【摘要】：開(kāi)采沉陷預(yù)計(jì)對(duì)指導(dǎo)礦山開(kāi)采規(guī)劃、安全生產(chǎn)、“三下”采煤、礦區(qū)環(huán)境治理具有重要的理論與實(shí)踐意義,使得開(kāi)采沉陷預(yù)計(jì)方法一直是巖層移動(dòng)控制領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。開(kāi)采沉陷的本質(zhì)為在地質(zhì)采礦條件等多因素脅迫下的復(fù)雜力學(xué)變形過(guò)程,其變形過(guò)程在時(shí)空上表現(xiàn)為高度非線性特征,因而利用非線性預(yù)測(cè)理論進(jìn)行開(kāi)采沉陷預(yù)計(jì)在理論上具備可行性。文獻(xiàn)研究表明,當(dāng)前已有學(xué)者基于非線性預(yù)測(cè)方法建立了一些開(kāi)采沉陷預(yù)測(cè)模型,并初步取得了一定的實(shí)驗(yàn)效果,但仍然存在以下問(wèn)題需要進(jìn)一步研究:(1)預(yù)測(cè)模型多為基于單一非線性預(yù)測(cè)方法而構(gòu)建,且不適用于采動(dòng)地表移動(dòng)全周期(開(kāi)始期、活躍期和衰退期)的開(kāi)采預(yù)測(cè);(2)鮮有顧及經(jīng)典非線性預(yù)測(cè)方法的優(yōu)缺點(diǎn)互補(bǔ)性,建立多源異構(gòu)融合的開(kāi)采沉陷預(yù)測(cè)模型;(3)構(gòu)建的非線性開(kāi)采沉陷預(yù)測(cè)模型尚未顧及數(shù)據(jù)新鮮程度的影響,預(yù)計(jì)模型不夠穩(wěn)健。針對(duì)上述問(wèn)題,本文開(kāi)展了系統(tǒng)研究,并基于MATLAB平臺(tái)編制了工程應(yīng)用程序,研究成果豐富完善了開(kāi)采沉陷預(yù)計(jì)理論體系。通過(guò)研究,主要取得如下成果:(1)通過(guò)研究國(guó)內(nèi)外文獻(xiàn),詳細(xì)分析了基于巖層移動(dòng)機(jī)理的開(kāi)采沉陷預(yù)測(cè)方法以及基于開(kāi)采沉陷時(shí)間特征的非線性預(yù)測(cè)方法的國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀。研究表明,當(dāng)前針對(duì)礦山開(kāi)采沉陷預(yù)測(cè)方面的研究,多數(shù)為礦山開(kāi)采沉陷全周期進(jìn)行數(shù)值模擬以及預(yù)測(cè),少有分階段精準(zhǔn)研究預(yù)測(cè)模型的案例。因此,開(kāi)展能夠準(zhǔn)確揭示礦區(qū)開(kāi)采沉陷變形機(jī)理的沉降預(yù)測(cè)方法需要進(jìn)一步深入研究。(2)對(duì)顧橋北礦觀測(cè)站實(shí)測(cè)最大下沉點(diǎn)MS23全周期數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理,取活躍期以及衰退期點(diǎn)MS23沉降數(shù)據(jù)建立典型非線性預(yù)測(cè)模型,通過(guò)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證開(kāi)采沉陷不同階段非線性預(yù)測(cè)模型的精度以及穩(wěn)定性,通過(guò)定性、定量分析方法對(duì)非線性模型進(jìn)行篩選。結(jié)果表明,在開(kāi)采沉陷活躍期,ARMA預(yù)測(cè)模型和BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型均能相對(duì)準(zhǔn)確穩(wěn)定的預(yù)測(cè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)沉降量;在開(kāi)采沉陷衰退期,BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)預(yù)測(cè)模型、卡爾曼濾波預(yù)測(cè)模型、ARMA預(yù)測(cè)模型以及三次指數(shù)平滑模型均能較好的預(yù)測(cè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)沉降量。(3)基于多源異構(gòu)融合準(zhǔn)則以及非線性模型權(quán)重確定準(zhǔn)則,利用篩選后的非線性預(yù)測(cè)模型,建立融合多源異構(gòu)模型。以淮南顧橋北礦實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)為例,采用非線性預(yù)測(cè)模型預(yù)測(cè)值以及實(shí)測(cè)值進(jìn)行檢驗(yàn),結(jié)果表明,開(kāi)采沉陷活躍期以最小方差倒數(shù)法建立的多源異構(gòu)模型在預(yù)測(cè)精度以及穩(wěn)定上優(yōu)于單項(xiàng)預(yù)測(cè)模型;衰退期以熵值法建立的多源異構(gòu)模型在預(yù)測(cè)精度以及穩(wěn)定上優(yōu)于單項(xiàng)預(yù)測(cè)模型。因此,多源異構(gòu)模型能夠提取單項(xiàng)非線性預(yù)測(cè)模型預(yù)測(cè)信息,并充分融合單項(xiàng)非線性預(yù)測(cè)模型的優(yōu)勢(shì),能夠有效提高預(yù)測(cè)精度和穩(wěn)定性。(4)研究顧及礦區(qū)開(kāi)采沉陷特征的數(shù)據(jù)新鮮度函數(shù),建立顧及數(shù)據(jù)新鮮度的多源異構(gòu)模型,預(yù)測(cè)顧橋北礦最大下沉點(diǎn)MS23活躍期以及衰退期的沉降值,結(jié)果表明,由于活躍期開(kāi)采沉陷發(fā)育迅速,沉降量變化明顯,考慮實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)新舊程度能夠有效提高多源異構(gòu)模型的預(yù)測(cè)精度及穩(wěn)定性;在衰退期,地表移動(dòng)變形過(guò)程平穩(wěn)、趨勢(shì)趨于穩(wěn)定,顧及數(shù)據(jù)新鮮度(熵值法)的多源異構(gòu)模型預(yù)測(cè)精度略低于多源異構(gòu)模型,但是提高了預(yù)測(cè)的穩(wěn)健性,預(yù)測(cè)性能滿足工程應(yīng)用需求。圖[32]表[36]參[79]
【學(xué)位授予單位】：安徽理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類(lèi)號(hào)】：TD327
【圖文】：

一，研究技術(shù)路線圖

淮南顧北礦1312(1)工作面

圖２－２邋ＭＳ２３點(diǎn)位置圖逡逑Ｆｉｇ．邋２－２邋ＭＳ２３邋ｐｏｉｎｔ邋ｐｏｓｉｔｉｏｎ邋ｍａｐ逡逑表２－５最大下沉點(diǎn)ＭＳ２３數(shù)據(jù)表逡逑

【參考文獻(xiàn)】

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1 王小華;胡海峰;廉旭剛;;基于Weibull時(shí)間序列函數(shù)與負(fù)指數(shù)法的動(dòng)態(tài)沉陷預(yù)計(jì)[J];金屬礦山;2015年08期

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本文編號(hào)：2801468