遗传规划在开采沉陷预计中应用研究
基于ArcGIS的煤矿开采沉陷预测与可视化分析
基于ArcGIS的煤矿开采沉陷预测与可视化分析石秀伟;李晶;赵换新;王凤娇;张瑞娅【摘要】以山东平原矿区某新开发矿区为研究对象,应用基于概率积分法的MSPS 软件对其首采区的开采沉陷情况进行了模拟开采预测；利用ArcGIS强大的空间分析和图形显示功能对预测结果进行了可视化分析和三维立体显示；将预测结果与实际沉陷情况进行了对比,结果表明:预测结果真实地反映了开采沉陷对周围环境的影响范围及影响程度,可为该新开发矿区的采煤塌陷的提前治理及压煤村庄的搬迁选址提供真实、科学的依据.%The mining subsidence at first mining district of a coal mine at Shandong plain mining area was forecast by the Mining Subsidence Forecasting System software based on the probability integral method. The prediction results were analyzed by the 3D model of ArcGIS,which reflected the situation of mining subsidence in the form of Three-dimensional graphics. Compared with the actual situation,the accuracy of the forecast result is verified. It reduces the losses caused by mining subsidence and provides an intuitive and effective basis for controlling mining subsidence.【期刊名称】《金属矿山》【年(卷),期】2012(000)009【总页数】5页(P103-106,166)【关键词】开采沉陷;ArcGIS;概率积分法;可视化分析【作者】石秀伟;李晶;赵换新;王凤娇;张瑞娅【作者单位】中国矿业大学(北京)地球科学与测绘工程学院;中国矿业大学(北京)地球科学与测绘工程学院;中国矿业大学(北京)地球科学与测绘工程学院;中国矿业大学(北京)地球科学与测绘工程学院;中国矿业大学(北京)地球科学与测绘工程学院【正文语种】中文开采沉陷是一个在时间和空间上都非常复杂的过程。
高邮凹陷阜宁组沉积体系研究的开题报告
高邮凹陷阜宁组沉积体系研究的开题报告一、选题的背景和意义高邮凹陷位于扬子地区中部，是一个两翼高，中部低的凹陷。
阜宁组位于下古生界，是高邮凹陷区域的重要地层。
研究阜宁组沉积体系，对了解该地区构造演化和油气勘探有着重要的指导意义。
因此，该研究具有重要的科学和应用价值。
二、研究内容和方法（1）研究对象：高邮凹陷阜宁组。
（2）研究内容：通过野外调查、岩心分析、地震资料解释等多种方法，研究阜宁组沉积体系的发育情况、沉积环境和沉积特征，并探讨其形成机制和演化历史。
（3）研究方法：a.野外调查：对高邮凹陷阜宁组各个地点进行野外调查，并记录观察点位的地质信息和构造特征。
b.岩心分析：通过对阜宁组岩心的采集和室内分析，研究岩性、结构、组合和特征。
c.地震资料解释：利用高邮凹陷地区的测井、地震等资料，绘制地层剖面，进行地震资料解释，探究阜宁组沉积体系的地质构造特征和沉积环境等。
三、预期研究结果通过对高邮凹陷阜宁组的研究，预计可以得出以下几个方面的结论：（1）阜宁组沉积体系在高邮凹陷的发育情况和沉积特征；（2）阜宁组沉积环境和沉积作用；（3）阜宁组沉积体系的演化历史和油气勘探前景。
四、研究的进展和计划目前，通过野外调查和岩心分析，已经初步了解了高邮凹陷阜宁组的岩性、组合和特征等信息。
在接下来的研究中，将重点进行地震资料解释和模拟实验研究，以探究该地区的沉积体系演化和形成机制，并进一步研究其油气勘探前景。
五、存在的问题和解决办法目前该研究中存在的问题包括：（1）数据采集不够全面，需要进一步拓展研究范围；（2）研究方法有待完善，需要针对研究对象优化研究方法；（3）单独从阜宁组探讨油气勘探前景具有一定局限性，需要结合地区构造演化和其他地层进行综合研究。
针对上述问题，我们将采取以下措施解决：（1）加强数据采集，提高数据的可靠性和全面性；（2）不断优化研究方法，探索适合该研究对象的多种研究方法，并采用多种方法相结合的方式进行研究；（3）结合地区的构造演化和其他地层资料，深入研究该地区的油气勘探前景。
高邮凹陷阜宁组储层特征研究的开题报告
高邮凹陷阜宁组储层特征研究的开题报告
1. 研究背景
高邮凹陷位于扬子地台中部，是一个复杂的构造地区。
阜宁组是该区域晚中生代的主要储层之一，储层厚度大、空间分布复杂，研究其特征和成因对于深入理解该区域的构造演化和油气成藏机理具有重要意义。
2. 研究目的
本研究旨在通过对高邮凹陷阜宁组储层的特征进行研究，探讨其岩性、物性、构造特征、油气分布及成藏机制，为该区域油气勘探开发提供科学依据。
3. 研究内容
(1) 进行文献综述，了解阜宁组储层在该区域的地质背景、沉积环境等方面的基本情况。
(2) 通过野外地质调查、岩石薄片鉴定、物性测试等方法，对阜宁组的岩性、物性特征进行描述和分析。
(3) 利用地震资料，对阜宁组的构造特征进行解释和分析。
(4) 通过资料分析和数值模拟，研究阜宁组油气分布及成因。
(5) 结合以上内容，提出阜宁组储层的成藏机制。
4. 研究方法
(1) 文献综述法，收集相关文献资料，了解阜宁组储层在该区域的基本情况。
(2) 野外地质调查法，利用地质实验、露头检查等方法对阜宁组的岩性、构造等特征进行野外地质调查。
(3) 数值模拟法，通过数值模拟的方法，模拟阜宁组储层油气分布及成因。
5. 预期结果
本研究将对高邮凹陷阜宁组储层的岩性、物性、构造特征、油气分布及成藏机制进行深入研究，预计能够获得以下研究成果：
(1) 描述和分析阜宁组储层的岩性、物性特征。
(2) 解释和分析阜宁组储层的构造特征。
(3) 研究阜宁组油气分布及成因，并提出成藏机制。
(4) 对该区域油气勘探开发提供科学依据。
遗传最优化算法在砂砾岩储层测井评价中的应用
ＧＡ－ Ｏｐｔｍ ａ ｇ Ｉ ｔ ｒ ｅａｔｏ ｉ ｌＬｏ ｎ ｅ ｐｒ ｔ ｉ ｎ Ａｐｐ ｉｄ ｎ ｕ ｅ ｔ ｓ ｒ ｏ ｒ Ｅｖ ｌ ａ ｉ ｎ ｌｅ ｉ Ｇｌ ｔ ｎｉｅＲｅ ｅ ｖ ｉ ａ ｕ ｔｏ
第 ３ ６卷
第 ４期
韩雪 ， ： 等 遗传最 优化算法 在砂砾岩储层测井评价 中的应用
将 自适 应混 沌粒 子 群算 法 引人 最 优 化 算 法 中 ， 油 在 水两 相 流动 分析 中 的应 用 取 得 了较 好 的 效 果 ， 到 得
未知 参 数 向量 的分 量 一般 为孔 隙度 、 水 饱 和 含
０
引 口
非 常规 油气 资源 主要 是指油 页 岩 、 油砂 矿 、 煤层
数学 方法 和概 率统 计 理 论 应 用 于测 井 资 料 解 释 ， 为
综 合应 用所 有 测 井 资 料评 价 复 杂 储 层 开 辟 了 新 途
径 。在 寻优 过程 中传统 的优 化方 法是 基于 精确 数学 方法 ， 对数据 的确 定性 和准 确性 有严格 的要 求 ， 且注
ｏ ｔ ａ ｏ ｎ ｅ ｐ ｅ ａ ｉｎ ｔ ｅ ｈ ｅ ｅ ｖ ｉ ｐ ｒ ｍ ｅ ｅ ｓ ｕ ｈ ａ ｏ ｏ ｉ ｎ ａ ｕ ａ ｉ ｎ，ｆ ａ ｌ ｐ ｉ ｌｌ ｇ ｉ ｔ ｒ ｒ ｔ ｔ ｏ ｇ ｔｔ ｅ ｒ ｓ ｒ ｏ ｒ ａ ａ ｔ ｒ ，ｓ ｃ ｓｐ ｒ ｓ ｔ ａ ｄ ｓ ｔ ｒ ｔｏ ｍ ｏ ｙ ｉ ｌ ｎ ｙ ｔ ｅ ｍ ｅ ｈ ｄ ｉ ｐ ｌ ｄ ｉ ｏ ｇ ｉ ｏ ｂ ｓｎ ａ ｄ ａ ｈ ｅ ｅ ｈ ｅ ｉｅ ｅ ｕ ｔ ｈ ｔ ｏ ｓ ａ ｐ ｉ ｎ Ｓ ｎ ｌ ａ ｉ ｎ ｃ ｉ ｖ ｓ ｔ ｅ ｄ ｓｒ ｄ ｒ ｓ ｌ． ｅ ａ Ｋｅ ｒ ｓ ｌ ｇ ｉ ｔ ｒ ｒ ｔ ｔｏ ｙ ｗｏ ｄ ： ｏ ｅ ｐ ｅ ａ ｉ ｎ，ｇ ｕ ｅ ｉｅｒ ｓ ｒ ｏ ｒ ｐ ｉ ａ ｏ ｔ ｒ ｒ ｔ ｔｏ ｎ ｌ ｔ ｎ ｔ ｅ ｅ ｖ ｉ ，ｏ ｔ ｍ ｌ ｇ ｉ ｅ ｐ ｅ ａ ｉ ｎ，ｇ ｎ ｔ ｌ ｏ ｉ ｍ ， ｌ ｎ ｅ ｅ ｉ ａｇ ｒｔ ｃ ｈ ｍ ｕ ｔ ｃ ｍ ｐ ｎ ｎ ｏ ｅ ｌｉ ｏ ｏ ｅ ｔｍ ｄ ｌ —
采煤沉陷影响范围确定的研究
采煤沉陷影响范围确定的研究王芳【摘要】指出采煤沉陷影响范围的确定是矿区可持续发展的一项重大课题,以山西省A村庄为例,对煤矿采空边界进行了确定,并对采煤影响带的高度及宽度进行了计算,从而较全面、准确地确定了采煤沉陷的影响范围.【期刊名称】《山西建筑》【年(卷),期】2013(039)001【总页数】3页(P63-65)【关键词】采煤沉陷;采动影响高度;采动影响宽度【作者】王芳【作者单位】山西省地质工程勘察院,山西太原030024【正文语种】中文【中图分类】TU4341 概述在我国的一次能源结构中，煤炭是我国的基础能源和原料，并在国民经济中具有重要的战略地位。
改革开放以来，煤炭工业取得了巨大的发展，对国民经济的增长及社会发展发挥了重要作用。
但是在煤炭工业发展过程中还存在地面沉陷等地质灾害问题，并且随着煤炭需求总量不断增加，沉陷问题还将进一步加大，采煤沉陷引起的地质灾害也越来越多的影响到矿区广大居民的生产及生活，影响了社会的和谐稳定。
据统计，我国每采万吨煤沉陷面积为4亩～5亩，在最近的50年中，采煤沉陷的土地面积约为950万亩，直接影响了当地居民的生产生活，矿区的生态环境形势也十分严峻。
目前，我国国民经济正处在快速、持续、稳定的发展阶段，对煤炭资源的需求将持续快速增长，加强煤炭矿山环境的保护刻不容缓。
为此，通过各种综合技术措施，最大限度地开采煤炭资源，同时使地表损害控制在允许范围内，探讨科学、合理的方法，确定开采影响范围则十分必要。
2 采煤沉陷影响范围的定界标准简单地说，采煤沉陷地就是开采沉陷破坏的土地。
我国各地对采煤沉陷地的认同因地表附着物的不同而存在差异，对采煤沉陷地的恢复治理也因采煤沉陷破坏土地分类的不同，采用不同的标准。
各地定界采煤沉陷地标准的实质主要是对土地的破坏程度，如是否影响耕作，影响地面建筑物及具体破坏情况等。
在《建筑物、水体、铁路以及主要井巷煤柱留设与压煤开采规程》第十六条中明确规定:确定建筑物保护煤柱的允许地表变形值采用下列数值:倾斜i= ±3 mm/m、曲率k= ±0．2×10－3、水平变形ε=±2 mm/m，要求按地表变形标准确定沉陷损害边界。
029煤矿开采2014年第1期-29-开采沉陷预测的标准化
孔为沿迎头右偏 81° 角方位布置钻孔。3 个钻孔长
（ 3） 实际钻探情况与探测结果一致，表明了
余变形预测参数的调整是依据开采方法、开采时
t 间、残余空间等分析确定。动态变形依据时间函数 网 e 确定。
刊 j.n 标准对地表移动计算进行了原则性的规定，包
括计算原则、符号取值原则、数据取位原则和盆地
a 边界确定原则。在计算原则中，明确了地表移动与 期 c 变形计算可采用叠加计算原理； 计算块段可按实际 a 开采工作面划分，也可将邻近的工作面进行合并， 炭 in 对于倾角、采厚变化较大的工作面应分割划分； 提
从而避免了由于对开采沉陷理解的不同而产生的混
淆。
（ 3） 明确了条带开采移动变形、充填开采沉
陷和残余变形均可采用概率积分法进行计算，并给
出了条带开采下沉系数的计算公式 （ 公式 1 和公
式 2） 和残余变形下沉系数计算公式 （ 公式 3） 。
q条
/q
=
4. 52M －0. 78 ·ρ2. 13 ·（
［摘 要］ 煤矿开采沉陷预测不仅应用于 “三下” 采煤设计和地面建 （ 构） 筑物的保护，同时
对环境的保护与治理、采空区的利用与建设、土地复垦的规划与设计均有重要的指导与借鉴意义。为
规范开采沉陷的预测，在 《建筑物、水体、铁路及主要井巷煤柱留设与压煤开采规程》 的基础上，结
合近几年开采沉陷研究成果及计算技术的发展编制完成 《煤矿开采沉陷预测方法》 标准，对标准中涉
出了对已有实测资料的矿区，应首先参考本区的预
煤 h 测参数，无实测资料的矿区，可参考类似地质采矿 国 .c 条件矿区的预测参数，依据预计区的地质采矿条件 中 w 确定。对于符号取值遵循了 《规程》 的相关规定。
浅谈淮北市采煤沉陷区生态地质问题研究
浅谈淮北市采煤沉陷区生态地质问题研究作者：***来源：《西部资源》2024年第02期［关键词］采煤沉陷区；积水区；地质环境；生态地质问题淮北市是中国煤炭建设重点城市，1955年，地质勘探部门开始对淮北煤田进行普查。
1958 年5 月5日，淮北煤矿筹备处正式成立，从而拉开了大规模开发淮北煤田的序幕。
随着煤矿资源开采，压占毁损土地资源，同时对地形地貌景观造成程度不同的破坏。
煤矿地下开采引发的采空塌陷，使大片肥沃平坦的土地沦为坑洼不平的荒滩、水塘等[1]。
截至2022年底，淮北市采煤沉陷区面积279.54 km2。
通过对现有采煤沉陷区资料分析研究，以往仅对采煤沉陷区范围及损毁情况进行了统计，未对采煤沉陷区所引起的生态地质问题进行系统研究，本次基于土地利用植被覆盖类型的多期遥感解译结果，着重分析沉陷生态地质问题演化规律，构建淮北市采煤沉陷区生态地质分区评价体系。
以定性方法为主，开展区域生态地质分区评价，指出每个分区生态地质特征、存在主要问题和区域国土空间利用与生态保护修复建议。
为深化资源枯竭城市和采煤沉陷区综合治理试点建设，加大凤栖湖、朔西湖生态环境修复力度，提升绿金湖、碳谷湖、乾隆湖、化家湖治理品质，打造“中心湖带”新风貌。
加快推进绿色矿山和绿色矿业发展示范区建设，促进矿地和谐提供基础依据。
1 淮北市采煤沉陷区概况淮北市是中国煤炭建设重点城市，自1958年开始进行大规模的矿区建设。
淮北市共有煤矿47个，截至目前正在生产矿山有15个（杜集区2个，濉溪县13个）；其余的煤矿或受产能枯竭，或响应国家去产能政策号召，均已关闭，采煤矿山生产情况详见表1及淮北采煤沉陷区及矿权位置详见图1[2-4]。
采煤沉陷区总面积279.54 km2，其中耕地面积121.19 km2，林地面积10.37 km2，草地面积4.15 km2，其它地类面积143.83 km2；已治理面积138.55 km2，已修复耕地面积47.67 km2。
基于概率积分法的某煤矿地表塌陷区范围预测
基于概率积分法的某煤矿地表塌陷区范围预测
卢继鹰;田亚坤;刘永;周薛淼
【期刊名称】《现代矿业》
【年(卷),期】2016(000)005
【摘要】为了科学合理地预测地表沉陷范围，结合矿山开采沉陷理论，应用概率积分法，以某煤矿周围的实测数据为例，建立基本数学预测模型，对该矿山塌陷区范围进行预测。
将预测结果与实测结果进行对比分析，预测结果基本覆盖全部实测结果，并有一定的安全冗余，故概率预测法能在一定程度上满足沉陷区预测要求，为塌陷区预测提供科学依据，对塌陷区灾害防治具有重要意义。
【总页数】4页(P167-169,172)
【作者】卢继鹰;田亚坤;刘永;周薛淼
【作者单位】南华大学核资源工程学院;南华大学核资源工程学院;南华大学研究生处;南华大学核资源工程学院
【正文语种】中文
【相关文献】
1.概率积分法在下花园玉带山煤矿老采空区地表变形预测中的应用 [J], 宫凤梧;王宏伟
2.以导水裂隙法预测煤矿地表塌陷区范围——以贵州安顺某煤矿为例 [J], 周呈艳;肖鸿
3.使用概率积分法预测三元煤矿开采地表下沉深度的可行性分析 [J], 陈辰
4.基于空间分析的概率积分法在预测多煤层采空区塌陷中的应用——以青海塔妥煤
矿为例 [J], 张正兴;赵爱军;李威;李小林;孙莹;彭亮
5.基于概率积分法的横河煤矿巨厚松散层下开采沉陷预测分析 [J], 王永辉;倪岳晖;周建伟;温冰;陈洪年
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遗传规划在开采沉陷预计中的应用研究
摘要：提出一种基于遗传规划的开采沉陷预测新方法，利用开采沉陷数据，建立开采沉陷量与其影响因素之间的非线性关系，经过实测数据检验，结果表明该方法是可行的。
关键词：遗传规划；遗传算法；开采沉陷
中图分类号：tp18
矿山开采沉陷引起的地表移动和变形造成一系列灾难性的后果，给国家和人民的生命财产带来了重大的损失，因此对沉陷区进行预计和评价显得尤为重要。
本文利用开采沉陷资料，借助遗传规划理论，建立开采沉陷量与各影响因素之间的非线性关系，并用有关实测数据对所建关系模型进行检验，结果表明，在预测误差范围内，利用遗传规划进行开采沉陷预计的方法是可行性的。
1 遗传规划的基本思想
遗传规划依据达尔文的“优胜劣汰，适者生存”原则，仿效生物界中进化和遗传的过程，从给定的问题环境中随机生成初始群体，通过复制、交换及突变等遗传操作，产生下一代群体，如此逐步迭代逼近问题的最优解。
2 遗传规划的算法步骤
2.1 确定个体（染色体）结构
遗传规划中的个体用广义的层状计算机程序结构表达，它由函数集（操作符）f和终止符集（变量或常量）t组成。
遗传规划的个体（染色体）将随机地从f∪t中选取元素组成。
2.2 生成初始群体
初始群体中每个个体的产生采用随机方法。
初始群体的规模，会影响到遗传规划的执行效率以及最终结果，可以根据实际问题的复杂程度来确定。
2.3 计算个体适应度
适应度是反映个体优劣的主要尺度，也是个体进化的依据。
将实验数据代入初始群体中的各个个体中，计算出各个体的函数值，函数值越大，表明该个体在此群体中有较高的适应度，可以为是否进入下次进化后群体提供依据。
2.4 遗传规划操作
（1）复制
与遗产算法类似，遵循优胜劣汰的原则，从初始群体选择优良双亲用于繁殖后代，从而产生新的个体复制到下一代群体中。
适于生存环境的优良个体将有更多的繁殖后代的机会，劣质个体将被淘汰掉，从而优良特性得以遗传。
（2）交叉
交叉体现了自然界中信息交换的思想。
随机选取进入繁殖的2个双亲个体，从中选取任一交叉点，以此交叉点为界，交换两个双亲个体在此交叉点位置上（或后或前）的数据，从而产生两个新的个体。
这样产生的个体它们组合了父辈的特征。
（3）突变
突变是在群体中随机选择个体作为突变对象，然后在该个体内随
机选择一个节点作为突变点，对突变点的元素进行变异，由此产生新一代群体。
突变操作类似生物进化过程中的基因突变现象，该操作保证了算法能搜索到问题解的全部空间，从而使算法具有全局最优解。
2.5 循环执行2.2、2.3，直至满足终止条件。
2.6 收敛条件
收敛条件的制定可以采用以下几种方法：1）最大遗传次数；2）精度；3）观察适应度的变化情况，可在适应度变化趋于平稳后中止程序的运行。
2.7 标定结果
结果的确定方法有以下三种：全局最优个体法、多种解答法、末代最优个体法。
可根据问题实际情况来选择程序终止方法。
3 工程应用实例
引起地面沉陷的影响因素非常多，本文仅考虑一些主要影响因素：采高、采深、倾角、硬度系数。
利用文献[4]提供的数据作为样本数据，见表1。
遗传规划方法采用的参数如下：
函数集合f={+、—、*、/、cos、sqrt、log、sin、exp}；
终止符集t={0、1、2、3、4、5、6、7、8、9、x、y、z、w}；群体规模p=600；
迭代次数g=100；
交叉率pc=0.6；
变异率为pm=0.05；
树的最大深度为4；
适应度计算采用根据表1中实例建立开采沉陷量与各因素的关系预计的结果和实际开采沉陷量的差值作为衡量个体优劣的标准，差值较小的适应度较大，得到遗传的机会就较高，反之越小。
收敛条件采用最大迭代次数和误差两种方法结合，若在规定的迭代次数内寻找到误差允许范围内的个体，就终止程序；结果的确定采取从程序终止前一代中寻找最优解。
表2为本程序预计结果和文献[2]预计结果对比表。
由表2数据可以看出，遗传规划方法在进行开采沉陷预计时是一种可行的、值得研究推广的方法。
4 结论
遗传规划与传统的数学方法相比，原理上有很大的差异，避免了传统方法建模时的盲目性，在描述复杂的非线性关系方面具有一定的优越性。
本文利用遗传规划方法所建立的采煤地面沉陷量预计模型，得到的预测数据和实际所测数据在工程误差范围内，本预测方法为开采沉陷的预测提供了一种新方法。
参考文献：
[1]云庆夏.进化算法[m].北京：冶金工业出版社，2000.
[2]何国清，杨伦，凌赓娣.矿山开采沉陷学[m].北京：中国矿业大学出版社，1994.
[3]黄丽剑，李郝林.遗传规划在测量数据拟合中的应用[j].自动
化仪表，2001，22：10：15-16.
作者简介：祁慧敏（1979-），女，驻马店市人，讲师，硕士，主要从事计算机应用方向的研究与教学工作；
作者单位：河南财政税务高等专科学校信息工程系，郑州451464；河南省建筑科学研究院有限公司，郑州 450053
基金项目：河南省软科学研究计划项目（132400410979）；河南省基础与前沿技术研究计划项目资助（122300410345）。