基于分段Knothe时间函数的开采沉陷预计模型优化及应用 被引量：2

1

作者 苗伟 安士凯 +3 位作者 徐燕飞 薛博 赵得荣 李浩 《金属矿山》 CAS 北大核心 2024年第6期153-158,共6页

淮南矿区煤层埋深达800~1200 m,开采影响传播时间长,在使用原始分段Knothe时间函数模型预计该地区地表沉陷动态过程时,存在的不足为:预计的地表沉陷无启动阶段,下沉速度达到最大时对应的地表沉陷值并不等于最大下沉值的1/2,时间因素影... 淮南矿区煤层埋深达800~1200 m,开采影响传播时间长,在使用原始分段Knothe时间函数模型预计该地区地表沉陷动态过程时,存在的不足为:预计的地表沉陷无启动阶段,下沉速度达到最大时对应的地表沉陷值并不等于最大下沉值的1/2,时间因素影响系数(c)以及地面点最大下沉速度对应的时刻(τ)无法实现自适应取值。通过理论研究以及资料分析,应用地表沉陷启动时间t_(0)以及修正模型对Knothe时间函数模型进行优化,并结合淮南矿区地质特征以及概率积分模型相关理论构建了c、τ求解模型,提出了适合淮南厚冲积层矿区的分段Knothe时间函数优化模型。以淮南某矿1613(3)工作面为例,采用所提优化Knothe时间函数模型、原始分段Knothe时间函数模型、分段Knothe时间函数模型分别进行了地表沉陷预测。结果表明:以地表点的实测值作为参考,所提出的优化模型在预计地表形变时,预计标准差为295.8 mm,总体精度较原始分段Knothe时间函数提高了49%,较分段Knothe时间函数提高了53%,证明了所提优化模型的优异性。 展开更多

关键词 开采沉陷 knothe 时间函数 动态预计 模型优化 沉陷速度

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基于改进Knothe时间函数的地表动态移动变形预测模型研究

2

作者 张仲杰 陈振南 +3 位作者 刘江斌 马子韬 闫伟涛 陈俊杰 《河南理工大学学报（自然科学版）》 CAS 北大核心 2024年第6期82-89,共8页

目的为进一步探究地表动态移动变形特征,加深认识矿山开采沉陷基本规律,更好地服务于矿山安全绿色生产,方法针对原Knothe时间函数模型表达地表下沉及其速度变化规律的缺陷,基于矿山开采过程中地表下沉盆地动态形成机理,分析时间函数参数... 目的为进一步探究地表动态移动变形特征,加深认识矿山开采沉陷基本规律,更好地服务于矿山安全绿色生产,方法针对原Knothe时间函数模型表达地表下沉及其速度变化规律的缺陷,基于矿山开采过程中地表下沉盆地动态形成机理,分析时间函数参数c对地表下沉量、下沉速度和下沉加速度影响规律;以地表下沉速度达到最大值时刻,将地表动态移动变形分为两个阶段,进一步改进Knothe时间函数模型,在此基础上,建立地表动态下沉、倾斜、曲率移动变形预测模型,并以某矿2201开采工作面为例,进行地表动态移动变形预测和精度分析。结果结果表明:改进后的Knothe时间函数形态与矿山开采沉陷地表动态移动变形一致,可以较好地描述采动地表“稳定→变化→稳定”全过程动态演化特征;参数c是该函数模型的重要参数,与覆岩力学性质、开采条件和开采速度等地质采矿条件有关,对描述地表动态移动变形量较敏感,随着参数c增大,地表下沉量和下沉速度显著增大;运用改进的Knothe地表动态移动变形预测模型计算,得到的地表下沉量误差为厘米级精度,倾斜值误差在5 mm/m以内,曲率误差在0.7 mm/m2以内,其相对误差均在6.0%以内,预测结果与实测结果较吻合。结论提出的预测模型具有一定可靠性与实用性,可较准确分析地表动态移动变形全过程的规律,从而为“三下”采煤及保护煤柱留设提供参考。 展开更多

关键词 开采沉陷 knothe时间函数 动态预测模型 地表移动变形

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开采沉陷动态预计的分段Knothe时间函数模型优化 被引量：37

3

作者 张兵 崔希民 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第2期541-548,556,共9页

针对分段Knothe时间函数在理论上存在的不足,为了扩展其应用范围,改善其在地表动态下沉预计时的精度,通过理论分析和对比研究,对该时间函数存在的理论缺陷进行了深入探讨,并针对存在的问题提出了相应的改进方法,进而构建了一种新的、适... 针对分段Knothe时间函数在理论上存在的不足,为了扩展其应用范围,改善其在地表动态下沉预计时的精度,通过理论分析和对比研究,对该时间函数存在的理论缺陷进行了深入探讨,并针对存在的问题提出了相应的改进方法,进而构建了一种新的、适用范围更广、预测精度更高的分段Knothe时间函数模型。研究结果表明:该模型的构建解决了原时间函数在分段点处函数值与理论值不一致的问题以及原时间函数值最终不能收敛于1的问题;新的函数模型在应用上也摆脱了原模型对预计参数选取的某些特殊限制,扩展了利用该模型在不同地质采矿条件下进行动态预计的适用性。通过对实测数据的对比预测,证明采用该时间函数模型进行预测的精度比采用原时间函数进行预测的精度有所提高,并且地表下沉的终态预计值在达到最大下沉值后不会再随着下沉时间的增加而改变。 展开更多

关键词 开采沉陷 动态预计 knothe时间函数 分段时间函数 模型优化

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基于Knothe时间函数和InSAR的煤矿区动态沉陷预计研究 被引量：4

4

作者 张书建 汪云甲 范忻 《煤炭工程》 北大核心 2012年第4期91-94,共4页

以钱营孜矿区的3212工作面为研究对象,采用基于Knothe时间函数的动态沉陷预计模型进行开采沉陷动态预计。计算了不同时间、不同位置的点的动态下沉值,分别与水准测量成果和D-InSAR监测结果进行了对比分析。实验表明,基于Knothe时间函数... 以钱营孜矿区的3212工作面为研究对象,采用基于Knothe时间函数的动态沉陷预计模型进行开采沉陷动态预计。计算了不同时间、不同位置的点的动态下沉值,分别与水准测量成果和D-InSAR监测结果进行了对比分析。实验表明,基于Knothe时间函数的动态沉陷预计模型所得到的结果符合开采沉陷导致的地表沉陷规律;其结果与水准测量成果和D-InSAR监测结果吻合;最大误差不超过0.2m,能够满足动态预计的要求。 展开更多

关键词 knothe时间函数 时间因素影响系数 动态沉陷预计 合成孔径雷达差分干涉测量

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红旗铁矿改进Knothe时间函数开采沉陷预计模型 被引量：2

5

作者 李建 《金属矿山》 CAS 北大核心 2018年第3期132-136,共5页

针对Knothe时间函数模型对开采沉陷过程的预计结果与沉陷实际发生过程不完全符合的问题,分析了该模型的缺陷,提出了改进的Knothe时间函数开采沉陷预计模型。结合河北省武安市红旗铁矿6300综放工作面地表沉陷实测数据,构建了改进的Knoth... 针对Knothe时间函数模型对开采沉陷过程的预计结果与沉陷实际发生过程不完全符合的问题,分析了该模型的缺陷,提出了改进的Knothe时间函数开采沉陷预计模型。结合河北省武安市红旗铁矿6300综放工作面地表沉陷实测数据,构建了改进的Knothe时间函数开采沉陷预计模型,并进行了模型精度分析。研究表明:经过累计387 d观测,改进的Knothe时间函数开采沉陷预计模型的预计值与实测值的误差为0.2~73.6 mm,平均误差为35.2 mm,优于BP神经网络模型(误差为8.1~143 mm,平均为49.9 mm)、SVM模型(误差为0.7~105.1 mm,平均为35.8 mm)以及概率积分法模型(误差为18.2~180.5 mm,平均为102.6 mm),对于高精度预计该矿开采沉陷具有一定的作用。 展开更多

关键词 开采沉陷 knothe时间函数 BP神经网络 SVM 概率积分法

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优化分段Knothe时间函数求参方法 被引量：19

6

作者 张兵 崔希民 +1 位作者 赵玉玲 李春意 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第12期3379-3386,共8页

针对优化分段Knothe时间函数的参数求取问题,给出了2种求参方法:(1)以本矿区,或地质、采矿条件相似矿区的地表监测资料为基础,提出了"反算时间函数对比求参法",给出了详细的参数求取流程,该法直观、易操作,且具有通用性,可用... 针对优化分段Knothe时间函数的参数求取问题,给出了2种求参方法:(1)以本矿区,或地质、采矿条件相似矿区的地表监测资料为基础,提出了"反算时间函数对比求参法",给出了详细的参数求取流程,该法直观、易操作,且具有通用性,可用于其他时间函数的参数求取;(2)以采空区达到充分采动尺寸时的地表沉陷规律,及相应概率积分参数为基础,推导了时间参数的"直接计算法"公式,该方法参数意义明确,求参过程简便,能直接应用于编程计算。预计实践表明,采用本文方法求参,动态预测最大相对误差可控制在9%以内,随着开采时间的增加,动态预测精度将会逐渐提高,最终维持在5%左右;根据统计,地表最大下沉值预测相对误差则可维持在6%左右。应用实践证明了论文所给出的求参方法的实用性与可靠性。 展开更多

关键词 开采沉陷 动态预计 分段knothe时间函数 求参方法

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开采沉陷动态预计的正态分布时间函数模型研究 被引量：23

7

作者 张兵 崔希民 胡青峰 《煤炭科学技术》 CAS 北大核心 2016年第4期140-145,174,共7页

使用常用的Knothe时间函数进行煤炭开采所引起的地表动态下沉预计时,其反映的地表下沉速度和下沉加速度与地表实际下沉规律不相符,基于此,可引入一种新的时间函数—正态分布时间函数,对该时间函数值的变化范围和变化规律进行了详细对比... 使用常用的Knothe时间函数进行煤炭开采所引起的地表动态下沉预计时,其反映的地表下沉速度和下沉加速度与地表实际下沉规律不相符,基于此,可引入一种新的时间函数—正态分布时间函数,对该时间函数值的变化范围和变化规律进行了详细对比,给出了正态分布时间函数用于地表动态预计时参数的确定方法,并利用该时间函数对某矿区地表下沉实测数据进行了对比预测。研究表明:正态分布时间函数的下沉速度和下沉加速度与地表动态下沉规律是相吻合的;当进行不同精度的动态预计时,合理选择函数的形态参数非常重要;在某些矿区,利用正态分布时间函数进行动态预计比使用双参数Knothe时间函数进行预计更符合地表移动的变化规律,预计结果也更为可靠。 展开更多

关键词 开采沉陷 正态分布时间函数 动态预计 knothe时间函数

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基于优化时间函数的走向主断面动态预计模型与算法 被引量：3

8

作者 张兵 崔希民 +2 位作者 袁德宝 贺军亮 郭娅玲 《煤炭科学技术》 CAS CSCD 北大核心 2021年第7期162-168,共7页

针对现有开采沉陷动态预计精度较低的问题,为了提高预计精度,使动态预计成果能够真正在指导矿区生产及采空区土地利用中发挥重要作用,笔者提出以静态预计概率积分模型为基础,采用优化后的分段Knothe时间函数,构建了走向主断面动态沉陷... 针对现有开采沉陷动态预计精度较低的问题,为了提高预计精度,使动态预计成果能够真正在指导矿区生产及采空区土地利用中发挥重要作用,笔者提出以静态预计概率积分模型为基础,采用优化后的分段Knothe时间函数,构建了走向主断面动态沉陷预计理论模型并设计了相应的计算机编程算法,该模型时间函数各参数意义明确,求取方便,不需借助其他监测数据。具体包括:研究确定了在任意给定的预计时刻各动态开采单元时间函数值的计算方法;结合各单元时间函数值,推导了不同开采速度下地表动态移动变形计算公式;给出了时间函数及地表移动的计算步骤和编程算法。采用笔者提出的模型及算法编制了预计程序,并将其应用到预计实践中。结果表明:当给定的预计时间足够长,动态下沉预计与静态预计结果相一致,并且在拐点偏移距处所对应的倾斜值达到了理论最大值,这与理论揭示完全吻合,这表明,采用该模型同样可以进行地表移动稳定后的静态预计,由于算法的差异,相比而言则需要花费更多的时间,但实现了动静态预计一体化的计算设想;另外,通过对官地煤矿29401工作面开采进行动态预计,并抽样对比、统计预计结果和实测数据,得出其走向主断面上点的动态预计相对精度在6%以内,证明了模型和算法的可靠性。 展开更多

关键词 优化分段knothe时间函数 走向主断面 开采沉陷 动态预计

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基于SBAS-InSAR的山西大同矿区地表形变时空分布特征

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作者 白林 苗朝霞 +3 位作者 张淑怡 李振洪 席江波 穆文龙 《地球科学与环境学报》 北大核心 2025年第3期500-512,共13页

山西大同地区作为我国重要产煤基地,煤矿开采引发了严重的地表形变,查明该地区地表形变时空分布特征有助于揭示煤矿开采引起的地表形变机理和提升防灾减灾能力。基于2017~2021年Sentinel-1A影像,利用SBAS-InSAR技术获取大同矿区地表形... 山西大同地区作为我国重要产煤基地,煤矿开采引发了严重的地表形变,查明该地区地表形变时空分布特征有助于揭示煤矿开采引起的地表形变机理和提升防灾减灾能力。基于2017~2021年Sentinel-1A影像,利用SBAS-InSAR技术获取大同矿区地表形变监测结果,并结合矿区管理数据和幂指数Knothe时间函数分析了典型煤矿地表形变的时空变化特征和演化规律。结果表明:①大同矿区煤矿开采导致出现42个快速形变区,最大形变速率达231 mm·年^(-1),InSAR监测结果与全球卫星导航系统(GNSS)形变时间序列具有较高的一致性,二者形变速率差值小于5 mm·年^(-1);②地表形变空间分布与各矿区开采工作面分布一致,形变区范围及形变速率变化受工作面开采进度及强度控制;③累积形变量随着开采过程逐渐增大,随着开采活动的结束逐渐趋于稳定;④利用幂指数Knothe时间函数能够较好地模拟矿区地表形变演化过程。 展开更多

关键词 形变监测 煤矿开采 时空分布 SBAS-InSAR技术 幂指数knothe时间函数 山西

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开采沉陷动态预测模型 被引量：53

10

作者 王军保 刘新荣 刘小军 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第3期516-521,共6页

为了准确预测地下开采引起的地表沉陷,针对Knothe时间函数模型的不足,借鉴岩石流变力学中非定常流变模型的建模思路,假定Knothe时间函数中的时间影响系数不是固定不变的常量,而是与时间有关的变量,从而对Knothe时间函数模型进行了改进... 为了准确预测地下开采引起的地表沉陷,针对Knothe时间函数模型的不足,借鉴岩石流变力学中非定常流变模型的建模思路,假定Knothe时间函数中的时间影响系数不是固定不变的常量,而是与时间有关的变量,从而对Knothe时间函数模型进行了改进。在此基础上,提出了一种新的地表下沉盆地模型,并将该模型与改进的Knothe时间函数模型相结合,建立了一种新的开采沉陷动态预测模型。利用实测资料对模型的合理性进行了验证,结果表明:该模型能够描述开采沉陷随时间的动态发育过程,且预测曲线和实测数据吻合良好,说明模型具有一定的适用性。 展开更多

关键词 开采沉陷 改进的knothe时间函数 下沉盆地 动态预测

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无荷条件下原状膨胀土膨胀特性分析 被引量：12

11

作者 张连杰 武雄 +1 位作者 张耀国 谢永 《水文地质工程地质》 CAS CSCD 北大核心 2015年第4期96-100,共5页

为了探讨无荷条件下膨胀率与初始含水率和膨胀时间的关系,采用WZ-2型膨胀仪,通过室内无荷膨胀率试验对4组不同初始含水率的延吉盆地原状膨胀土进行了研究。试验结果表明:试样初始含水率越低,无荷膨胀率越大。各不同初始含水率下膨胀时... 为了探讨无荷条件下膨胀率与初始含水率和膨胀时间的关系,采用WZ-2型膨胀仪,通过室内无荷膨胀率试验对4组不同初始含水率的延吉盆地原状膨胀土进行了研究。试验结果表明:试样初始含水率越低,无荷膨胀率越大。各不同初始含水率下膨胀时程曲线都有着明显的规律性,可将曲线分为三个阶段:等速膨胀阶段、减速膨胀阶段和稳定阶段。试样的膨胀变形主要发生在试验的前30 min内,用Knothe时间函数模型对各组试验前30 min内的数据进行拟合,构建了膨胀时程方程,并详细分析了方程中的未知参数的物理意义及其影响因素。其中,参数a为试样的最终无荷膨胀率,其值的大小与试样初始含水率密切相关。参数b为初始膨胀速率参数,由于受多个因素的影响,其值的确定需要进一步的研究。最后,通过误差比较可知,基于Knothe时间函数模型构建的膨胀时程方程的拟合效果要优于多元回归分析。以上结论为进一步研究延吉膨胀土的膨胀机制奠定了理论基础。 展开更多

关键词 原状膨胀土 无荷膨胀率 初始含水率 knothe时间函数 延吉盆地

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山区开采地表动态移动变形规律 被引量：6

12

作者 廉旭刚 胡海峰 郭博婷 《金属矿山》 CAS 北大核心 2016年第9期151-156,共6页

我国约有1/3的煤矿位于山区,开采造成的山区地表移动变形与平原地区有较大区别。为探究山区开采地表移动变形的时空特征,揭示山区开采地表动态移动变形规律,首先通过分析山区地表移动变形特征,确定了山区开采滑移影响函数,并应用叠加原... 我国约有1/3的煤矿位于山区,开采造成的山区地表移动变形与平原地区有较大区别。为探究山区开采地表移动变形的时空特征,揭示山区开采地表动态移动变形规律,首先通过分析山区地表移动变形特征,确定了山区开采滑移影响函数,并应用叠加原理构建了顾及山区地形与平原因素的山区地表移动变形预计模型;然后结合Knothe时间函数,推导了山区开采地表动态移动变形预计公式;最后分析了正坡、反坡2种模型的地表动态移动变形规律。采用山西某矿的现场实测数据对山区地表移动变形预计模型进行了验证,取得了较好的一致性。山区开采地表动态移动变形规律的分析,为最大限度确保矿区地表建(构)筑物免于地表动态移动变形破坏提供了技术依据。 展开更多

关键词 开采沉陷 山区开采 地表动态移动变形 地表移动变形预计模型 knothe时间函数

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采动地表动态下沉的时间函数模型研究 被引量：6

13

作者 王一 张凯 《煤矿开采》 北大核心 2017年第5期68-70,共3页

煤矿开采引起的地表变形是一个复杂的时间与空间过程。当设计开采方案与保护地面建筑物时需全面掌握地表下沉动态过程。虽然以往提出了大量的地表下沉时间函数模型,但每个模型均有其适用范围,因地制宜地建立地表下沉时间函数模型尤为重... 煤矿开采引起的地表变形是一个复杂的时间与空间过程。当设计开采方案与保护地面建筑物时需全面掌握地表下沉动态过程。虽然以往提出了大量的地表下沉时间函数模型,但每个模型均有其适用范围,因地制宜地建立地表下沉时间函数模型尤为重要。为了准确预测7226工作面开采地表下沉的动态过程,分析了Knothe时间函数模型的适用性。基于实测地表动态下沉特征,提出了一种新的Knothe-n时间函数,结果表明,Knothe-n时间函数能够准确预测地表动态下沉,且具有较广的应用范围。 展开更多

关键词 开采沉陷 knothe时间函数模型 动态过程 预测

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开采沉陷动态下沉模型及其参数研究 被引量：8

14

作者 张劲满 徐良骥 +2 位作者 李杰卫 沈震 余礼仁 《金属矿山》 CAS 北大核心 2017年第10期12-15,共4页

针对Knothe时间函数在描述动态下沉过程中下沉速度的不足,采用改进的双参数Knothe时间函数建立动态下沉模型,其中的覆岩岩性决定系数c及幂指数k值采用最小二乘法求解,最大下沉值W0通过地表移动观测站实测资料确定。采用拟合决定系数R2... 针对Knothe时间函数在描述动态下沉过程中下沉速度的不足,采用改进的双参数Knothe时间函数建立动态下沉模型,其中的覆岩岩性决定系数c及幂指数k值采用最小二乘法求解,最大下沉值W0通过地表移动观测站实测资料确定。采用拟合决定系数R2评定精度,以淮南某矿1242(1)工作面地表移动观测站实测资料进行模型精度验证,最大下沉点MS29和ML44在各个观测时期的拟合决定系数分别为0.983 6和0.975 7,工作面推进过半时(328d)倾向和走向观测线上各监测点观测值与预计值的拟合决定系数分别0.995 3和0.958 2,计算结果表明双参数Knothe时间函数模型动态预计1242(1)工作面开采沉陷全过程精度可靠。 展开更多

关键词 开采沉陷 动态预计 双参数knothe时间函数 模型参数 最小二乘法

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一种基于TerraSAR数据的矿区InSAR最大可检测动态形变梯度模型 被引量：2

15

作者 高建 陈炳乾 冯遵德 《大地测量与地球动力学》 CSCD 北大核心 2020年第11期1175-1181,共7页

受传感器本身的限制及噪声、大气延迟等影响,InSAR技术可检测的最大形变梯度存在极限。为准确预计InSAR技术在矿区形变监测中的检测能力,以65个矿区的地质采矿资料为基础,结合Knothe时间函数和概率积分模型,利用不同空间分辨率的TerraSA... 受传感器本身的限制及噪声、大气延迟等影响,InSAR技术可检测的最大形变梯度存在极限。为准确预计InSAR技术在矿区形变监测中的检测能力,以65个矿区的地质采矿资料为基础,结合Knothe时间函数和概率积分模型,利用不同空间分辨率的TerraSAR数据,建立矿区InSAR最大形变梯度动态检测函数模型。该模型无需事先获取SAR影像,利用矿区现有的地质采矿资料即可判断InSAR在矿区不同开采阶段的可检测区间。以陕西大柳塔矿区为例,采用2012-11-21~2013-01-26的7景TerraSAR数据进行模型验证,结果表明,该模型不仅能够准确预测InSAR技术在矿区不同开采阶段的检测区间,同时可以确定InSAR技术在矿区不同开采阶段的地表可检测边界,可为InSAR技术在矿区中的推广应用提供重要参考。 展开更多

关键词 INSAR 形变梯度 动态模型 knothe时间函数 TERRASAR

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