述系统开发原理及功能设计的基础上,详细介绍了系统3大模块——地表移动变形分析模块、动态演示模块及开采沉陷控制技术模块的功能与特点。基于本系统,通过人机交互界面与系统进行交流,可以让学生充分理解并掌握地表及岩层破坏机理,开采沉陷预计、开采沉陷防治等重点内容,从而有效提高教学质量和效果。教学实践表明,将计算机仿真教学纳入到矿山开采沉陷学教学过程中,可以极大地提高学生理解能力,培养学生的学习兴趣。

山区开采沉陷预计中地表特性参数提取方法研究

在分析当前山区开采沉陷预计的基础上,结合ArcGIS的空间分析及建模工具,研究山区开采沉陷预计中地表特性提取的数据处理流程及关键技术。利用Python语言及ArcPy站点包进行二次开发,实现主要地表特性参数的自动计算。结合具体案例,探讨了该方法的可行性。研究结果表明,该方法有助于快速提取山区开采沉陷预计所需的大量地表特性参数,通过可视化的方式检查结果是否正确,提高了山区开采沉陷预计的效率。

矿山开采沉陷预计空间插值方法分析研究

文章首先对GIS中5种常用的空间插值方法原理进行了详细阐述,采用交叉验证法来对比分析不同插值方法的精度。应用反距离权重法、克里金法、自然邻域法、样条函数法、趋势面法5种常用的空间插值方法对兖矿集团济三煤矿1308工作面开采沉陷预计数据进行插值,对比分析了各种插值方法的精度,并对插值的误差影响因素进行了实验分析。结果表明:5种常用的空间插值方法中,克里金插值和样条函数插值精度最高,自然邻域插值和反距离权重插值精度居中,趋势面插值精度最低;对插值结果造成影响的因素与沉陷预计点的数量和密度有关,沉陷预计点的密度越大、数量越多,空间插值结果的精度就越高。研究成果可为矿山开采沉陷预计插值方法的选取提供借鉴。

开采沉陷预计数据自动嵌入矿区DEM的方法研究

首先分析了几种开采沉陷预计数据(下沉,倾斜,曲率,水平移动和水平变形)的特点,介绍了上述几种数据的表达方式,根据数据特点提出了沉陷预计结果数据的预处理方法。通过研究提出了将预计结果数据嵌入矿区DEM的方法——双线性重采样插值法,经实例验证该方法达到了预期目标,为矿区的DEM更新做出了贡献。

矿山开采沉陷预计及制图软件的研制

在介绍MSPACS软件研制背景的基础上,详细介绍了软件的功能特点,给出了软件数据处理流程图,并以多工作面重复开采为例验证了软件的正确性和数据处理效率,提出了该软件进一步研究的方向。MSPACS软件的成功研制,为研究开采沉陷三维虚拟现实提供了基础。

开采沉陷预计中参数误差对移动变形值的影响

针对开采沉陷预计中的概率积分法 ,分析了由于主要预计参数的误差而导致移动变形值的误差 ,并且分析了其对应的变化规律和关系。

利用IDL开发矿山开采沉陷预计系统的方法与应用

开采沉陷是一种严重影响生态环境的地质灾害现象,为了减少或者预防开采沉陷造成的不必要的经济、环境和人员的损害,需要高效地开发出相应的预计系统。针对IDL语言的特点和功能以及矿山开采沉陷预计系统开发的需求,设计实现了矿山开采沉陷预计系统的关键功能,从矩阵运算、图形系统和3维可视化3个应用案例探讨分析了利用IDL开发开采沉陷预计系统的适用性及优缺点。通过试验系统开发表明,IDL编程可以提高计算效率,减轻编程工作量,提高可视化性能,是开发矿山开采沉陷预计系统的有效工具。

开采沉陷预计分析系统研究

介绍了在MapInfo 6.0平台上用MapBasic和Visual C++ 6.0语言进行二次开发设计出的开采沉陷预计分析系统。主要介绍了系统的开发平台、运行环境、系统的结构及其功能,以及开发系统所涉及的关键技术。Visual C++ 6.0中的ODBC技术提供的Access数据库将其与MapInfo 6.0有机结合起来,对开采沉陷预计的相关数据进行操作和分析,从而预计出地表移动变形的范围、程度和趋势等,实现了开采沉陷预计分析的可视化。

概率积分法开采沉陷预计的GIS实现

以概率积分法为预计模型,对研究区可能的沉陷趋势进行预计,然后与GIS耦合,利用新一代的ArcGIS数据存储格式——Geodatabase建库,以整合目标区地形图、矿区图以及户籍信息等,为沉陷预计和信息管理做准备,然后利用预计模型求得的下沉参数实现沉陷范围和趋势的可视化,以方便信息的综合管理和其他决策。

基于变权PB组合预计模型的开采沉陷预计参数反演方法

为了进一步提高求取开采沉陷预计参数的精度,开展了基于变权PB组合预计模型的开采沉陷预计参数反演方法研究。系统地阐述了概率积分模型和Boltzmann函数预计模型预计原理,然后基于变权组合理论,构建了变权PB组合预计模型,该模型属于高度非线性模型,耦合烟花算法,提出了基于变权PB组合预计模型的开采沉陷预计参数反演方法。模拟试验结果表明,反演全部参数的平均相对误差约为4.0%,参数中误差约为3.9,拟合下沉和水平移动效果较好,构建方法能够精确可靠地反演开采沉陷预计参数。将本文构建方法、基于概率积分模型的求参方法和基于Boltzmann函数预计模型的求参方法应用到淮南顾桥矿某工作面的开采沉陷预计参数反演中,本文构建方法拟合程度远优于其他两种求参方法,3种方法拟合下沉和水平移动中误差分别约为82,107,100 mm,本文构建方法求参结果为:q=0.99,tanβ=1.90,b=0.42,θ=87.03°,S1=6.29 m,S2=-29.52 m,S3=49.78 m,S4=32.56 m。

煤矿开采沉陷预计过程的FLAC^(3D)数值模拟研究

针对泉上煤矿16105工作面的工程实例,利用数值模拟软件FLAC^(3D)对煤炭开采沉陷进行变形预测和模拟,较为准确地再现了相邻采空区影响下工作面开采沉陷与水平移动的破坏过程,并发现了老采空区与新开挖工作面之间的地表下沉影响相互叠加的规律。通过与概率积分法得到的结果进行对比分析,发现FLAC^(3D)更能够真实的模拟出相邻16103工作面采空区与16105工作面之间地表沉陷的相互影响,相对于不能充分考虑地质影响的概率积分法,数值模拟法在开采沉陷预计中有着更好的可行性。

基于均匀设计和差分技术的煤矿开采沉陷预计

为了预计某煤矿73下21(西)综采工作面推进对地表的影响,采用FLAC3D进行数值模拟,安排两轮均匀设计参数反演实验,并采用差分技术对数值模型的误差进行控制。研究结果表明:通过两轮均匀设计实验,能够获得较为可靠的岩体力学参数,可以假设反演值和实测值为数值模型的重复观测值,并可通过差分法对数值模型误差进行控制,提高预计效果。

煤矿开采沉陷预计可视化分析

"三下"采煤一直是煤矿企业的重大课题,为了给"三下"采煤可行性的研究提供可视化计算的方法、分析手段、技术保障以及决策支持,并能够及时的预测煤矿开采地表沉陷的动态变化,给出了利用MATLAB实现开采沉陷预计分析可视化的具体方法。以概率积分法为基础,以MATLAB软件为分析计算平台,实现对移动变形等5种曲线、代表沉陷的二维、三维可视化显示、查询和预计等功能。通过准确的预计结果、丰富的可视化和分析功能,为用户提供决策依据。

沉陷区河堤边采边复治理方式下的动态填方量预计方法

煤矿开采引起的河堤变形与破坏显著降低了其防洪安全性能。“先破坏、后治理”的传统处理方式存在修复滞后、防汛压力大的问题,具有较大的安全隐患,甚至诱发溃坝、洪水等重大公共安全事故。边采边复,及时恢复河堤的防洪能力是解决这一问题的主要技术途径。基于矿山开采沉陷动态过程特征,提出了沉陷区河堤边采边复的设计流程;构建了河堤治理过程中的动态填方量计算模型,并应用于某矿地表河流的河堤采动损害治理工程中。研究结果表明:采用边采边复的治理方式对沉陷区河堤进行治理,可以降低在采动过程中的河水外溢风险,同时减轻了采动损害对河堤的破坏程度;提出的动态填方量预计方法可实现对河堤各治理阶段土方量的准确预计,能够满足实际工程需求,为河堤治理工程设计提供了依据。

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.

考虑底板岩层移动的急倾斜煤层开采沉陷预计

分析了急倾斜煤层开采岩层和地表移动特点,总结了急倾斜煤层开采地表下沉盆地的4种类型,并对这4种下沉盆地的形成原因进行揭示。给出了急倾斜煤层开采沉陷预计建模的4条原则,并针对该原则提出了一种基于概率积分法的急倾斜煤层开采沉陷预计模型,该模型能清楚地解释急倾斜煤层开采煤层顶底板岩层移动和地表下沉的相互关系。建立了预计方法的坐标系,分析了预计参数的物理意义,并给出了预计参数的变化规律。编制了基于本文方法的计算机程序,并利用矿区观测站实测数据对本方法进行了验证。实验结果表明,本文方法对于倾角大于70°的急倾斜煤层开采沉陷预计效果较好,能为矿区的环境保护,地表移动预警起到决策支持作用。

基于模糊聚类的开采沉陷参数预计模型

针对由于岩移观测数据资料缺失或不准确而导致开采沉陷预计参数求取不精确的问题,本文提出一种基于模糊聚类的开采沉陷参数预计模型。首先,根据相似第三定理对地矿特征进行了分析简化;其次,利用方程分析法、量纲分析法进行特征提取,得到特征方程;然后,对原有模糊聚类方法进行改进,得到基于竞争合并策略的IWFCM_CCS算法的模糊聚类方法;最后,对岩移观测数据进行模糊聚类分析,得出观测站数据的隶属度矩阵和聚类中心,建立了基于隶属度权重的回归模型。通过与矿区实测数据和模型预计结果的对比分析,验证了所提参数预计模型的准确性和可行性。该模型减小了观测数据导致的预计参数求取误差,可为以后的预计参数求取提供参考。

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。