[發明專利]一種采煤誘發的覆巖與地表沉陷協同動態預測方法

有效

• 申請號: 201911052449.1
• 申請日: 2019-10-31
• 公開（公告）號: CN111750822B
• 公開（公告）日: 2022-04-26
• 發明（設計）人: 李春意;趙亮;丁來中;李銘;王順陽;賈彭真;賀易航
• 申請（專利權）人: 河南理工大學
• 主分類號: G01C5/00
• 分類號: G01C5/00
• 代理公司: 鄭州銀河專利代理有限公司 41158
• 代理人: 周游

本發明涉及一種采煤誘發的覆巖與地表沉陷協同動態預測方法，包括礦區工作面地質參數采集，基于概率積分法預計參數確定，基于實測最大下沉點確定時間序列時間函數模型，地表移動變形終、動態預測及覆巖內部移動變形終、動態預測等五個步驟。本發明一方面系統構建結構簡單，數據采集便捷且效率及精度高，可有效提高對地下資源抽采礦區覆巖各類復雜形變數據進行精確且連續預測；另一方面具有高效的數據計算能力，在提高對地下資源抽采礦區覆巖預測精度的同時，另可實現根據現有數據對礦區范圍內任意位置覆巖形變、沉降趨勢進行精確預判，提高了礦區沉降作業監控精度和效率的同時，另可為礦區建設規劃及礦區后續修復及利用提供可靠的參考依據。

技術領域

本發明涉及一種地表沉陷動態預測方法，確切的說是一種采煤誘發的覆巖與地表沉陷協同動態預測方法。

背景技術

煤層等地下資源大量開采作業時及開采完成很長一段時間內，會導致巖層原始應力結構受到破壞，從而導致覆巖發生冒落、破斷、彎曲下沉、斷裂、離層、移動等形變，并因此引發地表發生塌陷、斷裂、沉降等形變，對地表結構、地表上建筑、水體等造成嚴重的損傷破壞，對工農業生產、商業活動及日常生活造成了極大的影響和安全隱患，而針對這一問題，當前主要是通過采用傳動的水準測量方法對沉降等情況進行連續預測，雖然可以一定程度滿足使用的需要，但一方面存在監測效率低下，作業難度及成本高，另一方面監測作業僅能對發生沉降后的數據進行匯總，無法實現精確的礦區或地下資源開采范圍整體沉降、形變等情況進行精確預判，因傳統的水準測量方法在對礦區或地下資源開采范圍地質結構變化及指導地表進行工農業生產建設等活動的作用較小，無法有效滿足實際工作的需要。

因此針對這一現狀，迫切需要一種覆巖與地表沉陷協同動態預測方法，以滿足現場實際工作的需要。

發明內容

本發明目的就在于克服上述不足，提供一種采煤誘發的覆巖與地表沉陷協同動態預測方法。

為實現上述目的，本發明是通過以下技術方案來實現：

一種采煤誘發的覆巖與地表沉陷協同動態預測方法，包括以下步驟：

S1，礦區工作面地質參數采集，通過現場勘查及查閱原始地質勘查數據，獲取研究礦區工作面概況；并對勘測數據進行匯總備用；

S2，基于概率積分法預計參數確定，根據S1步驟采集得到的各數據，首先基于概率積分法結合最小二乘原理擬合確定概率積分法預計參數；然后根據實測鉆孔數據或通過數值模擬軟件求取不同采深的下沉值，并將該數據結合覆巖內部與地表下沉系數關系函數，確定覆巖內部下沉影響因子n而得到覆巖與地表之間的下沉系數表達式：

q_z＝1-((H₀-z)/H₀)ⁿ(1-q)

式中，q為下沉系數，q_z為覆巖內部下沉系數，z為不同巖層水平，n為覆巖內部下沉影響因子；

S3，基于實測最大下沉點確定時間序列時間函數模型，根據S1實測各期下沉數據，以最大下沉點數據組成時間序列確定Logistic時間函數模型參數，其中以基于最小二乘法得到的Logistic參數模型為：

式中，Q為殘差平方和，n為觀測周期數，t_i為時間序列，w_m為最大下沉值，w_m(t_i)為時間序列對應的最大下沉值，x₀為地表下沉速度阻止系數；p為下沉速度增長因子；

S4，地表移動變形終、動態預測，將Logistic時間函數模型與概率積分法相結合，即可得到對采動影響下地表沉陷進行動態預計沉陷點任意時刻下沉函數模型：

其中：