[发明专利]一种采空区塌陷预测研究方法

权利要求书

1.一种采空区塌陷预测研究方法，其特征在于，包括如下步骤：

A、采空区塌陷变形或运动现象定量研究的基本方法

描述采空区在开采中的塌陷变形或运动方程可表述为

$x={\∫}_0^t(E_0+\mathrm{\β}t)(v_0+gt)dt$

式中，x表示采空区塌陷量，E₀表示初始虚度值，β表示虚度的变化率，t表示塌陷时间，v₀表示初始塌陷速度，g表示重力加速度；

B、采空区塌陷的定量预测方法

首先，塌陷运动的破坏性强度可根据上覆地层作塌陷运动的动量来确定，塌陷动量等于虚作用量，即

式中，I表示塌陷动量，E表示上覆地层的虚度，A表示控制采空区塌陷的作用量，m₀采空区的初始塌陷质量，ΔS表示采空区的增大速度，h表示上覆地层的厚度，ρ表示上覆地层的密度；

然后，根据上述采空区塌陷定量预测方程，得出采空区塌陷预测研究的基本方法为，

a、测量采空区大小、采空区形成速度、采空区上覆地层质量包括体积和密度；

b、测量采空区塌陷变形速度、加速度、采空区塌陷地层的虚度；

c、研究虚度的变化率；

d、计算采空区上覆地层出现危险虚度和危险动量的时间以及危险动量的大小；

e、通报预测研究成果，确定合适的采空区设计方案和防范塌陷事故的实施措施。

2.根据权利要求1所述的一种采空区塌陷预测研究方法，其特征在于：当采面刚刚开始采掘时，由于采空区很小，采空区没有下沉变形，其初始虚度值E₀＝0、初始塌陷变形速度v₀＝0，所以，若从采面开始采掘时开始研究采空区塌陷，那么，采空区的塌陷方程可简化为

$x={\∫}_0^t{\mathrm{\βgt}}^{2}dt=\frac{1}{3}{\mathrm{\βgt}}^3.$

3.根据权利要求1或2所述的一种采空区塌陷预测研究方法，其特征在于：当虚度达到危险虚度值E_max时，其塌陷动量即危险塌陷动量为

由此可知，危险塌陷动量越大，其破坏性越大。