煤矿开采沉陷预计理论与方法研究评述

大量的国内外研究表明,开采沉陷预计不仅是评价采动损害程度、选择采动损害控制措施的基础,也是开采设计优化、土地复垦和地基稳定性评价的前提条件之一。从预计方法的表达形式、理论基础、时间过程和特殊条件影响等4个方面分析了开采沉陷预计理论与方法的类型及适用条件;讨论了开采沉陷的主要影响因素、预计参数的确定和预计误差,强调了预计误差和拟合误差的区别。从现有预计方法存在的不足、时空力学模型、复杂地质体的节理界面效应、急倾斜煤层开采、深部开采、数值模拟、地面监测数据实时获取、预计结果的可靠性与不确定评价等方面,提出了开采沉陷预计存在的问题和今后的研究方向。

测量误差对概率积分法参数精度影响

揭示测量误差对概率积分法参数精度的影响程度问题.采用正交设计的方法对参数因子进行敏感性分析,得到下沉系数和拐点偏移距属敏感因子,主要影响角正切和开采影响传播角为不敏感因子;采用仿真计算的方法分析了测量误差对参数精度的影响.研究结果表明:以测量中误差与最大下沉值的比值作为衡量标准得到,当比值小于7%时求出的参数是可靠的,当比值大于10%时求出的参数是不可靠的.该研究结论放宽了沉陷监测对数据的精度要求,为矿山开采沉陷观测站的观测工作及仪器的选择提供依据.

单变量灰色预测模型在煤矿开采沉降预测中的对比分析

以预测煤矿开采而引起的地表高程的损失为目的,通过灰色系统理论的建模、关联度分析和残差辨识,建立基于贫信息的传统GM(1,1)模型、GM(1,1)残差模型、时序残差GM(1,1)模型,又建立基于原始数据具有绝对误差的灰色CompertzⅠ和灰色LogisticⅠ模型与具有相对误差的灰色CompertzⅡ和灰色LogisticⅡ模型,并将其应用到金竹山矿业公司土珠煤矿的地表沉降量的实际预测分析中,对该矿2007年度1—10月的地表高程损失量进行灰色生成后,建立了7种灰色预测模型。根据其预测值的精度检验结果对比分析表明,所建立的7种模型均为一级(好)模型,且灰色CompertzIⅡ和灰色LogisticIⅡ模型远优于传统GM(1,1)模型,预测精度高,可靠性强,对煤矿开采的复垦规划有重要指导作用。

水平煤层半无限开采时沉陷参数误差对下沉预计结果精度的影响

本文依据误差理论，系统地分析了水平煤层半无限开采时概率积分法、威布尔分布法和样条概率积分法的参数误差对下沉预计结果精度的影响，弄清了预计结果精度的分布规律，评述了它们的优缺点，并指出了改进措施。本文的研究结果对开采沉陷观测站设计、开采沉陷参数及计算模型的识别具有指导意义。

近水平煤层条带开采沉陷实测纠偏软件及应用

根据研究证明的近水平煤层条带开采沉陷实测纠偏方法,编制了条带开采沉陷实测纠偏软件。该软件界面友好、操作简便,能利用现场条带开采地表沉陷的实测数据准确有效地为煤矿生产实践提供用于判别开采损害程度的预计指标值。基于临涣煤矿10号煤层四采区已采2条带工作面的实测沉陷数据,应用该软件对村庄建筑物下工作面的采后地表沉陷进行了研究分析,其结果为该矿安全合理地回采村庄建筑物下的煤炭资源提供有力的参考依据。

灰色模型在矿区沉降预测中的应用

为了准确掌握矿山的沉降变化规律,预测沉降发展趋势,提出一种采用灰色模型进行矿区沉降预测的方法。结合沉降观测实例,采用灰色模型精度检验和数理统计的F分布两种方法对灰色模型的预测结果进行检验和分析。结果表明,灰色模型能够满足矿区沉降预测的精度要求,且预测精度随着采用数据量的增加而提高。

基于正弦函数变换的灰色模型在煤矿沉陷区的应用

在传统灰色模型的基础上,对原始数列进行了正弦函数的变换,提高了原始数列背景值的光滑性,建立了优化灰色模型。结合古城煤矿沉陷区的工程实例,分别用传统灰色模型和优化灰色模型对观测点下沉值进行了建模、预测。结果表明,优化灰色模型预测值精度更高。

井下水平运输大巷贯通测量实践与分析

如何提高井下巷道贯通精度和质量,一直是测量工作者所关心的问题。简要介绍了鹤壁煤业公司六矿三水平运输大巷贯通测量方案及贯通误差预计、贯通实测资料精度分析情况。由于贯通测量方案合理可行,该巷道实现了高精度、高效率贯通,贯通精度完全满足规程要求,达到了预期效果。

地表沉陷预计参数精度分析

针对开采沉陷预计参数的误差造成预计结果偏差的问题,该文提出一种研究开采沉陷预计参数精度的方法。在真值基础上,将预计参数按照0.5%的步距增大和减小后分别预计地表下沉值,分析得出预计参数的误差会对预计结果造成的偏差;通过反分析得出测量误差对预计参数产生的影响。实验结果表明:预计参数每变化0.5%,下沉值中误差占最大下沉值的0.8%,且倾向方向的下沉值中误差是走向方向下沉值中误差的两倍;下沉值测量中误差与预计参数误差之间成线性关系。研究结果为测量时的精度控制提供了依据,从而为预测计算提供可靠的预计参数。

开采沉陷预计中三维空间曲面拟合参数的研究

依据实测资料,方便、准确地求取概率积分预计参数,基于三维空间曲面拟合的基本理论,在分析传统参数求取过程中存在问题的基础上,提出采用曲面拟合的方法进行矩形工作面概率积分预计参数的求取,研究了水平偏移系数对半径造成的影响.结果表明,采用曲面拟合方法求参更符合工程实际需要;当开采深度小于500m时,水平偏移系数对半径造成的误差能控制在10%以内,否则,就不能用平均采深代替最大下沉点处的采深.通过对某矿S1-2工作面实测资料的非线性曲面拟合,下沉系数和拐点偏移距拟合精度提高不明显,而下山方向和上山方向的主要影响角正切拟合精度分别提高3.6,6.0%,开采影响传播角系数拟合精度显著提高,达到了13.3%,且不受工作面采动程度的限制.

条带开采沉陷预计误差的实测纠偏方法

根据近水平煤层条带开采覆岩移动变形机制和下沉盆地的对称性,提出了近水平煤层条带开采沉陷预计误差的实测纠偏方法,编制了条带开采沉陷预计误差实测纠偏方法的计算机软件.利用前岭煤矿条带开采的地表下沉实测数据验证了该方法的可靠性,基于415工作面和413工作面采后的下沉曲线,应用实测纠偏方法预计的411工作面采后下沉曲线与实测曲线的误差小于±16mm.