基于LSTM-GRU神经网络的煤矿区开采沉陷预测
马吉强;张爱华;吴仪;杨旭;【目的及方法】大面积矿产开发造成了区域环境和资源破坏，岩土体位置和形态改变，从而引发地面沉降、塌陷等地质灾害，严重影响了矿区经济社会发展与生态环境修复，且严重威胁人民群众的生命财产安全。随着人工智能技术的不断发展，人工神经网络在矿区开采沉陷预测研究领域应用逐渐广泛，故提出基于LSTM(Long Short-Term Memory,长短期记忆网络)与GRU(Gated Recurrent Unit,门控循环单元)神经网络的矿区开采沉陷预测方法。以某矿工作面的监测数据为例，建立LSTM、GRU及其组合(SUM)的时间序列预测模型，以实现矿区开采引起的地表下沉值和水平变形值预测。【结果及结论】LSTM、GRU及SUM预测结果表明，总体上，对于地表下沉值预测，LSTM、SUM优于GRU,LSTM最优，其均方根误差(Root Mean Square Error, RMSE)、平均绝对百分比误差(MAPE,Mean Absolute Percentage Error)分别为14 mm、1.5%;对于地表水平移动值预测，LSTM、SUM优于GRU,LSTM最优，其RMSE、MAPE分别为25 mm、6.9%;对于单次预测，精度的稳定性由高到低分别为SUM、LSTM、GRU,RMSE、MAPE的最大值与最小值均为GRU。
基于概率积分法的卓子山矿区大采高综放采空区地表沉降预测
王文才;王大伟;高峰;杨少晨;【目的】为了研究深埋特厚煤层工作面开采时引起的地表下沉规律，【方法】基于概率积分法构建了沿倾向和走向的地表沉降参数模型，并通过数值模拟软件分析工作面不同推进距离和煤层埋深对地表下沉量的影响。【结果及结论】结果表明，当开采深度较小时，下沉盆地的形状开口较小，受采动的影响较小；当开采深度较大时，下沉盆地的开口较为陡峭，受采动影响大。达到充分采动的情况下，开采深度对最大下沉量的影响较小。绘制地表沉陷区云图，将实测结果844 mm和理论计算结果843 mm进行对比，证明了理论计算的合理性，可以为其他相似矿井工作面提供一定参考。
基于3DEC模拟的煤矿综放工作面底板破坏深度研究
郭吉磊;吴海强;龚世龙;陈梦圆;董少红;班雪梅;【目的及方法】为准确确定煤层底板破坏深度以及破坏深度影响因素，以王家岭煤矿完整底板12304厚煤层综放工作面为工程背景，利用3DEC离散元数值模拟软件进行模拟，对模拟结果中的塑性破坏区范围分析，得出12304工作面底板破坏深度约为20.6 m。通过对比经验公式计算以及采用应变法进行现场实测，该值在现场监测结果范围之内，验证了数值模拟结果的准确性。同时，利用数值模拟研究了工作面不同斜长和采高情况下对底板的塑性破坏影响的规律，【结果】研究结果表明，底板破坏深度与煤层采高、工作面斜长呈正相关关系。【结论】研究成果可为煤层底板突水评价和预测提供基础数据以及制定针对性防治水对策措施提供技术依据。
基于数值模拟的煤矿多层采空区气体运移规律研究
梁自强;郭振科;王强;杜灏;陈积鑫;【目的及方法】多层采空区气体流动复杂、气体运移规律尚不明确，一旦出现采空区遗煤自燃，将严重影响矿山企业的安全生产。以内蒙古乌海能源有限公司公乌素煤矿多层采空区为例，通过理论分析与数值模拟相结合的研究方法，分析多层采空区气体流场的动态变化与运移规律，并以此为基础划分多层采空区自燃“三带”。【结果及结论】结果表明，进风巷侧的孔隙率较大且有大量风流O2浓度维持着较高的水平。停采线附近遗煤量较大且松散，导致此区域的O2浓度较高。CO2在进风巷侧出现高浓度带，并向回风巷侧及内部逐渐降低。CH4浓度沿进风巷侧向采空区内部逐渐升高，且呈扇形分布；根据模拟结果，按照O2浓度指标划分了多层采空区自燃“三带”,发现上覆020901采空区的自燃危险性更大。
考虑推进速度效应的巨厚煤层开采矿压时空演化规律研究
张建功;王安军;谭立;彭宝山;师为战;王昊;【目的】为探索深埋巨厚煤层推进速度影响下综放工作面矿压显现规律，以准东二矿首采工作面1101为研究对象，【方法】采用物理相似模拟及现场顶板活动动态监测方法，研究巨厚煤层综放工作面矿压显现规律，揭示了巨厚煤层开采矿山压力显现特征及影响因素。【结果】研究结果表明，随着工作面推进速度提升，来压步距与推进速度的比值呈现显著负相关，而周期来压步距与来压强度则表现出明显的非线性递增规律。采场矿压显现表现出明显区域分布特征，支架阻力呈现“中间大、两端小”的分布规律。工作面初次来压步距均值为50 m,进入稳态开采阶段后呈现显著双周期交替来压特征，大周期来压步距为28～36 m,对应影响范围为8～12 m;小周期来压步距12～18 m,影响范围6～8 m。周期来压参数与推进速度呈对数正相关并具有明显阈值效应，当推进速度小于3.5 m/d时，来压步距及持续长度随速度增加急剧增大，在超过该临界值后，矿压增幅明显减弱。【结论】研究成果可为盘区相邻工作面推进速度动态调控提供理论支撑。
期刊信息
期刊名称：陕西煤炭
创办日期：1982年
主管部门：陕西省国资委
主办单位：陕西煤业化工集团;陕西省煤炭工业协会
刊期：月刊
电话：029-82210219 18165302958
Email: sxmtzz@vip.163.com
国内统一刊号（CN）：61-1382/TD
国际统一刊号（ISSN）：1671-749X
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