[发明专利]综放开采煤层上覆岩体跨裂高度预测方法

摘要

本发明公开了一种综放开采煤层上覆岩体跨裂高度预测方法，包括以下五个步骤获取岩层参数；对参数进行归一化处理；建立预测跨裂高度极大值的五元、六元、七元回归方程；确定跨裂高度极大值最优判别公式；计算待要预测工作面的跨裂高度。本发明建立了跨裂高度极大值判别最优模型，得到跨裂高度值与实测值绝对误差在±2m内，效果较好，克服了《三下开采规程》中经验公式的不足，完善了水下矿井跨裂高度值极大值判别计算理论；解决了传统经验公式在计算综放开采工作面跨裂高度方面的不足，为本矿区其他矿井开采工作面及地质采矿条件类同的矿井工作面，提供了开采预测跨裂高度更准确的依据。

主权项

一种综放开采煤层上覆岩体跨裂高度预测方法，其特征在于，第一步：岩层参数获取根据某矿区矿井地面与井下地质勘探，获取若干个已开采工作面地质资料和对钻探岩芯经力学测试获得矿井各岩层结构，包括，基岩柱厚度、泥岩比例、煤层倾角、煤层厚度、采深、斜长、覆岩硬度七个与跨裂高度相关因素，并通过双端堵水器及钻孔电视成像方法获得上述工作面跨裂高度实测极大值；第二步：参数进行归一化处理对前六项数值型参数进行归一化处理，将数据转化为[‑1,1]区间无单位的量化值；覆岩硬度属于文字型参数，按硬与软两种类型，分别赋值0.5与0；归一化处理时采用无单位量化值公式如下：Xi=2(xi-XMIN)XMAX-XMIN-1]]>式中：Xi为第i个参数归一化处理后的数值；xi为样本参数的第i个数值；XMAX,XMIN为样本参数的最大值与最小值；第三步：建立预测跨裂高度极大值的五元、六元、七元回归方程第3.1步、建立五因子回归方程取跨裂高度与基岩柱厚度(x1)、泥岩比例(x2)、煤层倾角(x3)、煤层厚度(x4)、覆岩硬度(x5)五个参数的无单位量化值X1、X2、X3、X4、X5，建立五元回归方程式如下：y＝β0+β1x1+β2x2+β3x3+β4x4+β5x5式中，y为预测跨裂高度极大值，X1、X2、X3、X4、X5为五个与跨裂高度相关因素的无单位量化值；β0、β1、β3、β4、β5为按最小二乘法原理，运用Matlab软件解算的回归系数值；第3.2步、建立六因子回归方程取跨裂高度与基岩柱厚度(x1)、泥岩比例(x2)、煤层倾角(x3)、煤层厚度(x4)、采深(x5)、覆岩硬度(x6)六个参数，建立六元回归方程式如下：y＝β0+β1x1+β2x2+β3x3+β4x4+β5x5+β6x6式中，y为预测跨裂高度极大值，X1、X2、………X6为六个与跨裂高度相关因素的无单位量化值；β0、β1、β3、β4、β5、β6为按最小二乘法原理，运用Matlab软件解算的回归系数值；第3.3步、建立七因子回归方程取跨裂高度与基岩柱厚度(x1)、泥岩比例(x2)、煤层倾角(x3)、煤层厚度(x4)、采深(x5)、斜长(x6)、覆岩硬度(x7)七个参数，建立七元回归方程式如下：y＝β0+β1x1+β2x2+β3x3+β4x4+β5x5+β6x6+β7x7式中，y为预测跨裂高度极大值，X1、X2、………X7为七个与跨裂高度相关因素的无单位量化值；β0、β1、β3、β4、β5、β6、β7为按最小二乘法原理，运用Matlab软件将解算的回归系数值；第四步、确定跨裂高度极大值最优判别公式利用上述五元、六元、七元回归方程，分别进行计算第一步的若干个已开采工作面的跨裂高度预测值，将计算的跨裂高度预测值和第一步获得的跨裂高度实测值进行对比，得出绝对误差与相对误差，从五元、六元、七元回归方程中，选取绝对误差与相对误差最小的回归方程确定为综放开采煤层上覆岩体跨裂高度最优计算公式，从而建立了综放开采煤层上覆岩体跨裂高度极大值判别方法；第五步、利用上述最优判别方法计算待要预测工作面的跨裂高度获取本矿区待要预测工作面的基岩柱厚度(x1)、泥岩比例(x2)、煤层倾角(x3)、煤层厚度(x4)、采深(x5)、斜长(x6)、覆岩硬度(x7)七个与跨裂高度相关因素；将七个与跨裂高度相关的因素归一化处理为[‑1,1]区间无单位的量化值，代入最优计算公式，即可得到待要预测工作面的跨裂高度值。