概率積分參數(shù)反演中的開采影響傳播角問(wèn)題研究

1、概率積分參數(shù)反演中的開采影響傳播角問(wèn)題研究    摘要：為了根據(jù)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)反演出可用的開采沉陷概率積分參數(shù)，研究概率積分參數(shù)的反演，采用VB 語(yǔ)言編制了模矢法求參程序，但是在實(shí)際應(yīng)用中求取開采影響傳播角不符合其物理意義。針對(duì)此問(wèn)題，本文提出了6 參數(shù)法求取開采沉陷預(yù)計(jì)參數(shù)，并有效解決了概率積分參數(shù)反演中的開采影響傳播角問(wèn)題，特別是在數(shù)據(jù)質(zhì)量不高時(shí)，可以用這種改進(jìn)的方法獲得比較合理的沉陷預(yù)計(jì)參數(shù)。關(guān)鍵詞：大地測(cè)量技術(shù)；概率積分參數(shù)；開采影響傳播角；模矢法0 引言煤層大面積開采引起覆巖移動(dòng)，最終導(dǎo)致地表下沉、耕地破壞、巖溶塌陷、潛水出露、沼澤化、山體開裂、滑坡

2、與泥石流、水土流失等一系列問(wèn)題1。全國(guó)各類煤礦開采造成的地表沉陷面積約為60 萬(wàn)hm2，我國(guó)每采萬(wàn)噸煤，平均塌陷土地0.2hm2，在村莊稠密的平原礦區(qū)，每采出1000 萬(wàn)t 煤需遷移約2000 人。村莊下壓煤開采成為礦區(qū)面臨的主要問(wèn)題2。要在盡可能多的采出煤炭資源的同時(shí)對(duì)地表進(jìn)行保護(hù)，就要在開采前對(duì)地面損壞進(jìn)行預(yù)計(jì)分析。目前開采沉陷的預(yù)計(jì)方法主要有概率積分法，典型曲線法，剖面函數(shù)法，其中我國(guó)較多使用概率積分法。要預(yù)計(jì)結(jié)果與實(shí)際的地表破壞相吻合，就要求有較為準(zhǔn)確的概率積分參數(shù)，由于巖層結(jié)構(gòu)的不同各個(gè)地區(qū)的概率積分參數(shù)也不相同3，所以對(duì)開采的地表變形進(jìn)行預(yù)計(jì)時(shí)，要有符合當(dāng)?shù)氐刭|(zhì)條件的預(yù)計(jì)參數(shù)，預(yù)計(jì)

3、參數(shù)是由實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)反演得來(lái)的。1 根據(jù)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)求取概率積分參數(shù)的方法概率積分法是因其所用的移動(dòng)和變形預(yù)計(jì)公式中含有概率積分（或其導(dǎo)數(shù)）而得名。由于這種方法的基礎(chǔ)是隨機(jī)介質(zhì)理論，所以又叫隨機(jī)介質(zhì)理論法。應(yīng)用概率積分法的相關(guān)參數(shù)可以進(jìn)行開采沉陷預(yù)計(jì)，這一模型在礦山開采沉陷中應(yīng)用最廣，處理數(shù)據(jù)時(shí)用該模型作為基礎(chǔ)1。概率積分法關(guān)于下沉盆地的共包含8 個(gè)參數(shù)，即下沉系數(shù)q，主要影響角正切tan，水平移動(dòng)系數(shù)b，左、右、上、下拐點(diǎn)偏移距s1、s2、s3、s4，開采影響傳播角。前7 個(gè)參數(shù)是關(guān)于下沉盆地的。概率積分的基本原理如下：在傾斜煤層中開采某單元i，單元開采引起地表任意點(diǎn)(x，y)的下沉( 最終值 )為

4、：Weoi (x,y)=(1/r2) ×exp(-(x-xi)2/r2) ×exp(-( y-yi+li)2/r2) ；li=Hi/tan；式中(xi,yi)為 i 單元中心點(diǎn)的平面坐標(biāo)；(x,y)表示地表任意一點(diǎn)的坐標(biāo)。設(shè)工作面范圍為：0p，0a 組成的矩形。則地表任一點(diǎn)的下沉為：W(x,y)=W0Weoi(x,y)dxdy式中：W0 為該地質(zhì)采礦條件下的最大下沉值（單位mm），W0mqcos；p 為工作面走向長(zhǎng)（單位m）；a 為工作面沿傾斜方向的水平距離（單位m）。此公式也可以寫為：W(x，y)W°(x)W°(y) /W0式中 W°(x)為

5、傾向方向達(dá)到充分采動(dòng)時(shí)走向主斷面上橫坐標(biāo)為x 的點(diǎn)的下沉值，W°(y)為走向方向達(dá)到充分采動(dòng)時(shí)傾向主斷面上橫坐標(biāo)為y 的點(diǎn)的下沉值。公式如下：傾向充分采動(dòng)，走向半無(wú)限開采時(shí)走向主斷面下沉值：W(x)=W0/2×（erf(sqrt×x/r)+1傾向充分采動(dòng)，走向有限開采時(shí)走向主斷面下沉值：W°(x) =W(x)-W(x-l)走向充分采動(dòng)，傾向有限開采時(shí)走向主斷面下沉值：W°(y) =W(y)-W(y-L)l=D3-s3-s4；L=(D1-s1-s2)×sin(+)/sin式中 D1 為工作面傾向長(zhǎng)；D3 為工作面走向長(zhǎng)；l 為走向計(jì)算邊

6、界；L 為傾向計(jì)算邊界；為開采影響傳播角（近似于最大下沉角，用最大下沉角來(lái)計(jì)算）；為煤層傾角。2 求參中的開采影響傳播角問(wèn)題本人采用 VB 編制了概率積分求參的程序，在求參的過(guò)程中發(fā)現(xiàn)求得的參數(shù)不符合參數(shù)的物理意義，尤其是開采影響傳播角的結(jié)果與實(shí)際不符。針對(duì)這個(gè)問(wèn)題，本文認(rèn)為下沉盆地曲面只需要6 個(gè)參數(shù)。開采影響傳播角是傾向主斷面預(yù)計(jì)的特有參數(shù)，一般認(rèn)為與煤層傾角有關(guān)，即=90-k，式中k 為小于1 的常數(shù)，一般取值在0.5-0.8 之間2。開采影響傳播角和最大下沉角類似，最大下沉角是在傾斜主斷面上，由采空區(qū)的中點(diǎn)和地表移動(dòng)盆地的最大下沉點(diǎn)（在地表水平上的投影點(diǎn)）的連線與水平線之間在煤層下山方

7、向一側(cè)的夾角4。分析公式，不難發(fā)現(xiàn):傾向充分采動(dòng)，走向有限開采時(shí)走向主斷面下沉值：W°(x) =W(x)-W(x-l) 5走向充分采動(dòng)，傾向有限開采時(shí)走向主斷面下沉值：W°(y) =W(y)-W(y-L) 5l=D3-s3-s4；L=(D1-s1-s2)×sin(+)/sin其中s2 和這兩個(gè)參數(shù)用于確定L，并且只用來(lái)確定L，所以認(rèn)為可以用一個(gè)參數(shù)來(lái)代替。本文用s2 代替。而在求參模型中，右拐點(diǎn)偏移距s2 和最大下沉角都只參與了傾向計(jì)算邊界L 的運(yùn)算，所以只能用其中一個(gè)值參與模型擬合，即先將最大下沉角略去，采用L=(D1-s1-s2)。再根據(jù)擬合出的概率積分模型直

8、接求取開采影響傳播角，由于開采影響傳播角和最大下沉角類似，所以可以使用最大下沉角的定義來(lái)求取6。隨后對(duì)拐點(diǎn)偏移距s2 進(jìn)行修正。即(D1-s1-s2)= (D1-s1-s2')×sin(+)/sin修正后的右拐點(diǎn)偏移距s2'=D1-s1-(D1-s1-s2)×sin/ sin(+)此時(shí)的拐點(diǎn)偏移距是拐點(diǎn)沿豎直方向投影到煤層所取得的值，而拐點(diǎn)偏移距的意義是拐點(diǎn)投影到煤層上所取得的值，也就是沿煤層法向投影，因此，傾向上的左右拐點(diǎn)偏移距均應(yīng)進(jìn)行修正S1=s1+H1/tan；S2=s2'-H2/tanS1,S2 即為最終求得的拐點(diǎn)偏移距。3 實(shí)驗(yàn)分析該實(shí)驗(yàn)對(duì)

9、某工作面進(jìn)行了動(dòng)態(tài)參數(shù)求取，使用三維激光掃描數(shù)據(jù)進(jìn)行求參。該工作面煤層厚度5.84m，煤層傾角=3.4°，工作面推進(jìn)速度約為6m/d。分別采用兩種方法求參，一是7 個(gè)參數(shù)同時(shí)參與計(jì)算，二是先計(jì)算6 個(gè)參數(shù)，然后對(duì)反求開采影響傳播角，并修正左右拐點(diǎn)偏移距。由實(shí)驗(yàn)結(jié)果不難看出，兩次的擬合中誤差相差不大，而且都很小，說(shuō)明都達(dá)到了最優(yōu)。但是第一組求參結(jié)果中的下沉系數(shù)與開采影響傳播角明顯與實(shí)際不符，數(shù)值已經(jīng)脫離了其物理意義，這說(shuō)明其結(jié)果不符合實(shí)際。一旦所求的參數(shù)失去了物理意義，只具有擬合這個(gè)工作面下沉曲面的數(shù)學(xué)意義，那么這一套參數(shù)就只適用于這一個(gè)工作面，不能夠?qū)τ谙嗨频刭|(zhì)條件的工作面同樣適用。

10、由圖1 和圖2 對(duì)比可以看出，兩組參數(shù)擬合的下沉曲面相差不大，也就證明了該改良的求參方法同樣適用于該工作面。所以在數(shù)據(jù)質(zhì)量不高的情況下，可以采用該方法獲取比較合理的預(yù)計(jì)參數(shù)。4 結(jié)論（1）下沉值的輕微變動(dòng)及其他參數(shù)的變化對(duì)開采影響傳播角影響很大，確定一個(gè)下沉盆地用6 個(gè)參數(shù)控制可獲得較好的收斂結(jié)果，在數(shù)據(jù)質(zhì)量較高的情況下兩種方法都可以。（2）下沉系數(shù)q，主要影響角正切tan，左右拐點(diǎn)偏移距，共4 個(gè)參數(shù)即可確定傾向方向的下沉曲線。（3）概率積分參數(shù)不是純數(shù)學(xué)參數(shù)，它有一定的物理意義，所以要符合實(shí)際的情況。（4）在數(shù)據(jù)質(zhì)量不高的時(shí)候，可以用這種改進(jìn)的方法獲得比較合理的沉陷預(yù)計(jì)參數(shù)。本論文網(wǎng)專業(yè)從事會(huì)計(jì)碩士論文業(yè)務(wù)！如需轉(zhuǎn)載請(qǐng)保留一個(gè)鏈接：代寫碩士論文參考文獻(xiàn) (References)1 何國(guó)清,楊倫,凌賡娣.礦山開采沉陷學(xué)M.江蘇徐州：中國(guó)礦業(yè)大學(xué)出版社,19942 連達(dá)軍,汪云甲.”三下”開采綜合評(píng)價(jià)體系研究J中國(guó)礦業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào),2005 ,34(1):98