[發(fā)明專利]礦井斷層構(gòu)造預測方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410439960.8
• 申請日: 2014-09-01
• 公開（公告）號: CN104200284B
• 公開（公告）日: 2019-09-06
• 發(fā)明（設計）人: 邱梅;施龍青;牛超;翟培合
• 申請（專利權(quán)）人: 山東科技大學
• 主分類號: G06F17/50
• 分類號: G06F17/50
• 代理公司: 濟南領(lǐng)升專利代理事務所(普通合伙) 37246
• 代理人: 王吉勇;崔苗苗

本發(fā)明涉及一種礦井斷層構(gòu)造預測方法，包括：步驟10，確定并統(tǒng)計已開拓區(qū)和未開拓區(qū)的沉積介質(zhì)定量參數(shù)、以及已開拓區(qū)內(nèi)各統(tǒng)計單元的煤層小斷層定量參數(shù)；步驟20，利用灰色關(guān)聯(lián)分析法，對沉積介質(zhì)定量參數(shù)進行篩選，從而得到對煤層小斷層發(fā)育起決定性作用的主控因素；步驟30，利用主成分分析法對主控因素進行降維處理，以消除主控因素之間的相關(guān)性，得到多個主成分；步驟40，將僅包含主成分的數(shù)據(jù)作為樣本數(shù)據(jù)，利用Elman神經(jīng)網(wǎng)絡建立煤層小斷層定量化預測模型；步驟50，根據(jù)預測模型，預測未開拓區(qū)域的煤層小斷層。本發(fā)明具有費用低廉、參數(shù)易選擇、學習速度快、預測精度高的特點。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及煤礦領(lǐng)域，特別涉及一種礦井斷層構(gòu)造預測方法。

背景技術(shù)

煤層小斷層是指僅出現(xiàn)于煤層(尤其厚煤層、中厚煤層)、頂板或底板內(nèi)，其平面分布范圍不大、垂向距離有限的小型斷層。煤層小斷層是影響煤礦生產(chǎn)的重要地質(zhì)因素之一，它對巷道掘進和工作面回采等具有極大的影響和安全威脅。近年來，由于對地層結(jié)構(gòu)和小斷層發(fā)育情況了解不清，致使煤礦開采過程中造成了很大的經(jīng)濟損失，甚至引發(fā)事故。對煤層小斷層進行定量化預測預報具有重要的理論指導意義和實用價值。

由于煤層小斷層的發(fā)育具有隱蔽性和有限性，一般不易被探測，預測預報難度較大。自20世紀70年代中期以來，國內(nèi)外學者對地質(zhì)構(gòu)造預測做了大量的研究工作。在定性預測和數(shù)理統(tǒng)計預測的基礎上，國內(nèi)學者相繼提出了等性塊段法、構(gòu)造力學成因解釋法、地質(zhì)構(gòu)造規(guī)律法、地球物理探測法、幾何作圖法、灰色模糊法、統(tǒng)計分析法等。這些傳統(tǒng)方法對解決礦井地質(zhì)構(gòu)造的預測預報難題起到了積極作用，但由于預報的構(gòu)造太宏觀、或多解多譯問題難以解決、或探測費用太高、或精度有限等問題，未能很好的預測預報煤層小構(gòu)造。近年來，相關(guān)學者對于小構(gòu)造的預測高度重視，提出了多種預測方法。

王生全在2001年第23卷第1期的西安工程學院學報期刊上公開了一種小斷層預測的方法，論文名為：煤系變形介質(zhì)條件研究在煤層小斷層預測中的應用。該方法利用灰色關(guān)聯(lián)分析選取了定量化預測參數(shù)，建立了基于多元線性回歸的小斷層定量預測模型。但是由于斷層定量參數(shù)與沉積介質(zhì)參數(shù)間線性關(guān)系較差使得回歸模型預測精度較差，且未考慮沉積介質(zhì)參數(shù)之間的相關(guān)性，導致信息重疊，加大了預測誤差。

黃乃斌等在2006年第34卷第4期的煤田地質(zhì)與勘探期刊上公開了一種利用回采巷道的中線水平間距或曲線圖預測小構(gòu)造的方法，論文名為：煤礦開采工作面內(nèi)小構(gòu)造預測研究。該方法利用工作面兩條回采巷道(風巷、機巷)的實測資料，通過制圖預測隱伏構(gòu)造的出現(xiàn)及其性質(zhì)，簡單實用，但是人工操作誤差較大，若工作面內(nèi)存在小構(gòu)造的情況預測結(jié)果較差，且沒有給出小構(gòu)造的發(fā)育程度。

武強等在2010年第35卷第3期煤炭學報期刊上公開了一種基于環(huán)套原理的ANN型礦井小構(gòu)造預測方法，論文名為：基于環(huán)套原理的ANN型礦井小構(gòu)造預測方法與應用。該文章應用“多重環(huán)套理論”和人工神經(jīng)網(wǎng)絡(ANN)技術(shù)，提出了預測預報礦井小構(gòu)造的一套完整理論體系和工作方法，解決了誘發(fā)礦井重大災害事故小構(gòu)造的預測預報難題。但是該方法只對工作面前方是否存在小構(gòu)造作出了判斷，并未定量預測工作面內(nèi)小斷層的發(fā)育程度。

針對上述問題，本發(fā)明提出GRA、PCA和Elman神經(jīng)網(wǎng)絡相結(jié)合的小斷層定量化預測方法。利用灰色關(guān)聯(lián)分析法選取預測小斷層的主控因素，使預測參數(shù)易于選擇；利用主成分分析法進行主成分建模，消除原始輸入層數(shù)據(jù)的相關(guān)性，提取新變量作為Elman神經(jīng)網(wǎng)絡的新輸入變量，提高模型的預測速度和精度。

發(fā)明內(nèi)容

為滿足煤礦生產(chǎn)和安全的需求，本發(fā)明的目的是提供一種費用低廉、參數(shù)易選擇、學習速度快、預測精度高的礦井斷層構(gòu)造預測方法。