陈陆望 王迎新 欧庆华 彭智宏 陈逸飞 李蕊瑞

(合肥工业大学资源与环境工程学院， 合肥 230009， 中国)

0 引 言

依据刘天泉院士提出的“上三带”理论，煤矿开采后顶板具有导水性的采动覆岩范围被称为导水裂隙带，其高度是顶板防治水工作的重要参数(徐树媛等， 2018； 隋旺华等， 2019)。国家现行《建筑物、水体、铁路及主要井巷煤柱留设与压煤开采规范》(下称《“三下”开采规范》)，统计大量实际生产实例后，将煤层顶板岩性划分为坚硬、中硬、软弱、极软弱4类，再分别依据煤层厚度给出不同顶板岩性的导水裂隙带发育高度的经验公式。但是，煤层顶板岩性被模糊地表述为坚硬、中硬、软弱、极软弱，使用这种简单的分类难以准确描述顶板覆岩组合特征。其次，导水裂隙带发育高度影响因素众多，单单使用煤层厚度(采高)来预测必然不合理。

随着运筹学理论的不断深入，多因素复合预测法被广泛运用到导水裂隙带预测中，例如层次分析法(杨国勇等， 2015)、熵权法(郭超等， 2014)、主成分分析法(施龙青等， 2021)等等。21世纪以来，随着人工智能算法的不断精进，其能将线性拟合作用发挥到最大化的优点也逐渐显现，于是随机森林算法(邵良杉等， 2018)、遗传算法(王金涛等， 2016； 柴华彬等， 2018； 邵良杉等， 2018)、支持向量机(薛建坤等， 2020)等也被运用于导水裂隙带预测工作中。数值模拟方法(张宏伟等， 2013； 武忠山等， 2019； 徐维等， 2019)在导水裂隙带高度预测中也很常见，其通过塑性区范围的扩展来判定导水裂隙带的高度。然而，上述技术方法都没有探讨覆岩结构对导水裂隙发育的影响，存在一定局限性。……