[发明专利]一种大采高综放导水裂隙带发育高度预测方法

说明书

本发明公开了一种大采高综放导水裂隙带发育高度预测方法，包括：收集大采高综放开采导水裂隙带发育高度数据；利用经验公式预测导水裂隙带发育高度值；运用多元非线性回归预测导水裂隙带发育高度值；确定经验公式和多元非线性回归预测方法在各样本处的最优组合权重系数；确定组合权重，预测顶板导水裂隙带的发育高度。本发明综合了传统预测方法和多元回归方法优势，预测精度高、操作步骤简单、便于推广，可更好地服务于煤矿大采高顶板水害的基础研究和防治工作。

技术领域

本发明属于矿井水害防治领域，尤其涉及一种大采高综放导水裂隙带发育高度预测方法。

背景技术

在煤层开采过程中，开采工作面顶板覆岩会产生裂隙，形成导水裂隙带。导水裂隙带一旦贯通上覆含水层，含水层中的水进入工作面，井下将会发生矿井突水事故，严重威胁井下安全开采。同时，可能伴生地下水位下降，植被破坏等一系列生态环境问题，影响区域经济可持续发展建设。因此，准确预测导水裂隙带的高度是煤矿水体下安全采煤设计和实现保水采煤的基础和前提，对煤层安全开采和区域可持续发展意义重大。

西部煤炭资源整体表现为储量大、煤质优良、主采煤层埋藏浅(一般100～500m)、开采厚度大(单层厚度10m左右)等特点，多采用综放开采技术。近些年，随着西部煤炭资源的大规模开发，由于大采高综放导水裂隙带高度预测不准确导致的顶板突水事故时有发生，如2011年5月30日，柠条塔矿南翼S1210面推采至6lm处顶板砂层潜水突然涌入井下发生突水事故，水量稳定后达1200m³/h，造成工作面被淹停产，采用传统经验公式预测该工作面导水裂隙带并未波及到上覆砂层潜水，但实际导水裂隙带已波及上覆松散砂层水。如何更准确的预测西部矿区大采高综放导水裂隙带高度已是西部矿区顶板水害防治和实现保水采煤所面临的主要问题。目前预测导水裂隙带发育高度的方法较多，其中应用最为广泛的方法为《建筑物、水体、铁路及主要井巷煤柱留设与压煤开采规范》(“三下”规范)中的经验公式，其次为基于导水裂隙带高度影响因素建立的多元回归公式。这两种方法中，“三下”规范经验公式主要基于东部矿区石炭-二叠系煤层开采导水裂隙带高度实测数据拟合获得的，且公式中仅考虑了采厚，因此对西部矿区大采高综放的导水裂隙带高度预测精度不高。多元回归公式受建立的样本数量、样本间条件差异等因素的影响，其预测精度也具有不确定性。

发明内容

为解决上述问题，本发明提出了一种大采高综放导水裂隙带发育高度预测方法，综合了传统预测方法和多元回归方法优势，预测精度高、操作步骤简单、便于推广，可更好地服务于煤矿大采高顶板水害的基础研究和防治工作。

为实现上述目的，本发明提供了一种大采高综放导水裂隙带发育高度预测方法，包括以下步骤：

收集大采高综放开采导水裂隙带发育高度数据；

基于所述导水裂隙带发育高度数据，利用经验公式预测导水裂隙带发育高度值A；

基于所述导水裂隙带发育高度数据，运用多元非线性回归预测导水裂隙带发育高度值B；

确定经验公式和多元非线性回归预测方法在各导水裂隙带发育高度值样本处的最优组合权重系数；

基于所述最优组合权重系数，确定组合权重，基于所述组合权重，预测顶板导水裂隙带的发育高度。

优选的，所述导水裂隙带发育高度数据包括大采高综放开采条件下的导水裂隙带发育高度实测数据与导水裂隙带发育高度影响因素数据；

所述导水裂隙带发育高度影响因素数据包括：煤层开采高度、开采深度和开采工作面的宽度。

优选的，所述经验公式为：

其中，H_f为导水裂隙带预估高度，m；ΣM为开采煤层累计厚度，m。

优选的，所述运用多元非线性回归预测导水裂隙带发育高度值B的方法为：