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充填高度对覆岩运动与地表下沉影响的数值模拟研究
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作者 武竹 张海东 《山西煤炭》 2024年第4期91-105,共15页
为解决“三下”压煤问题,减轻地表下沉和地下水流失等生态环境问题,以山西某矿充填开采工作面为研究对象,通过理论分析和数值模拟方法,分析采空区充填高度不同时的地表下沉量、覆岩破坏情况和导水裂隙发育情况。研究表明:地表下沉量随... 为解决“三下”压煤问题,减轻地表下沉和地下水流失等生态环境问题,以山西某矿充填开采工作面为研究对象,通过理论分析和数值模拟方法,分析采空区充填高度不同时的地表下沉量、覆岩破坏情况和导水裂隙发育情况。研究表明:地表下沉量随工作面推进逐渐增大,随充填高度增加逐渐减少,充填高度达到3.5 m时地表下沉量仅有0.22 m,相比于不充填的情况,下沉量降低了94.78%;覆岩破坏情况方面,工作面上覆岩层塑性区面积随工作面的推进而增大,随充填高度的增加而减少,在充填高度为3 m时关键层塑性区未贯通,此时关键层仍具有承载能力;导水裂隙发育高度方面,导水裂隙主要分布在工作面和切眼上方,随着工作面的推进,导水裂隙先发育后闭合,随着充填高度的增加,导水裂隙发育高度逐渐降低,当充填高度为3.5 m时采空区中部上覆岩层导水裂隙几乎不发育。基于上述研究结果认为,该矿充填高度为3.5 m时,地表下沉量最小,覆岩塑性区和导水裂隙发育程度最弱,在降本增效的同时,地表沉降控制效果最优。 展开更多
关键词 充填开采 地表下 覆岩破坏 导水裂隙 充填高度
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盾构隧道施工引起地表下土体变位的分析评估 被引量:24
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作者 王占生 王梦恕 张弥 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2009年第6期1699-1704,共6页
目前对盾构隧道施工引起的地表下土体变位进行预测分析的研究还相对较少,尤其是缺乏简单实用的工程估算方法。在深埋隧道周围土体弹性位移计算方法及盾构间隙参数研究成果的基础上,通过相应的分析和假设提出了一种预测盾构隧道施工引起... 目前对盾构隧道施工引起的地表下土体变位进行预测分析的研究还相对较少,尤其是缺乏简单实用的工程估算方法。在深埋隧道周围土体弹性位移计算方法及盾构间隙参数研究成果的基础上,通过相应的分析和假设提出了一种预测盾构隧道施工引起地表下土体水平变位的简便估算方法。另外,在已有研究成果基础上,提出了一种新的盾构隧道沉降槽的描述方法,并结合Mair等提出的计算公式对盾构隧道施工引起的地表下土体沉降变位进行预测。通过与有限元计算结果及一些典型盾构隧道监测数据的对比分析,证明提出的估算方法能够较好地预测实际工程中盾构隧道施工引起的地表下土体的变位情况。 展开更多
关键词 盾构隧道 地表下土体 变位
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厚煤层综放开采地表下沉速度观测研究 被引量:15
3
作者 郭文兵 黄成飞 陈俊杰 《煤炭科学技术》 CAS 北大核心 2011年第4期114-117,共4页
为了取得厚煤层综放开采地表下沉速度等参数,通过建立地表移动观测站,对厚煤层综放开采引起的地表沉陷情况进行了观测,分析了厚煤层综放开采条件下地表下沉特征,得出了地表下沉系数为0.91;起动距50~60 m,为采深的1/5~1/6;超前影响距为18... 为了取得厚煤层综放开采地表下沉速度等参数,通过建立地表移动观测站,对厚煤层综放开采引起的地表沉陷情况进行了观测,分析了厚煤层综放开采条件下地表下沉特征,得出了地表下沉系数为0.91;起动距50~60 m,为采深的1/5~1/6;超前影响距为183 m。在此基础上,得出了地表最大下沉速度及最大下沉速度滞后角分别为51 mm/d和76.3~78.3°,表明该区域厚煤层综放开采条件下地表移动剧烈、地表下沉速度快、起动距偏小等特点。 展开更多
关键词 厚煤层 综放开采 地表沉陷 地表下沉速度 地表移动观测站
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地表下沉系数计算的人工神经网络方法研究 被引量:45
4
作者 郭文兵 邓喀中 邹友峰 《岩土工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2003年第2期212-215,共4页
在综合分析地表下沉系数影响因素的基础上 ,采用人工神经网络方法建立了地表下沉系数的计算模型 ,运用我国典型的地表移动观测站资料作为网络模型的学习训练样本和测试样本 ,对网络模型的计算结果与实测值进行了对比。结果表明 ,用人工... 在综合分析地表下沉系数影响因素的基础上 ,采用人工神经网络方法建立了地表下沉系数的计算模型 ,运用我国典型的地表移动观测站资料作为网络模型的学习训练样本和测试样本 ,对网络模型的计算结果与实测值进行了对比。结果表明 ,用人工神经网络方法求算地表下沉系数考虑的因素更为全面 ,结果准确可靠 ,更接近于实际 。 展开更多
关键词 地表下 人工神经网络 网络模型 开采 沉降
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地下采矿引起的地表下沉的动态过程模型 被引量:24
5
作者 刘玉成 庄艳华 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2009年第11期3406-3410,3416,共6页
分析了由地下采矿引起地表下沉的动态过程的Knothe时间函数模型的不足,在原Knothe时间函数中增加了一个以常数k为参数的幂指数,增加参数后的时间函数模型经理论分析符合地表点下沉的动态过程、速度变化过程和加速度变化过程;改进后的时... 分析了由地下采矿引起地表下沉的动态过程的Knothe时间函数模型的不足,在原Knothe时间函数中增加了一个以常数k为参数的幂指数,增加参数后的时间函数模型经理论分析符合地表点下沉的动态过程、速度变化过程和加速度变化过程;改进后的时间函数模型中参数c决定地表点下沉过程时间的长短,参数k决定地表点在时间轴上的下沉路径及达到最大速度所需的时间;用改进后的时间函数模型对某矿沉陷盆地倾向主断面上下沉量最大点的下沉过程的观测资料进行了拟合,即用经验方法确定参数c后,再用最小二乘法确定参数k。研究结果表明,该模型可较准确地拟合实测曲线。用改进后的时间函数模型结合沉陷盆地主断面的剖面函数模型,建立了主断面地表下沉曲线变化的动态过程模型,该模型可求出沉陷主断面或沉陷盆地某一点在某一时刻的下沉量、下沉速度和加速度。 展开更多
关键词 地表下 剖面曲线 动态过程 时间函数模型
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采动覆岩与地表下沉关系模型及离层量估算方法 被引量:13
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作者 崔希民 高宇 +4 位作者 李培现 李梓豪 张文豪 彭小沾 康新亮 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第1期74-82,共9页
地下开采可能导致地表沉陷、基础设施损毁、土地破坏或地面积水等,进而诱发生态环境恶化。而采空区固体充填和覆岩离层注浆是控制岩层移动,减小采动损害的有效技术手段。传统的覆岩离层注浆往往采用关键层理论、数值模拟、相似材料模型... 地下开采可能导致地表沉陷、基础设施损毁、土地破坏或地面积水等,进而诱发生态环境恶化。而采空区固体充填和覆岩离层注浆是控制岩层移动,减小采动损害的有效技术手段。传统的覆岩离层注浆往往采用关键层理论、数值模拟、相似材料模型实验和理论分析手段,因涉及的物理力学参数多、边界条件限制等,计算过程复杂,仅能给出离层层位,难以定量确定离层量。开采沉陷研究表明,采动覆岩与地表移动方向指向采空中心,移动边界可以简化为线性边界,基于下沉盆地主断面上地表下沉与任一覆岩下沉的面积相等和煤系地层的层状特征,构建了采动覆岩与地表下沉的关系模型,较好地反映了覆岩与地表下沉随边界角、工作面宽度、开采深度的发展演化规律。采动覆岩与地表下沉比值随埋藏深度增加而增大,反映了采动下沉效应从顶板向覆岩、地表的传递规律;随着宽深比的增加,同一层位岩层下沉与地表下沉比值减小,地表下沉增大;当边界角减小时,地表下沉范围增大,地表下沉值减小。结合钻孔揭示的覆岩结构与组合,可以逐层计算上覆岩层和地表的下沉值,利用两相邻岩层下沉的非一致性,可以确定各岩层间的离层量,通过计算导水裂隙带高度,剔除导水裂隙带内无法形成封闭充填空间的无效离层,进而优选确定出适用于覆岩离层注浆的最大离层及层位,为覆岩离层注浆减沉设计提供了简单、便捷的离层识别方法和离层量定量计算方法。 展开更多
关键词 岩层厚度 离层 地表下 覆岩注浆 等效下沉
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基于随机森林的地表下沉系数求取方法 被引量:5
7
作者 赵保成 谭志祥 邓喀中 《合肥工业大学学报(自然科学版)》 CAS CSCD 北大核心 2016年第8期1123-1126,共4页
地表下沉系数是开采沉陷预计的重要参数。文章介绍了随机森林回归算法的基本原理以及基本的实现流程,讨论了影响地表下沉系数的地质采矿因素,建立了一种用于计算下沉系数的随机森林回归预测模型。对模型的测试结果表明,预测值与实际值... 地表下沉系数是开采沉陷预计的重要参数。文章介绍了随机森林回归算法的基本原理以及基本的实现流程,讨论了影响地表下沉系数的地质采矿因素,建立了一种用于计算下沉系数的随机森林回归预测模型。对模型的测试结果表明,预测值与实际值的最大相对误差为3.52%,最小相对误差仅为1.06%。利用该预测模型求取下沉系数不仅速度快,而且具有较高的精度,可以在实际工程中推广应用,该模型为求取下沉系数提供了新的途径。 展开更多
关键词 随机森林 地表下沉系数 开采沉陷 回归模型
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不同充实率下固体充填开采覆岩移动与地表下沉分析研究 被引量:5
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作者 曹正正 丁其乐 +2 位作者 李畇 周跃进 李佳伟 《煤炭工程》 北大核心 2014年第11期92-95,共4页
在固体充填开采技术中,充实率对覆岩移动与地表下沉具有重要影响。文章以河南平顶山十二矿CT101工作面为例,采用FLAC软件建立固体充填开采数值计算模型,研究不同的充实率条件下覆岩移动与地表下沉的规律,研究表明:随着充实率的增大,覆... 在固体充填开采技术中,充实率对覆岩移动与地表下沉具有重要影响。文章以河南平顶山十二矿CT101工作面为例,采用FLAC软件建立固体充填开采数值计算模型,研究不同的充实率条件下覆岩移动与地表下沉的规律,研究表明:随着充实率的增大,覆岩关键层和地表最大下沉量呈现逐步降低趋势;当充实率小于75%时,下沉曲线在工作面边界附近位置处变化幅度最为显著,在下沉曲线中部位置处出现平底形状;当充实率大于75%时,下沉曲线整体呈现连续平缓的对称下沉形态。CT101工作面的现场实测表明,当充实率达到85%时,地表最大下沉量约为180mm,与下沉预计值200mm较为接近,预测结果偏于安全,可以为工程实践提供相关参考。 展开更多
关键词 固体充填开采 充实率 覆岩移动 地表下
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巨厚松散层下开采地表下沉的影响因素分析 被引量:9
9
作者 李青海 张存智 +3 位作者 李开鑫 于胜文 曹有勋 杨涛 《煤炭科学技术》 CAS CSCD 北大核心 2021年第11期191-199,共9页
巨厚松散层下煤层开采地表下沉较大,对生态环境的影响较大。为揭示不同参数对地表下沉的影响规律,采用数值模拟的方法分析松散层厚度与基岩厚度比、煤层埋深与煤层厚度比2个尺寸参数,以及基岩抗拉强度、黏聚力、内摩擦角3个力学参数在... 巨厚松散层下煤层开采地表下沉较大,对生态环境的影响较大。为揭示不同参数对地表下沉的影响规律,采用数值模拟的方法分析松散层厚度与基岩厚度比、煤层埋深与煤层厚度比2个尺寸参数,以及基岩抗拉强度、黏聚力、内摩擦角3个力学参数在地表下沉中的作用。模拟分析表明:下沉系数呈现随着松散层厚度与基岩厚度比的增加迅速增大并逐渐趋于稳定的趋势,下沉系数呈现随着煤层埋深与煤层厚度比的增大线性降低的趋势,下沉系数呈现随着抗拉强度的增大逐渐降低的趋势;基岩厚度一定时,存在临界黏聚力数值和临界内摩擦角数值,在小于临界值的范围内提高黏聚力或内摩擦角,下沉系数逐渐降低,当超过该临界值时进一步提高黏聚力或内摩擦角,下沉系数基本无变化。 展开更多
关键词 巨厚松散层 地表下 下沉系数 裂隙扩展
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基于GA-GRNN的地表下沉系数预测方法研究 被引量:12
10
作者 王拂晓 谭志祥 邓喀中 《煤炭工程》 北大核心 2014年第7期94-96,共3页
将遗传算法(GA)和广义回归神经网络(GRNN)方法进行融合,采用GA算法搜寻最优的GRNN光滑因子,简要分析了地表下沉系数的影响因素,建立了基于GA-GRNN的地表下沉系数预测模型。以我国典型观测站的数据资料作为学习和测试样本,将预测结果与... 将遗传算法(GA)和广义回归神经网络(GRNN)方法进行融合,采用GA算法搜寻最优的GRNN光滑因子,简要分析了地表下沉系数的影响因素,建立了基于GA-GRNN的地表下沉系数预测模型。以我国典型观测站的数据资料作为学习和测试样本,将预测结果与实测值进行比较。结果表明:采用GA-GRNN模型预测地表下沉系数能够综合考虑诸多的地质采矿因素,预测结果与实测值得最大相对误差仅为5.44%,完全满足现场工程的需要,为今后预测地表下沉系数提出了一种新的方法。 展开更多
关键词 遗传算法 广义回归神经网络 地表下沉系数 开采沉陷
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地表下沉力学模型的建立及应用 被引量:3
11
作者 苏仲杰 刘文生 +1 位作者 杨伦 于广明 《力学与实践》 CSCD 北大核心 2003年第2期45-47,共3页
针对采动覆岩移动的规律,由弯曲下沉带的挠曲特 性,应用薄板挠曲理论,建立地表下沉的最大值力学模型, 预测覆岩离层未注浆和注浆条件下地表的下沉值.
关键词 地表下 力学模型 弯曲下沉带 薄板挠曲 覆岩离层 注浆 岩体力学
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工作面停采后地表下沉规律研究 被引量:5
12
作者 剧成宇 邓喀中 《金属矿山》 CAS 北大核心 2009年第4期22-25,共4页
随着矿业城市和矿区建设步伐的加快,建设用地紧张的问题日益突出,不可避免地将利用废弃采空区塌陷地进行建筑和兴建各种交通、电力通讯设施。老采空区上方建筑的关键因素是老采空区的残余移动量大小。通过多个矿区地表移动资料的分析得... 随着矿业城市和矿区建设步伐的加快,建设用地紧张的问题日益突出,不可避免地将利用废弃采空区塌陷地进行建筑和兴建各种交通、电力通讯设施。老采空区上方建筑的关键因素是老采空区的残余移动量大小。通过多个矿区地表移动资料的分析得到工作面停采后地表下沉和下沉速度的规律,结合采空区上覆岩体应力应变变化规律,分析了停采后地表下沉速度变化的机理,分别建立不同阶段预计模型对工作面停采后下沉速度和下沉值进行预计,为老采空区残余移动变形预测提供了基础。 展开更多
关键词 工作面停采 地表下沉速度 岩体变形 预计模型 模型参数
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基于GA和LS-WSVM矿区地表下沉系数预测 被引量:3
13
作者 范忻 汪云甲 张书建 《煤炭工程》 北大核心 2012年第6期97-99,共3页
针对传统方法中预计地表下沉系数存在的缺陷,以我国典型的地表移动观测站数据为例,采用启发式算法遗传算法进行参数寻优,提出将小波理论与最小二乘支持向量机结合而成的最小二乘小波支持向量机的方法对地表下沉系数进行预测。实验结果表... 针对传统方法中预计地表下沉系数存在的缺陷,以我国典型的地表移动观测站数据为例,采用启发式算法遗传算法进行参数寻优,提出将小波理论与最小二乘支持向量机结合而成的最小二乘小波支持向量机的方法对地表下沉系数进行预测。实验结果表明,与改进的BP神经网络和PSO-SVM两种方法相比,基于GA和LS-WSVM矿区地表下沉系数预测方法收敛速度更快,精确度更高。 展开更多
关键词 地表下沉系数 遗传算法 最小二乘小波支持向量机 回归
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基于Gompertz函数的矿区地表下沉预测方法
14
作者 李国平 谷海静 郭冬冬 《陕西煤炭》 2024年第11期156-161,共6页
煤炭开采所引起的地表沉陷对生态环境极具危害,造成的经济损失也相当巨大,因此开展矿区地表下沉预测十分必要。通过对开采沉陷动态预计的改进分段Knothe时间函数和分段Weibull时间函数进行分析,以时间、空间相一致的建模思路,构建出一... 煤炭开采所引起的地表沉陷对生态环境极具危害,造成的经济损失也相当巨大,因此开展矿区地表下沉预测十分必要。通过对开采沉陷动态预计的改进分段Knothe时间函数和分段Weibull时间函数进行分析,以时间、空间相一致的建模思路,构建出一种适用于充填长壁开采工艺的开采沉陷动态预计的时间函数模型,即Gompertz时间函数模型。在给出参数求取方法及全盆地动态移动变形预计算法的基础上,认为该时间函数与地表点下沉特征具有非常高的一致性,对开采沉陷动态预计具有良好适用性。以陕西某矿22302工作面地表移动观测站实测数据进行Gompertz函数参数反演,与实测数据进行对比并分析其拟合精度,验证了该方法能够满足沉陷预测的要求。 展开更多
关键词 煤炭开采 地表沉陷 沉陷预测 动态预计 Gompertz函数
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急倾斜煤层开采地表下沉预计修正模型 被引量:2
15
作者 顾斌 吴侃 秦志锋 《煤炭科学技术》 CAS 北大核心 2012年第8期11-13,17,共4页
为了研究概率积分法对于急倾斜煤层开采沉陷预计的适宜性问题,采用了相似材料模型模拟的研究方法,通过Matlab非线性最小二乘拟合法,发现拟合求取的部分地表移动参数不符其原来的物理意义。鉴于此,提出了基于概率积分法的地表下沉预计修... 为了研究概率积分法对于急倾斜煤层开采沉陷预计的适宜性问题,采用了相似材料模型模拟的研究方法,通过Matlab非线性最小二乘拟合法,发现拟合求取的部分地表移动参数不符其原来的物理意义。鉴于此,提出了基于概率积分法的地表下沉预计修正模型,分析了该模型的修正效果,求出了其修正参数。研究结果表明:当煤层倾角50~70°时,该模型下沉拟合精度达到2%以下,并得到了其修正参数与煤层倾角之间的表达式;当煤层倾角大于70°时,该模型不适用。 展开更多
关键词 急倾斜煤层 相似材料模型 概率积分法 地表下沉拟合 修正模型
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采矿引起地表下沉及位移计算的模糊影响函数法 被引量:3
16
作者 廖灿平 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 1993年第4期25-35,共11页
模糊影响函数法考虑了采场周围煤岩体对地表下沉及水平位移的影响。影响函数的形态和数值随着所计算的地表点的位置和采区积分单元的位置不同而变化,这是区别于传统概率积分方法的关键。用模糊影响函数法得到的结果能自动产生拐点偏移... 模糊影响函数法考虑了采场周围煤岩体对地表下沉及水平位移的影响。影响函数的形态和数值随着所计算的地表点的位置和采区积分单元的位置不同而变化,这是区别于传统概率积分方法的关键。用模糊影响函数法得到的结果能自动产生拐点偏移和与实际情况相符的非对称性分布,其计算精度得到大幅度提高。大量的实测结果与用该方法得到的结果十分吻合。适用于参数反分析的程序能提供较好的参数优化结果。 展开更多
关键词 地表移动 模糊影响函数 地表下
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浅埋煤层开采地表下沉影响因素分析 被引量:4
17
作者 赵兵朝 贺圣林 路晓晓 《矿业安全与环保》 北大核心 2019年第4期104-107,112,共5页
为了研究浅埋煤层开采条件下基岩厚度、松散层厚度及开采厚度3个因素对地表最大下沉值的影响,借助FLAC 3D软件进行数值模拟并运用正交实验法对3个因素进行影响程度排序,得到各因素对地表最大下沉值影响程度排序为:基岩厚度H>松散层厚... 为了研究浅埋煤层开采条件下基岩厚度、松散层厚度及开采厚度3个因素对地表最大下沉值的影响,借助FLAC 3D软件进行数值模拟并运用正交实验法对3个因素进行影响程度排序,得到各因素对地表最大下沉值影响程度排序为:基岩厚度H>松散层厚度h>开采厚度m。通过改变3个因素变量取值,分析三者对地表最大下沉值的影响变化情况。基于数值模拟结果,回归分析拟合得到地表最大下沉值与3个因素的综合函数表达式,通过工程实例对该表达式予以验证,结果表明综合函数表达式具有较高的可信度,可为类似条件下煤层开采地表移动变形预计提供参考。 展开更多
关键词 浅埋煤层 地表下 基岩厚度 松散层厚度 开采厚度 正交实验 数值模拟
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多孔介质含水层疏水引起的地表下沉研究 被引量:1
18
作者 王建学 郭鑫禾 张金才 《河北建筑科技学院学报》 2001年第1期57-60,共4页
研究含水层疏水及采矿引起的地表下沉对地面建(构)筑物的保护有重要意义。本文以孔隙弹性理论为基础,对多孔介质含水层疏水引起的地表下沉进行了分析,同时应用有限元方法耦合计算了多孔介质含水层疏水及采矿引起的地表下沉。
关键词 多孔介质含水层 地表下 渗透性 疏水 孔隙弹性理论 有限元法 原岩应力
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巨厚松散层下开采地表下沉速度预计初探 被引量:2
19
作者 梁明 肖天和 《西安矿业学院学报》 1997年第1期31-35,共5页
通过12501地表观测站实测资料,着重讨论工作面推进过程中活跃期主断面内各点的下沉速度规律和预计方法。
关键词 下沉速度 预计法 地表下 采煤 厚煤层
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预计地表下沉和位移的软件及其应用 被引量:1
20
作者 范公勤 余学义 《陕西煤炭技术》 1994年第2期6-8,共3页
简要介绍Budryk-Knothe理论和DMBCH软件的数学模型及其功能,并以陕西澄合、蒲白矿区为例,进行验证。
关键词 软件 地表下 地表移动 矿山压力
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