厚松散層下開(kāi)采地表沉陷規(guī)律及預(yù)測(cè)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(kāi)采沉陷機(jī)理和時(shí)空規(guī)律與常規(guī)采礦條件相比具有較大的差異性。文獻(xiàn)研究表明，當(dāng)前尚未準(zhǔn)確掌握淮南礦區(qū)厚松散層開(kāi)采沉陷規(guī)律及建立地表移動(dòng)與變形科學(xué)預(yù)測(cè)方法，嚴(yán)重制約該區(qū)的“三下”采煤生產(chǎn)實(shí)踐。針對(duì)上述不足，本文通過(guò)實(shí)測(cè)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(kāi)展了厚松散層條件下開(kāi)采沉陷動(dòng)、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(cè)模型融合方法研究，主要取

2、得如下結(jié)果:
　　(1)基于實(shí)測(cè)資料系統(tǒng)地分析了開(kāi)采沉陷概率積分參數(shù)、移動(dòng)盆地角量參數(shù)與地質(zhì)采礦條件的相關(guān)性。首先通過(guò)文獻(xiàn)檢索，搜集了淮南礦區(qū)厚松散層地表移動(dòng)觀測(cè)站資料。在此基礎(chǔ)上，基于統(tǒng)計(jì)回歸理論建立了概率積分預(yù)計(jì)參數(shù)（下沉系數(shù)q、水平移動(dòng)系數(shù)b、主要影響角正切tanβ、拐點(diǎn)偏移系數(shù)S/H0和開(kāi)采影響傳播系數(shù)k)、移動(dòng)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(dòng)角β、上山移動(dòng)角γ、走向移動(dòng)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(kāi)采深度H0、巖層厚度（H0-h）、平均開(kāi)采厚度m和工作面尺寸D）的定量經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ?基于BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)預(yù)測(cè)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(cè)模型，并測(cè)試了預(yù)測(cè)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(jìn)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(dòng)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(kāi)采沉陷規(guī)律影響因素及擾動(dòng)機(jī)制。
　　(3)構(gòu)建了基于多源異構(gòu)方法的變形動(dòng)態(tài)預(yù)測(cè)融合模型。在分析了基于變形原因和時(shí)間序列的開(kāi)采沉陷預(yù)測(cè)模型的優(yōu)缺點(diǎn)基礎(chǔ)上。優(yōu)選了測(cè)精度高、互補(bǔ)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(shí)序變形預(yù)測(cè)方法，推導(dǎo)了融合準(zhǔn)則，構(gòu)建了開(kāi)采沉陷多源異構(gòu)變形動(dòng)態(tài)預(yù)測(cè)融