陜北空洞型采空區(qū)穩(wěn)定性評價——以討老烏素煤礦采空區(qū)為例.pdf

1、陜北富集礦產(chǎn)資源，因發(fā)展的需求礦產(chǎn)資源被采出后會遺留下大量的采空區(qū)。其中以采空部位為空洞體形態(tài)的采空區(qū)最具有不穩(wěn)定性及危險性。由空洞型采空區(qū)引發(fā)的一系列災(zāi)害具有突發(fā)性、范圍大及危害嚴(yán)重等特征。因此，準(zhǔn)確評價空洞型采空區(qū)穩(wěn)定性具有很強(qiáng)的防災(zāi)減災(zāi)意義。本文以討老烏素煤礦采空區(qū)為例，在分析其采礦及其地質(zhì)背景的基礎(chǔ)上，總結(jié)其為空洞型采空區(qū)的特點(diǎn)。歸納采空區(qū)圍巖移動形式及采空區(qū)地表移動破壞形式，并分析其各自特征，結(jié)合巖石的瞬時強(qiáng)度理論及長期強(qiáng)度理

2、論，得出了采空區(qū)圍巖變形破壞的一般機(jī)理。通過分析采空區(qū)圍巖變形破壞機(jī)理，還原采空區(qū)圍巖失穩(wěn)的過程，并對比洞室穩(wěn)定性優(yōu)劣理論，歸納得出采空區(qū)失穩(wěn)的五類影響因素為：地質(zhì)因素、環(huán)境因素、水文因素，采空區(qū)幾何參數(shù)及時間因素。引入非線性的BP 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)理論，應(yīng)用該理論的非線性映射優(yōu)勢構(gòu)建適宜于空洞型采空區(qū)穩(wěn)定性評價的三層BP 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型。通過選擇對于空洞型采空區(qū)影響較為重要的因素作為BP 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的輸入神經(jīng)元，以所需評價結(jié)果為輸出神經(jīng)元。再按照

3、黃金分割法與經(jīng)驗(yàn)法進(jìn)行試算得出中間神經(jīng)元個數(shù)。最終確定的BP 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型結(jié)構(gòu)為11——22——4。將收集的空洞型采空區(qū)樣例數(shù)據(jù)對模型進(jìn)行訓(xùn)練和修正，得出了高精度的辨識模型。將辨識模型運(yùn)用于討老烏素煤礦采空區(qū)進(jìn)行評價后，取得了“不穩(wěn)定”的評價結(jié)果。運(yùn)用有限差分軟件FLAC3D，對討老烏素煤礦采空區(qū)頂?shù)装寮懊褐M(jìn)行建模，模擬采空區(qū)頂?shù)装寮懊褐诔跏紤?yīng)力場下被開挖掉煤層后及采空區(qū)未經(jīng)治理的情況下加載路基后各自的位移、應(yīng)力及塑性發(fā)展變化。依照