[發明專利]采動作用下的邊坡巖層變形預測方法、預測系統、存儲介質

有效

• 申請號: 202010760137.2
• 申請日: 2020-07-31
• 公開（公告）號: CN111898300B
• 公開（公告）日: 2022-08-02
• 發明（設計）人: 鐘祖良;王南云;徐雅薇;劉新榮;李皓;高國富
• 申請（專利權）人: 重慶大學
• 主分類號: G06F30/23
• 分類號: G06F30/23;G06F111/04;G06F111/10;G06F119/14
• 代理公司: 北京權智天下知識產權代理事務所(普通合伙) 11638
• 代理人: 王新愛

本發明涉及一種采動作用下的邊坡巖層變形預測方法、預測系統、存儲介質，屬于邊坡安全穩定、邊坡變形預測技術領域；包括如下步驟：(1)考慮邊坡形狀，將采動區上覆巖層簡化成半無限長巖梁，下覆采動煤層視為Winkler地基梁，建立線彈性梁板力學模型；(2)分三個區域推導出含有10個未知數C₁～C₁₀的非均布荷載下的沉降方程；(3)確定巖層的邊界條件和變形協調條件；(4)將巖層的邊界條件、變形協調條件與沉降方程聯立，求解未知數C₁～C₁₀，得到邊坡巖層變形預測方程。采用本申請的一種采動作用下的邊坡巖層變形預測方法、預測系統、存儲介質，能夠對采動作用下山體穩定性進行分析和預判，進而為巖質邊坡下煤層的安全開采提供依據。

技術領域

本發明屬于邊坡穩定防控領域(對應IC分類號：E02D17/00)，具體涉及一種采動作用下的邊坡巖層變形預測方法、預測系統、存儲介質。

背景技術

我國西南地區位于地形第一階梯向第二階梯過渡的狹長地帶，多山地且地形起伏大，地質構造復雜，不穩定的巖質邊坡極易在地震或暴雨等誘發因素的作用下產生滑動面從而導致大規模的滑坡、崩塌等地質災害，而造成巖質邊坡產生失穩現象的重要原因往往與巖質邊坡下部的地下開采活動有關。地下礦產資源的開采會導致形成空腔，采空區周圍巖層初始的應力平衡狀態受到擾動，進而導致巖層的變形移動乃至破壞，從而誘發地質災害，因而預測采空區上覆巖層變形成為了業界人士關注的重點問題。

目前國內外對于采空區覆巖移動變形的研究已取得了不少成果，劉寶琛院士等人出版了《煤礦地表移動的基本規律》，用概率論的觀點來探討巖層移動規律，在對巖層移動的時間過程研究中提出了下沉速度的概念，并在工程實際中得到廣泛應用。

錢鳴高等提出了“砌體梁”假說，后又基于彈性地基梁理論，將巖層簡化為彼此無層間摩擦的無限長巖梁，提出了關鍵層理論和復合關鍵層理論。

宋振騏等學者融合砌體梁學說提出了傳遞巖梁理論。沈惠群根據隨機介質理論，從理論上導出山區下水平煤層開采、傾斜煤層開采引起的地表移動和變形的一系列計算公式。

張玉卓等人應用位錯理論和邊界元法研究了煤層開采引起的巖層移動問題。隨著計算機科學的進步，我國不少學者也結合各種人工智能算法對開采沉陷預測開展了大量研究。

然而，發明人團隊經過檢索(CNKI:邊坡and采空區and巖層and變形)(Himmpat：邊坡and采空區and巖層and變形)，發現現有技術中對于易引起滑坡災害的采空區位于山體斜坡下方的情況，沒有相關的研究。

因此，有必要提出一種合理預測采動作用下邊坡巖層的變形的方法。

發明內容

本發明的目的是提出一種采動作用下的邊坡巖層(關鍵層)變形預測方法，以克服現有技術的不足。

本發明的又一目的是提出一種采動作用下的邊坡巖層變形預測系統，以克服現有技術的不足。

本發明的另一目的是提出一種存儲介質，以克服現有技術的不足。

一種采動作用下的邊坡巖層變形預測方法，適用于產狀為近水平層狀的巖層，選取邊坡傾向方向為剖面截取方向，邊坡的坡頂在坡腳的左側，坐標原點位于采空區左側邊緣的頂部點，X軸水平向右，Y軸豎直向上；

x0的區域，即采空區上覆巖層左側的關鍵巖層的變形采用下式計算：

y＝e^ax[C₁ cos(ax)+C₂sin(ax)]

其中，K為煤層的彈性抗力系數；

其中，E、I為關鍵巖層的彈性模量、慣性矩；

關鍵巖層的確定方式如下：