[发明专利]一种固体充填开采地表沉陷动态预计方法

说明书

本发明涉及一种固体充填开采地表沉陷动态预计方法，属于采矿技术中的地表变形预计方法。本发明将固体充填开采顶板随时间变化的下沉模型与Knothe时间函数相结合，采用叠加原理将不同时刻的充填体压缩变形引起的地表下沉进行累加，建立了一套固体充填开采地表动态预计模型。采用本发明的方法，根据岩层时间影响系数、充填体压缩变形时间影响系数、采深、采厚、煤层倾角、预计工作面尺寸以及概率积分法预计参数等参数，可以预计出固体充填开采地表沉陷随时间变化的动态变形值。此预计方法简单易行，成本低，具有广泛的实用性，可以为指导固体充填开采设计、减小采动损害提供了科学的依据。

技术领域

本发明涉及采矿技术中的地表变形预计方法，具体涉及一种固体充填开采地表沉陷动态预计方法。

背景技术

近年来，随着充填材料及充填技术日益成熟，采用充填开采技术解决“三下”压煤问题已经成为可能，并成为控制地表沉陷，改善矿区环境的有效途径。固体充填开采是一种集岩层移动控制和固体废弃物处理为一体的充填采煤方法。由于固体充填开采可以有效地控制地表沉降，往往重要的建筑物下压煤采用该项采煤技术，但这类建筑物一般对地表变形较为敏感，较小的地表变形可能造成建筑物的损害，产生不良的社会影响。同时，在采动过程中，开采损害随着时间变化，地表动态移动变形将会在不同时刻对建筑物产生不同程度的损害。科学地预计固体充填开采后的地表沉陷是实施建筑物下采煤的关键问题之一。

现有技术中，由于固体充填开采与垮落法开采岩层移动机理差异较大，如果采用垮落法开采的地表预计模型预计固体充填开采的地表沉陷情况，预计结果误差较大，不能完全满足于工程需要。另外，在采动过程中，开采损害随着时间变化，虽然动态变形对建筑物作用是临时的，但是同样可以使建筑物遭受破坏，甚至在某些情况下，动态移动变形造成的破坏程度要大于静态移动变形。所以，固体充填开采地表静态变形预计模型不能满足地表动态变形的预计要求。因此，建立一种适合固体充填开采地表动态预计方法预计固体充填开采动态变形值有着及其重重要的现实意义。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供了一种固体充填开采地表沉陷动态预计方法，在传统垮落法开采动态预计模型的基础上，增加了充填体时间影响函数，使得地表沉陷值预测更加准确、可靠。

为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：

一种固体充填开采地表沉陷动态预计方法，步骤如下：

1)根据矿区地质条件确定预计参数

预计参数：岩层时间影响系数c₁、充填体压缩变形时间影响系数c₂、平均采深H₀、平均采厚m、等价采厚m_e、充填体最终压缩变形量h_c、煤层倾角α、最终充实率η、预计工作面的走向长L、预计工作面的倾向长l、开采速度v、概率积分法预计参数，所述概率积分法预计参数包括下沉系数q、主要影响半径r；

2)根据固体充填采煤岩层移动特征和地表变形特征，建立一种地表沉陷动态预计模型

a、固体充填工作面未开采结束

b、固体充填工作面已开采结束

将公式①的积分区间[0，t]更改为[0，L/v]，得到公式②

x为地表预计点相对于工作面的坐标，

t为工作面推进时间，

m_e为等价采厚，顶板最终下沉量，m_e＝m(1-η)，