模矢法在求取地表移动预计参数中的应用.pdf

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1、2013年第38卷第2期能源技术与管理Vo1．38No．2EnergyTechnologyandManagement15doi：10．3969／j．issn．1672—9943．2013．02．006模矢法在求取地表移动预计参数中的应用胡奎(皖北煤电集团，安徽宿州234011)[摘要]地表沉陷预计误差的主要来源为模型的偏差和预计参数的不确定性，获得准确的预计参数可以提高地表沉陷预测的精度。模矢法是求解非线性规划中无约束最优化问题的一种直接方法，对解决高度非线性化目标函数最优解问题非常有效。利用MATLAB平台，编写了基于模矢法的概率积分法求参程序。以皖北某矿井1013工作面地表移

2、动观测站的实测数据为例，求取了地表移动预计参数，通过与传统的线性最小二乘法比较，表明模矢法求参是一种适应能力强且有效的求参方法。[关键词]MATLAB；线性最小二乘法；模矢法；概率积分法；预计参数[中图分类号]TD325+．2[文献标识码]B[文章编号]1672．9943(2013)02015_03标，m；D。为工作面走向长度，m；日为走向主断面0引言平均采深，m；tg／3为走向主要影响角正切值；5、Js多年来，众多国内外学者对开采沉陷预计做分别为左、右边界拐点偏移距，m；D为工作面倾向了大量的研究，并提出了各种理论和方法。其中概长度，m；H、H：分别为下山、上山方向采煤深度，率

3、积分法因其较高的预计精度和方便计算，被广m；t、tee3：分别为下山、上山方向主要影响角正泛运用。概率积分法是将矿山岩层移动作为一种切值；S、S分别为下山、上山边界拐点偏移距，m。服从统计规律的现象来讨论的。因此，这种方法是地表移动观测站任何一个测点的下沉值可以以随机介质理论为基础的一种预计方法⋯。表达成测站点的平面坐标和概率积分法预计参数文章以MATLAB为设计基础，以概率积分法g、t、S3、S4、t1、tgl32、S1．S2、0的函数，如下式：作为求参的数学模型，编写了模矢法求参程序，力；)=求拟合出准确的预计参数。f(Xk；q、t、S3、S4、tg81、t2、S、Js2、0

4、)(2)在求取预计水平移动参数时，则用到任意点1概率积分法预计模型任意方向的地表水平移动公式：u(x，y，)=()C0s+(y)Csin(3)地表任意点概率积分法求地表下沉的基本数其中：学模型：()一()‘＼(，y)。。()‘。()(1)、U(x)=6Wo1-eJ其中：Wo=m‘g‘cosc一学)1十=孚[e一ctgO·Cyl，1一。()、／7r』J。Hed一0r一Y2厂=孚[』eu一n式中，为轴正方向逆时针旋转到观测线2f(y--(D。一S2)‘)的角度，(。)；6为地表水平移动系数。√oH22模矢法求取沉陷预计参数式中，g为下沉系数；m为煤层的厚度，m；ot为煤层倾角，(。)

5、；、Y分别为地表某点的横、纵坐2．1模矢法的基本原理16胡奎模矢法在求取地表移动预计参数中的应用2013年4月Feb．，2013模矢搜索法是一种求解无约束极值问题的解层采厚、煤层倾角、平均采深、走向长度、下山采法。这种方法的每一次迭代都是交替进行轴向移深、倾向长度和上山采深。动和模矢移动。轴向移动的目的是探测下降的有函数fun2以式(3)为依据，作为模矢法的目利方向，模矢移动的目的则是沿着有利方向加速标函数求取参数水平移动系数，调用格式为：移动_2]。此种算法具有易于编制计算机程序、追寻ObjV=fun2(variable，X，Y，U，m，a／，H，D3，H1，Dl，H2，谷线(

6、脊线)加速移向最优点的性质，易于利用任6，g，tg，tgl，tg2，Js3，s4，1，Js2，st)意形状工作面或动态情况下测得数据求取参数等式中，函数返回变量objV是水平移动实测优点3l。值与计算值差的平方和；输人参数是测站点水2．2沉陷预计参数的求取平移动值；bt是轴正方向逆时针旋转与观测线2．2．1求取沉陷预计参数的算法流程之间的夹角；s￡是影响传播角。算法具体实现流程如图1所示。鉴于篇幅有限，沉陷预计参数的编程代码计算过程省略。l竺三兰兰}__————塑竺J3实例验证、I⋯，⋯⋯II贝。爹。姒Il为了比较传统的线性最小二乘法与模矢法求参效果，文章以文献[41中所采用的皖

7、北某矿井的目标函数funl=目标函数fun2=1013工作面实测数据为算例，该工作面的煤层采min(∑(()())))21min(∑()一(()、y()))1厚3．1In，煤层平均倾角10。，倾向斜长150m，走向＼i=1／、i=1／长575ITI，平均采深388m，下山采深415m，上山采深361m，X轴正方向逆时针旋转到斜向观测线的角度为43．6。。上部松散层厚度为270m左右，工tl、t2、、s2、lIL————作面老顶为泥岩、粉细岩层，岩性和厚度变化大。覆否／岩岩性类型为