李晓斌李全生韩鹏华许旭辉皇甫龙
中国矿业大学(北京)能源与矿业学院煤炭开采水资源保护与利用国家重点实验室国家能源投资集团有限责任公司北京低碳清洁能源研究院
从工作面、覆岩与地表3个角度出发,明晰高强度采动损伤程度,进一步研发采动损伤控制技术用于解决西部矿区地表损伤严重和生态环境脆弱等问题,促进煤炭高效开采与环境保护协调发展。基于此,选取工作面开采参数、覆岩硬度系数与地表松散层厚度等9个评价指标,建立主成分分析(PCA)-距离判别分析(DDA)数学评价模型,并在上湾煤矿12401工作面得到应用。结果表明:高强度采动损伤分为Ⅰ型、Ⅱ型、Ⅲ型、Ⅳ型4个类别,分别对应极高、高、中、低4个损伤程度;PCA-DDA模型具有很高的可靠性,误判率不超过5%;该工作面地表采动损伤程度较高,综合采用大工作面快速推进法、覆岩局部注浆加固法与裂缝分区治理法,实现了源头减损(工作面)、传导过程(覆岩)、末端治理(地表)的开采全周期采动损伤控制。
高强度采动损伤主成分分析距离判别分析控制技术
1 神东矿区开采强度特征
2 主成分分析法与距离判别分析法原理
2.1 主成分分析法
2.1.1 相关系数矩阵
2.1.2 特征值和特征向量
2.1.3 主成分贡献率和累计贡献率
2.1.4 主成分因子载荷矩阵与主成分得分
2.2 距离判别分析法
3 高强度开采损伤评价指标
3.1 松散层厚度与地表下沉系数的关系
3.2 覆岩硬度系数与地表下沉系数的关系
4 数学评价模型的建立
4.1 Pearson相关系数矩阵的确定
4.2 主成分因子分析
4.3 数学模型验证
5 现场应用
5.1 工程背景
5.2 高强度采动损伤控制
5.2.1 大工作面快速推进法
5.2.2 覆岩局部注浆加固法
5.2.3 地裂缝分区治理法
6 结论
主办单位:煤炭科学研究总院有限公司 中国煤炭学会学术期刊工作委员会