[發(fā)明專利]厚松散層條件煤層開(kāi)采地表下沉率交迭雙波茲曼擬合方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710262828.8
• 申請(qǐng)日: 2017-04-20
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN107131867B
• 公開(kāi)（公告）日: 2019-03-12
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 戴華陽(yáng)
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)礦業(yè)大學(xué)（北京）
• 主分類號(hào): G01C5/00
• 分類號(hào): G01C5/00
• 代理公司: 北京冠榆知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 11666
• 代理人: 朱亞琦

本發(fā)明公開(kāi)厚松散層條件煤層開(kāi)采地表下沉率交迭雙波茲曼擬合方法，包括如下步驟：(1)根據(jù)實(shí)測(cè)資料分析，確定研究區(qū)在基巖達(dá)到充分采動(dòng)時(shí)采寬與基巖厚度之比；(2)以臨界寬基比k_Lj0作為分段擬合的分界點(diǎn)，分兩段進(jìn)行波茲曼函數(shù)擬合；(3)第一段，寬基比k_Lj≤k_Lj0，基巖非充分采動(dòng)，以綜合寬深比k_L作為自變量；(4)第二段，寬基比k_Lj>k_Lj0，基巖超充分采動(dòng)，以松散層失水厚度h_ss與采厚M之比h_ss/M作為自變量；(5)在基巖臨界寬基比處進(jìn)行步驟(3)和步驟(4)中兩函數(shù)的迭合，得到地表下沉率的交迭雙波茲曼擬合函數(shù)和擬合曲線。本項(xiàng)發(fā)明為多因素復(fù)雜影響的開(kāi)采沉陷問(wèn)題提供了新的描述方法。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及煤礦開(kāi)采技術(shù)領(lǐng)域。更具體地，涉及厚松散層條件煤層開(kāi)采地表下沉率交迭雙波茲曼擬合方法。

背景技術(shù)

開(kāi)采沉陷與10多個(gè)地質(zhì)采礦變化因素有關(guān)，問(wèn)題復(fù)雜，研究繁難。開(kāi)采沉陷與地質(zhì)采礦條件的關(guān)系描述還存在一些問(wèn)題：1)巖層破壞狀況的描述與地表移動(dòng)規(guī)律脫節(jié)，地表移動(dòng)連續(xù)盆地與地表裂縫臺(tái)階的描述脫節(jié)；2)巖層移動(dòng)“三帶”描述了變形程度的分區(qū)特性，有些條件按“三帶”描述卻不完整不貼切；3)開(kāi)采的充分性是對(duì)地表受橫向采動(dòng)程度的描述，較少研究開(kāi)采的充分性與巖層移動(dòng)狀況的關(guān)系，較少研究豎向采動(dòng)程度，以及豎向、橫向采動(dòng)程度的交互作用對(duì)巖層和地表的影響。

地表下沉率與下沉系數(shù)均是描述地表最大下沉值的參數(shù)，但兩者描述的范疇有較大差別。

在一定的地質(zhì)條件下，地表最大下沉值隨著開(kāi)采充分性的變化而變化，對(duì)于緩傾斜、中傾斜煤層，可用下式表示，地表最大下沉值W_max和地表下沉率η均是變化量。

W_max＝ηMcosα，η＝W_max/Mcosα

當(dāng)?shù)乇磉_(dá)到臨界充分和超充分開(kāi)采時(shí)，采動(dòng)地表達(dá)到一個(gè)不再隨開(kāi)采充分性變化的臨界最大下沉值W₀和下沉系數(shù)q：

W₀＝q Mcosα，q＝W₀/Mcosα

式中：W_max為地表最大下沉值；M為采厚；α為煤層傾角。

下沉系數(shù)q是描述不同地質(zhì)采礦條件下采充分時(shí)，單位采厚的地表沉陷量。

下沉率η是描述相似地質(zhì)采礦條件下不同開(kāi)采充分性時(shí)，單位采厚的地表沉陷量。

兩者的關(guān)系為：下沉系數(shù)是充分開(kāi)采時(shí)下沉率的極大值。地表臨界最大下沉值是充分開(kāi)采時(shí)地表最大下沉值的極大值。

常用的下沉系數(shù)的求取方法為用采動(dòng)程度系數(shù)來(lái)：

式中：n₁，n₃分別為傾向和走向的采動(dòng)程度系數(shù)，若其值大于1，則取1。

式中：K₁，K₃分別取0.8；D₁，D₃分別為傾向和走向的長(zhǎng)度；H₀為平均采深。

以上下沉系數(shù)的求取方法和描述的下沉系數(shù)與下沉率的關(guān)系式，是密函數(shù)關(guān)系，這反映了一種增長(zhǎng)關(guān)系，但與實(shí)際的下沉率變化有一定偏差，特別是厚松散層條件下偏差很大。對(duì)于巖土雙介質(zhì)條件，基巖的采動(dòng)充分性、地表的采動(dòng)充分性涉及多種因素，影響關(guān)系復(fù)雜，下沉率的影響因素較多。實(shí)際煤層開(kāi)采中，急需有理論指導(dǎo)或預(yù)測(cè)厚松散層條件下煤層開(kāi)采的地表下沉率，這樣可以在開(kāi)采前以及開(kāi)采中對(duì)開(kāi)采沉陷進(jìn)行預(yù)判，確保安全生產(chǎn)。

發(fā)明內(nèi)容