厚松散層下開采地表沉陷規(guī)律及預測方法研究——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預測方法，嚴重制約該區(qū)的“三下”采煤生產實踐。針對上述不足，本文通過實測分析、數值模擬和理論研究，以淮南礦區(qū)為例系統地開展了厚松散層條件下開采沉陷動、靜態(tài)規(guī)律與地質采礦條件的相關性及多源異構變形預測模型融合方法研究，主要取

2、得如下結果:
　　(1)基于實測資料系統地分析了開采沉陷概率積分參數、移動盆地角量參數與地質采礦條件的相關性。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。在此基礎上，基于統計回歸理論建立了概率積分預計參數（下沉系數q、水平移動系數b、主要影響角正切tanβ、拐點偏移系數S/H0和開采影響傳播系數k)、移動盆地角量參數（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）的定量經驗模型;基于BP神經網絡預測原理，構建了下沉系數q與地質采礦條件的非線性預測模型，并測試了預測模型的可靠性。
　　(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)厚松散層地質采礦條件為背景，建立了適用于淮南礦區(qū)的FLAC3D數值模擬模型。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之間的關系。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)構建了基于多源異構方法的變形動態(tài)預測融合模型。在分析了基于變形原因和時間序列的開采沉陷預測模型的優(yōu)缺點基礎上。優(yōu)選了測精度高、互補性好的ARMA模型、GM(1.1)模型、三次指數平滑法模型和卡爾曼濾波四種時序變形預測方法，推導了融合準則，構建了開采沉陷多源異構變形動態(tài)預測融