[發明專利]基于自適應時空積分網格的煤炭開采沉陷動態預計方法

有效

• 申請號: 201510273919.2
• 申請日: 2015-05-26
• 公開（公告）號: CN104850911B
• 公開（公告）日: 2018-02-02
• 發明（設計）人: 陳秋計
• 申請（專利權）人: 西安科技大學
• 主分類號: G06Q10/04
• 分類號: G06Q10/04;G06Q50/02
• 代理公司: 西安文盛專利代理有限公司61100
• 代理人: 佘文英

1.一種基于自適應時空積分網格的煤炭開采沉陷動態預計方法，其特征是包括以下步驟：

(1)首先，根據地下煤層開采主要影響半徑r，生成時空積分網格，時空積分網格單元M的尺寸d＝int(r/10)，其中主要影響半徑r＝H/tgβ，H為水平煤層埋深，β為主要開采影響角，時空積分網格的總寬度應大于等于主要影響范圍；同時按照同樣的網格尺寸生成地表網格和地下煤層網格；

(2)計算時空積分網格單元M(x,y)對地表待預計單元S(x₀,y₀)的下沉貢獻率，計算公式如下：

WSMW0=1r2*e-π*(x-x0)2+(y-y0)2r2*dA]]>

式中，(x,y)為時空積分網格單元M的中心點坐標，(x₀,y₀)為地表待預計單元S的中心坐標；

W_SM為時空積分網格單元M開采造成地表單元S的下沉量，mm；

W₀為充分采動條件下的地表最大下沉值，mm；

d_A為開采單元面積，m²；

為了便于使用，將上式計算的W_SM/W₀結果轉成千分比值，生成時空積分網格下沉空間影響權值分布圖，轉換公式如下：

fSM=WSM/W0ΣM=1n(WSM/W0)×1000]]>

式中，f_SM表示時空積分網格單元M開采對地表單元S下沉的作用分值；

n表示時空積分網格的單元總數；

式中其他含義同上

(3)利用雙曲正切函數描述下沉時間影響函數，通過與開采煤層疊加，獲取時間參數，動態計算時空積分網格時間影響權值，計算公式如下：

WM(t)=tanh(3*t2.5*H)t≥00t<0]]>

式中，W_M(t)為M的時間影響函數；

t為網格單元M開采后至預計時刻的持續時間，天；

H為水平煤層埋深，米；

其中計算時空積分網格時間權值的流程如下：首先賦予每一個積分網格的時間屬性為擬預計的時間，然后將該積分網格中心點設定到待預計的地表點上，與對應的地下煤層網格單元的時間屬性進行相減，如果結果小于0，表示沒有開采，則積分網格時間影響權值為0；如果結果大于0，則根據時間影響函數，計算該開采單元的時間影響權值；最后生成時空積分網格時間影響權值圖；

(4)計算地表預計單元S的下沉值，采用以下公式計算：

fS=ΣM=1nfSM*WM(t)]]>

Ws=W0*fS1000]]>

式中，f_s為地表預計單元S的時空積分值；

f_SM表示時空積分網格單元M開采對地表單元S下沉的作用分值；

W_M(t)為時空積分網格單元M的時間影響函數；

n為積分網格的單元數；

W_s為地表預計單元S的下沉量，mm；

W₀為理論最大下沉量，mm；

(5)至此，完成一個地表待預計單元的下沉預計工作，移動時空積分網格到下一個待預計單元進行模擬計算，直至地表可能受影響區域的所有單元計算完成。