[發明專利]一種巨厚煤層分層綜放開采導水裂隙帶高度預測方法

在審

• 申請號: 202211054410.5
• 申請日: 2022-08-30
• 公開（公告）號: CN115422740A
• 公開（公告）日: 2022-12-02
• 發明（設計）人: 喬偉;呼冬強;程香港;劉夢楠;段玉路
• 申請（專利權）人: 中國礦業大學
• 主分類號: G06F30/20
• 分類號: G06F30/20;G06F17/18;G06N20/10
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司 32200
• 代理人: 潘文龍

本發明公開了一種巨厚煤層分層綜放開采導水裂隙帶高度預測方法，包含以下步驟：收集預測工作面地質資料，詳細掌握工作面采煤方法、覆巖地質條件、工作面參數。本發明提出上覆采空區厚度、工作面距主關鍵層距離等新的預測指標，提出運用GRA?LS?SVM模型非線性預測方法，能夠較為準確、經濟的預測出巨厚煤層覆巖導水裂隙帶高度。

技術領域

本發明涉及煤礦安全開采技術領域，具體是一種巨厚煤層分層綜放開采導水裂隙帶高度預測方法。

背景技術

煤炭是我國主要能源之一，在當前及未來一段時間內依然是我國的主體能源。我國發育眾多巨厚煤層，占全國資源量很大比重，開采規模不斷擴大，開采強度不斷增加。分層綜放開采是厚煤層目前較為經濟適宜的開采方式，在大尺度開采空間與重復擾動條件下，采動覆巖結構裂隙演化具有動態性和復雜性變化特點，工作面覆巖發生運動更顯著，導致巖層產生裂隙和斷裂范圍更廣，裂隙和斷裂更容易溝通含水層，其涉及到的含水層中的水就會通過導水通道進入工作面，形成水害，嚴重制約著我國煤礦安全高效生產，還會造成傷亡和經濟損失。

目前，國內外學者主要采用經驗公式、理論分析、數值模擬與相似模擬、現場實測等方法預測導水裂隙帶高度。經驗公式一般不適用累計采厚超過15m的巨厚煤層，理論分析考慮因素比較單一，數值模擬與相似模擬模型建立相對理想化，以上方法獲得的結果往往與現場實測獲得的結果差異較大，而實測涉及的工作量較大，花費較高。近年來，很多學者提出將統計分析理論與數據挖掘方法運用到導水裂隙帶發育高度預測中，如胡小娟等以綜采導水裂隙帶發育高度實測數據為基礎，采用多元回歸分析，得到了綜采條件下導水裂隙帶發育高度與其影響因素間的非線性統計關系式；李波對收集的實測數據進行因果模糊聚類分類，建立了模糊預測模型對導水裂隙帶發育高度進行了研究；李振華、謝曉峰等通過分析影響導高的多指標因素并采用BP神經網絡方法對導水裂隙帶發育高度進行了預測；孫云普等應用支持向量機(Support Vector Machine，SVM)建立導水裂隙帶高度預計模型預計導水裂隙帶高度。這些新方法的應用也均取得了一些重要的研究成果，然而這些預測針對較薄煤層，對于巨厚煤層的導水裂隙帶高度研究很少，缺少一種高效、實用、準確和經濟的巨厚煤層的導水裂隙帶高度預測方法。

發明內容

本發明的目的在于提供一種巨厚煤層分層綜放開采導水裂隙帶高度預測方法，以解決上述背景技術中提出的問題。

為實現上述目的，本發明提供如下技術方案：

一種巨厚煤層分層綜放開采導水裂隙帶高度預測方法，包含以下步驟：

步驟1、收集預測工作面地質資料，詳細掌握工作面采煤方法、覆巖地質條件、工作面參數；

步驟2、收集預測區周邊巨厚煤層煤礦開采工作面采高、采深、工作面斜長、硬巖巖性比例系數、采空區厚度、頂板的單軸抗壓強度、煤層硬度和距主關鍵層距離等影響巨厚煤層導水裂隙帶高度的影響因素；

步驟3、運用灰色關聯分析(GRA)法確定巨厚煤層導水裂隙帶高度的主要影響因素；

步驟4、統計巨厚煤層導水裂隙帶數據。調研和收集預測區周邊巨厚煤層導水裂隙帶實測或模擬數據；

步驟5、首先選出母因素和子因素，通過計算灰色關聯度來對比子因素對于母因素的貢獻程度，將導水裂隙高度作為母因素，將關聯度較大的因素作為子因素；

步驟6、建立最小二乘支持向量機的礦井導水裂隙帶高度預測函數；

步驟7、根據預測函數進行子因素訓練驗證，并與實測值對比，驗證模型準確性。如模型準確度高，正式確立預測模型，如果模型準確度較低，達不到預測精度，繼續回到步驟3，重新確定影響因素；

步驟8、正式確立預測模型，進行礦井導水裂隙帶高度預測，得到礦井導水裂隙帶高度預測值。

作為本發明的進一步技術方案：所述步驟3的具體步驟如下；