为更好把握国家自然科学基金委员会未来对矿山开采沉陷类项目优先资助领域,更加有力地服务于矿山安全绿色高效开采,从国家自然科学基金委员会对矿山开采沉陷类项目总体资助情况、项目类别、依托单位分布情况、项目资助主要领域等方面,分析了1997—2016年间矿山开采沉陷类基金项目资助现状,提出在今后5~15 a内,应紧紧围绕矿山绿色开采的战略目标,重点资助开采沉陷类主要研究方向和优先发展领域,阐明了相关保障措施与建议,以期为开采沉陷科研工作者提供参考。

针对开采沉陷计算参数反演方法存在早熟收敛现象、容易陷入局部最优解的问题,提出将蚁群算法运用于开采沉陷计算参数反演:首先对反演参数的搜索空间进行离散,将参数反演问题转化为组合优化问题,然后建立了基于最大-最小蚁群算法的概率积分法计算参数反演流程。应用实例表明,蚁群算法对观测站测点缺失具有较强的抗干扰能力,较最小二乘法和模矢法有较好的拟合效果。

在分析各类岩体力学参数确定方法基础上,以安家岭井工一矿开采沉陷为背景,提出了一套确定岩体力学参数的综合方法。该方法中土层数值模拟采用Mohr-Coulomb屈服准则,参数通过经验值及工程类比方法综合确定;岩层数值模拟采用Hoek-Brown屈服准则,参数初始值在实验室力学测试结果基础上,结合GSI地质强度指标估算法确定,再设计正交试验,利用数值模拟对参数进行反演,确定一套优选值。最后将优选参数用于反演区数值计算,分析开采后围岩移动规律,检验此方法确定参数的科学性及可靠性。

针对数值模拟研究开采沉陷现象时结果数据处理过程复杂且繁琐的问题,根据下沉、倾斜、曲率、水平移动及水平变形的计算公式,利用FISH语言编程,实现了将FLAC3D数值模拟结果直接转化为开采沉陷研究中所需指标数据输出的目的。通过实例应用,验证了该数据处理方法的可靠性。研究成果适用于海量开采沉陷模拟数据的处理,为从力学本质上深入研究开采沉陷现象提供了便利,也为其他研究领域模拟数据的提取提供了参考。

通过GPS RTK(移动全球定位系统)在皖北煤电集团祁东煤矿开采沉陷观测的实际应用,提出了RTK技术进行开采沉陷观测的定位模式,分析了误差来源及其消除方法,并通过与常规测量方法的比较,说明移动GPS进行开采沉陷观测的可靠性,具有一定的推广价值。

建立山区地表移动观测站进行实地定期监测,获取现场数据资料是研究山区地表在开采影响下移动变形规律最直接、最可靠的方法。在介绍GPS-RTK技术基本原理的基础上,结合GPS-RTK技术的优势以及山区地表受开采影响的监测要求,讨论了GPS-RTK技术在山区地表开采沉陷监测中的可行性。以某山区煤矿的地表移动监测站为例,通过GPS-RTK技术测量结果和静态GPS测量结果的对比研究,进一步证明了GPS-RTK技术用于山区地表开采沉陷监测是完全可行的。

随着"十二五"规划目标的实现,从能源贡献、研究贡献等方面,对矿业工程"十二五"发展现状进行了总结。根据"十三五"规划制定的新要求与目标,分析了以矿井建设、矿山压力与开采沉陷为代表的矿业工程各领域发展规律、发展态势、发展目标及实现途径,讨论了矿业工程面临的关键问题及未来优先发展领域的研究方向。同时,从硬件措施、人才队伍建设、相关政策措施保障等方面提出了实现"十三五"矿业工程发展战略的保障措施。相信在相关政策的保障下,矿业工程定能够取得更长远的发展,矿业工程领域从业人员定能够取得更辉煌的成就。

为准确预计煤矿回采工作面的开采沉陷值,合理布置采区,减小由地下煤炭开采引起的地表移动破坏,对基于MapInfo的MSDFVS(矿区地表变形预测预计与可视化系统)在预计原理、预计模型编程、算法方面做了详细介绍。通过实例验证了该系统的正确性及合理性,结果表明,该系统不仅实现了单个工作面、多个工作面的静态和动态沉陷预计,还实现了预计结果的二维、三维以及动态可视化,其预计结果更是在地表沉陷预测及控制、"三下"采煤等方面具有一定的指导意义。

地表移动变形观测数据处理程序(SODP) (Version 4.0.0-开采变形预计模块)

根据某矿区工作面的地质采矿条件、经验参数值和地表移动观测站实测资料,基于Matlab运用曲线拟合法,采用概率积分函数模型编程,求出在该工作面地质采矿条件下的地表移动变形预计参数,并利用所求参数,通过Matlab编程实现了工作面走向和倾向方向的下沉值和水平移动值的自动生产及其二维可视化,实测值和预计值的拟合残差及其中误差的自动解算,进而实现了采区地表任意点下沉值和水平移动值的自动计算及其三维可视化。