厚松散層下開采地表沉陷規(guī)律及預(yù)測方法研究——以淮南礦區(qū)為例.pdf

1、淮南礦區(qū)新區(qū)松散層厚度普遍在140～580m，屬于厚松散層覆蓋地質(zhì)采礦條件，其開采沉陷機理和時空規(guī)律與常規(guī)采礦條件相比具有較大的差異性。文獻研究表明，當前尚未準確掌握淮南礦區(qū)厚松散層開采沉陷規(guī)律及建立地表移動與變形科學(xué)預(yù)測方法，嚴重制約該區(qū)的“三下”采煤生產(chǎn)實踐。針對上述不足，本文通過實測分析、數(shù)值模擬和理論研究，以淮南礦區(qū)為例系統(tǒng)地開展了厚松散層條件下開采沉陷動、靜態(tài)規(guī)律與地質(zhì)采礦條件的相關(guān)性及多源異構(gòu)變形預(yù)測模型融合方法研究，主要取

2、得如下結(jié)果:
　　(1)基于實測資料系統(tǒng)地分析了開采沉陷概率積分參數(shù)、移動盆地角量參數(shù)與地質(zhì)采礦條件的相關(guān)性。首先通過文獻檢索，搜集了淮南礦區(qū)厚松散層地表移動觀測站資料。在此基礎(chǔ)上，基于統(tǒng)計回歸理論建立了概率積分預(yù)計參數(shù)（下沉系數(shù)q、水平移動系數(shù)b、主要影響角正切tanβ、拐點偏移系數(shù)S/H0和開采影響傳播系數(shù)k)、移動盆地角量參數(shù)（下山邊界角β0、上山邊界角γ0、走向邊界角δ0、下山移動角β、上山移動角γ、走向移動角δ、超前影響

3、角ω、最大下沉速度滯后角ψ)與地質(zhì)采礦條件（松散層厚度h、平均開采深度H0、巖層厚度（H0-h）、平均開采厚度m和工作面尺寸D）的定量經(jīng)驗?zāi)Ｐ?基于BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)預(yù)測原理，構(gòu)建了下沉系數(shù)q與地質(zhì)采礦條件的非線性預(yù)測模型，并測試了預(yù)測模型的可靠性。
　　(2)利用FLAC3D模擬揭示了厚松散層條件地表沉陷規(guī)律。以淮南礦區(qū)厚松散層地質(zhì)采礦條件為背景，建立了適用于淮南礦區(qū)的FLAC3D數(shù)值模擬模型。采用控制單因子變量的方法，進一步分析了厚

4、松散層條件下松散層厚度、采高、D/H0與最大下沉值、最大水平移動值以及地表下沉系數(shù)之間的關(guān)系。充分揭示了厚松散層條件開采沉陷規(guī)律影響因素及擾動機制。
　　(3)構(gòu)建了基于多源異構(gòu)方法的變形動態(tài)預(yù)測融合模型。在分析了基于變形原因和時間序列的開采沉陷預(yù)測模型的優(yōu)缺點基礎(chǔ)上。優(yōu)選了測精度高、互補性好的ARMA模型、GM(1.1)模型、三次指數(shù)平滑法模型和卡爾曼濾波四種時序變形預(yù)測方法，推導(dǎo)了融合準則，構(gòu)建了開采沉陷多源異構(gòu)變形動態(tài)預(yù)測融