[發明專利]一種固體充填開采地表沉陷動態預計方法

有效

• 申請號: 201710060016.5
• 申請日: 2017-01-24
• 公開（公告）號: CN106593524B
• 公開（公告）日: 2018-08-10
• 發明（設計）人: 朱曉峻;郭廣禮;查劍鋒;楊曉玉
• 申請（專利權）人: 安徽大學
• 主分類號: E21F15/00
• 分類號: E21F15/00;E21C41/16;G06F17/50
• 代理公司: 合肥順超知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 34120
• 代理人: 周發軍

本發明涉及一種固體充填開采地表沉陷動態預計方法，屬于采礦技術中的地表變形預計方法。本發明將固體充填開采頂板隨時間變化的下沉模型與Knothe時間函數相結合，采用疊加原理將不同時刻的充填體壓縮變形引起的地表下沉進行累加，建立了一套固體充填開采地表動態預計模型。采用本發明的方法，根據巖層時間影響系數、充填體壓縮變形時間影響系數、采深、采厚、煤層傾角、預計工作面尺寸以及概率積分法預計參數等參數，可以預計出固體充填開采地表沉陷隨時間變化的動態變形值。此預計方法簡單易行，成本低，具有廣泛的實用性，可以為指導固體充填開采設計、減小采動損害提供了科學的依據。

技術領域

本發明涉及采礦技術中的地表變形預計方法，具體涉及一種固體充填開采地表沉陷動態預計方法。

背景技術

近年來，隨著充填材料及充填技術日益成熟，采用充填開采技術解決“三下”壓煤問題已經成為可能，并成為控制地表沉陷，改善礦區環境的有效途徑。固體充填開采是一種集巖層移動控制和固體廢棄物處理為一體的充填采煤方法。由于固體充填開采可以有效地控制地表沉降，往往重要的建筑物下壓煤采用該項采煤技術，但這類建筑物一般對地表變形較為敏感，較小的地表變形可能造成建筑物的損害，產生不良的社會影響。同時，在采動過程中，開采損害隨著時間變化，地表動態移動變形將會在不同時刻對建筑物產生不同程度的損害?？茖W地預計固體充填開采后的地表沉陷是實施建筑物下采煤的關鍵問題之一。

現有技術中，由于固體充填開采與垮落法開采巖層移動機理差異較大，如果采用垮落法開采的地表預計模型預計固體充填開采的地表沉陷情況，預計結果誤差較大，不能完全滿足于工程需要。另外，在采動過程中，開采損害隨著時間變化，雖然動態變形對建筑物作用是臨時的，但是同樣可以使建筑物遭受破壞，甚至在某些情況下，動態移動變形造成的破壞程度要大于靜態移動變形。所以，固體充填開采地表靜態變形預計模型不能滿足地表動態變形的預計要求。因此，建立一種適合固體充填開采地表動態預計方法預計固體充填開采動態變形值有著及其重重要的現實意義。

發明內容

針對現有技術的不足，本發明提供了一種固體充填開采地表沉陷動態預計方法，在傳統垮落法開采動態預計模型的基礎上，增加了充填體時間影響函數，使得地表沉陷值預測更加準確、可靠。

為實現以上目的，本發明通過以下技術方案予以實現：

一種固體充填開采地表沉陷動態預計方法，步驟如下：

1)根據礦區地質條件確定預計參數

預計參數：巖層時間影響系數c₁、充填體壓縮變形時間影響系數c₂、平均采深H₀、平均采厚m、等價采厚m_e、充填體最終壓縮變形量h_c、煤層傾角α、最終充實率η、預計工作面的走向長L、預計工作面的傾向長l、開采速度v、概率積分法預計參數，所述概率積分法預計參數包括下沉系數q、主要影響半徑r；

2)根據固體充填采煤巖層移動特征和地表變形特征，建立一種地表沉陷動態預計模型

a、固體充填工作面未開采結束

b、固體充填工作面已開采結束

將公式①的積分區間[0，t]更改為[0，L/v]，得到公式②

x為地表預計點相對于工作面的坐標，

t為工作面推進時間，

m_e為等價采厚，頂板最終下沉量，m_e＝m(1-η)，