巨厚煤层分层开采覆岩导水裂隙带高度演化及其预测研究
孟海伦1
程香港2
乔伟2
1.山东能源集团建工集团有限公司,山东济宁 2735002.中国矿业大学资源与地球科学学院,江苏徐州 221116
摘要：目前导水裂隙带发育高度的研究大多针对的是单一煤层开采导水裂隙带高度,而对于巨厚煤层开采覆岩导水裂隙带发育高度预测研究较少.基于新疆侏罗系煤田巨厚煤层地质条件,选取新疆准南煤田硫磺沟煤矿(9-15)08典型工作面参数,通过数值模拟和分形几何理论分析,定量评价巨厚煤层在综放分层开采条件下覆岩裂隙场的发育特征和演化规律,并构建了基于粒子群优化支持向量机回归(PSO-SVR)的巨厚煤层分层开采导水裂隙带高度预测模型.研究结果表明:①巨厚煤层分层开采时,老顶范围内坚硬岩层和亚关键层呈铰接结构,整体上覆岩变形破坏呈拱式结构.②受采动影响,顶板覆岩破断垮落,横向裂隙不断发育生成,且垂向裂隙向上发育,导水裂隙带持续上升,分形维数快速上升.而随着工作面的持续推进,上覆岩层裂隙中横向裂隙被上覆岩层压实,裂隙开度降低,分形维数逐渐降低.③分层开采时裂隙分形维数总体呈现为升维、降维、稳定和波动4个阶段.④选用平均绝对误差(MAE)、平均偏差(MBE)和相关指数R2等指标对PSO-SVR模型进行了评估,其相关指数R2＞0.90,MAE＜6.5 m,-0.5 m＜MBE＜0.5 m,表明建立的PSO-SVR模型能够用于分层综放开采导水裂隙带高度预测.⑤将9-15(08)工作面数据代入PSO-SVR模型中,预测值与实测值绝对误差为12.52 m,相对误差为4.86％,表明PSO-SVR能够有效、准确地进行巨厚煤层开采导水裂隙带高度预测.
关键词：巨厚煤层导水裂隙带高度分层开采分形维数覆岩裂隙演化粒子群优化支持向量机回归
分类号：TD745(矿山安全与劳动保护)
资助基金：国家自然科学基金(42472334)国家科技重大专项(2024ZD1004208)
论文发表日期：2024-12-10
在线出版日期：2025-08-15（本平台首次上网日期，不代表文献的发表时间）
页数：9( 67-75 )
英文信息