厚松散层条件下概率积分法求参方法研究

摘要

矿区地表移动与变形监测是煤矿安全生产过程中必不可少的工作，因此，开采沉陷预计工作也是非常重要的一步。我国的“三下”压煤问题一直以来都是比较棘手的问题，做好矿区开采沉陷预计工作并利用精确的预计结果指导“三下”开采的实践工作，对开采沉陷和矿区的安全高效生产有着重要的作用。开采沉陷预计工作的前提就是求取预计参数，预计参数求取的精度也就决定了预计结果的可靠程度。
　　一般地质采矿条件下的概率积分法求取预计参数的精度已基本满足矿山开采预计的需求，对于厚松散层这一特殊地质条件下的开采沉陷预计，若不考虑厚松散层这一影响因素，将会导致移动与变形预计效果差。本文介绍了概率积分法基本理论及其求参方法（线性最小二乘法、模矢法、遗传算法和CA-rPSO等智能算法）。分别采用四种不同的方法对同一实例（厚松散层开采条件下）进行了解算，结果表明地表移动盆地的边缘均具有收敛快的特征，将影响预计效果，相对而言，遗传算法和文化-随机粒子群算法的残差中误差小于另外两种方法，需对预测模型进行修正，利用修正模型分别采用遗传算法和文化-随机粒子群算法进行了比较分析。
　　利用Matlab编程语言对四种求参方法进行程序实现，以皖北煤电五沟煤矿1013首采工作面地质采矿条件和实测资料为数据，通过下沉、水平移动的预测值与实测值对比知道，将厚松散层这一影响因素考虑进去的修正模型预计结果能更好地接近实测值，提出了在厚松散层条件下，文化-随机粒子群算法(CA-rPSO)在求取参数精度上具有更好的适应性，能更好地为“三下”采煤提供有效的决策帮助。

目录

声明

摘要

1 绪论

1．1 课题研究的背景和意义

1．1．1 课题研究的背景

1．1．2 课题研究的目的和意义

1．2 国内外的研究历史与现状

1．2．1 国外开采沉陷研究历史与现状

1．2．2 国内开采沉陷研究历史与现状

1．2．3 厚松散层条件下地表移动规律的研究现状

1．3 主要研究内容及技术路线

1．3．1 研究的内容

1．3．2 研究的方法

1．3．3 技术路线

1．4 本章小结

2 厚松散层条件下地表移动与变形规律

2．1 一般地质采矿条件下地表移动与变形规律

2．2 地表移动与变形预计理论

2．2．1 开采沉陷预计的基本概念与内容

2．2．2 有限开采时地表移动盆地主断面移动和变形预计

2．2．3 地表移动盆地任意点的移动和变形预计公式

2．3 厚松散层基本概念

2．3．1 厚松散层的分布及力学性质

2．3．2 厚松散层条件下地表移动与变形参数特点

2．4 本章小结

3 概率积分法求取地表移动预计参数

3．1 概率积分法

3．2 概率积分法求取预计参数

3．2．1 地表移动预计参数

3．2．2 预计参数求取公式及及其线性化

3．3 本章小结

4 求取地表移动预计参数程序实现及效果评价

4．1 基于四种求参方法的程序实现

4．1．1 线性最小二乘法

4．1．2 模矢法

4．1．3 遗传算法

4．1．4 文化-随机粒子群算法

4．2 实例应用

4．2．1 实例基础资料与实验数据

4．2．2 线性最小二乘法求参

4．2．3 模矢法求参

4．2．4 遗传算法求参

4．2．5 文化-随机粒子群算法求参

4．3 四种求参方法效果评价

4．3．1 求参结果汇总

4．3．2 拟合残差中误差及效果评价

4．4 修正模型求参及效果评价

4．4．1 厚松散层条件下概率积分法移动变形预计中的误差来源

4．4．2 厚松散层条件下的概率积分法修正模型

4．4．3 概率积分法修正模型下的求参及效果评价

4．5 本章小结

5 结论与展望

5．1 主要结论

5．2 存在问题及展望

参考文献

致谢

作者简介及读研期间主要科研成果