神经网络方法在研究地表最大下沉速度中应用

准确确定地表最大下沉速度,对研究地表塌陷,保护地面建筑与设施是十分有益的事。但是传统的计算方法准确性比较差,可靠性比较低,因此就急需要一种能够比较准确计算预测地表最大下沉速度的方法。神经网络技术是一门20世纪80年代中期兴起且在近年迅速发展的前沿交叉学科。它是以模拟大脑的思维方式进行计算的,比较善于处理多因素、非线性问题,因此用神经网络技术对地表最大下沉速度进行计算预测有一定的研究价值。

深部煤层开采地表最大下沉速度的主要影响因素分析

为研究深部开采下地表最大下沉速度的主要影响因素,本文建立了采深、采厚、覆岩坚固性系数与推进速度下的深部开采地表下沉分析模型,基于正交设计的因素显著性分析与全面设计的因素影响性分析,得到不同工况条件下最大下沉速度的变化规律。结果表明:影响最大下沉速度的主次因素由大到小依次为采厚、推进速度、覆岩坚固性系数、采深;深部开采条件下,采深并非地表下沉速度的重要影响因素;最大下沉速度与覆岩坚固性系数呈负相关,与采厚、工作面推进速度呈正相关。

沁水矿区综放开采地表动态沉陷实测规律研究

沁水县是山西省重要的煤炭生产区域之一,地处丘陵山区,综放开采容易造成严重的地表沉陷。为了掌握该区域综放开采地表沉陷动态规律,以晟泰青洼煤业有限公司2103综放工作面为研究区域,建立走向和倾向观测线各1条。采集18期地表移动数据,通过分析获得了该研究区域地表下沉值、下沉速度、超前影响角、最大下沉速度滞后角、最大下沉速度预计系数等地表沉陷动态参数。最后总结了山区煤矿综放开采的地表沉陷特征与防治建议。研究成果可为该区域的矿区生态治理与三下安全开采提供技术支持。

厚松散层煤层开采地表动态移动变形特征研究

为控制地表沉陷保护地表建筑物,以赵固一矿11011工作面的地表移动变形的实测数据为基础,分析研究了厚松散层条件开采下,地表下沉曲线的动态变化、地表最大下沉速度、地表移动变形持续时间及最大下沉速度滞后情况。结果表明:由于上覆厚松散层土体结构松散、几乎无承载能力,地表下沉量变化较大,地表下沉速度较大,最大值为24.5 mm/d、下沉剧烈且地表下沉的范围增加较明显,在充分采动的情况下,预计其地表下沉系数大于1。在地表移动持续时间中,活跃阶段约占总时间的53.4%,而下沉量占总下沉量的91.3%,因厚松散层土体固结的原因引起的衰退阶段虽然下沉量小但持续时间较长;工作面最大下沉速度滞后距为182 m。上述结果表明厚松散层地区煤层开采,地表呈现受采动影响敏感、下沉速度大、下沉剧烈、下沉系数大和地表移动衰退时间长等特征。

厚松散层矿区综放开采地表移动变形规律

以鑫龙煤矿首采工作面1501综放工作面地表移动观测数据为基础,研究了厚松散层地质采矿条件下综放开采对地表移动变形相关静态及动态参数的影响。结果表明:相较于一般采矿地质条件,在厚松散层下综放开采引起的地表下沉系数、水平移动系数及最大下沉速度系数偏大,分别为0.86、0.75和17.53;地表移动活跃期及衰退期较长,所占总移动时间的比值分别为58.0%和37.2%,阶段下沉量占总下沉量的比值分别为97.6%和2.0%,表明厚松散层下综放开采,地表将较长时间处于移动剧烈期且地表稳定所需时间较长。

厚松散层下采高对地表动态沉降特征的影响

为了研究厚松散层下采高对地表动态沉陷的影响,以赵固矿区地表移动观测数据为基础,研究了厚松散层地质采矿条件下采高对地表下沉量、地表最大下沉速度、地表最大下沉速度滞后距以及不同阶段地表移动持续时间的影响。结果表明:在厚松散层条件下,随着采高的增加,地表下沉系数由0.67增大到0.74,增大了约11%;地表最大下沉速度由24.5 mm/d增大到51.1 mm/d,增大了109%;地表最大下沉速度滞后距由182 m缩减到94 m,缩短了约49%;地表移动的活跃期由206 d延长到252 d,延长了约23%,而衰退期持续时间由112 d缩短到62 d,缩短了约45%,由此得出在厚松散层下开采时,随着采高的增加地表显现出下沉系数增大、下沉速度加快、活跃期延长而衰退期缩短,地表残余变形减小并且稳定快等特征。

浅埋高强度开采地表破坏特征:以神东矿区为例

采用现场实测与理论分析的方法对神东矿区地表非连续变形及地表移动持续时间进行了研究。阐释了高强度开采的内涵,并提出以地表最大下沉速度、采动损害程度及工作面来压强度作为判断指标。总结了神东矿区基岩全厚切落式和基岩部分破坏式2种岩层移动类型。分析总结了神东矿区地表移动以伴随非连续变形为主要特征的高强度开采规律:地表最大下沉速度达700mm/d,非连续变形以裂缝与台阶为主;采动裂缝以裂缝带形式发育,主裂缝间距与工作面周期来压步距基本一致,最前裂缝带内主裂缝滞后角约79.8°,地表最宽裂缝滞后角58.2°;裂缝发育条数及宽度与表土性质密切相关,风积沙区裂缝宽度一般小于30mm,黏性表土区一般大于50mm,裂缝宽深近似线性相关。本文可为类似开采条件下采动损害控制、地表环境治理、开采设计提供参考。

与位置有关正态时间函数模型构建及参数

动态预计为煤炭开采过程中工作面上方的建构筑物保护提供依据,时间函数作为动态预计的核心尤为重要。传统时间函数研究对象为单点,对开采过程中时间参数随位置变化规律研究不足。基于正态分布时间函数具有较好的时空完备性,通过引入超前影响距L1和最大下沉速度滞后距L2,在优化后的正态时间函数基础上建立了与位置x有关的时间函数模型并给出了参数开始移动时间tp和移动持续时间tc的计算公式。结合某工作面走向点实测数据,运用最小二乘拟合法探究了形态参数c随位置x的变化规律,并选取不同地质条件下的工作面验证规律可靠性。研究结果表明:形态参数c在模型范围内分为两段,第1段表现为减函数,第2段为稳定值,分界点为超前影响距与充分采动距之和。拟合参数代入模型后,将观测点预测值与实测值比较,预测相对中误差保持在5%~9%;在较软弱地质条件下的另一工作面,预测相对中误差保持在1%~5%。正态时间函数单点精度优于或等于传统的Knothe时间函数、双参数Knothe时间函数、Logistic函数,且模型整体精度稳定,精度能够满足实际预测需要。通过处理工作面实测数据,将预测值与实测值对比,其相对中误差在合理范围内,证实了模型的可靠性。因此正态分布时间函数模型可为矿区地表沉陷精确动态预计服务。

鹤壁二矿煤柱开采地表移动规律研究

鹤壁二矿煤炭资源面临枯竭,为延长矿井服务年限,决定开采二矿鹤壁集东部的煤柱,以解放不可再生的"三下"煤炭资源,提高矿井资源采出率。对二矿煤柱开采地表移动规律进行了研究,实践证明,基于研究结果的各项技术措施的应用创造了良好的经济及社会效益,对衰老矿井延续具有积极作用及实际意义。

母杜柴登煤矿地表动态移动变形规律研究

鄂尔多斯地区具有风积沙覆盖、厚基岩、大采深的特点。为了研究其地表移动变形规律,在母杜柴登煤矿30201和30202工作面地表布设了地表移动观测站,分析了其地表动态变形规律。研究表明:在母杜柴登煤矿地质采矿条件下,地表下沉速度较小,下沉量增加速率较平缓;地表最大下沉值为1687 mm,最大倾斜变形值为9.72 mm/m,起动距为227.7 m;最大下沉速度滞后距为319~396 m,最大下沉速度滞后角为57.8°~63.1°。

煤矿开采覆岩与地表地质变化分析

针对煤矿开采导致工作面覆岩及地表地质变化问题,为解决此问题以同煤某矿工作面为例,在分析煤层、地质以及顶底板条件的基础上,采用模拟试验方式对工作面覆岩变化情况进行分析,采用全站测试仪对工作面地表的动态和稳态参数进行测量,为后续煤矿开采的地质治理提供依据。

巨厚松散层下煤层开采地表移动规律研究

为了研究巨厚松散层下采煤对地表沉陷的影响,以赵家寨煤矿地表移动观测数据为基础,研究了巨厚松散层地质采矿条件下采煤对地表沉降特征、地表最大下沉速度、地表最大下沉速度滞后距以及地表不同阶段移动持续时间的影响,结果表明在巨厚松散层条件下开采,地表下沉系数偏大,接近于1,主要影响角正切值偏小,地表移动范围较大,拐点偏移距较小,地表最大下沉速度滞后距较小,最后得出在巨厚松散层下开采,地表显现出下沉速度加快,活跃期延长而衰退期缩短,地表残余变形减小并且稳定快等特征。