[发明专利]多煤层采空区覆岩长期变形预测方法及装置

说明书

本申请公开了一种多煤层采空区覆岩长期变形预测方法及装置，通过改进多煤层变采厚概率积分法模型，可以消除空洞区等价采厚所带来的误差，以提高计算精度，使概率积分模型符合多煤层采空区覆岩长期变形计算；通过计算参数修正使计算模型更符合实际采空区工程情况以区分多煤层的重叠情况来减少重叠形态非理想化带来的误差；通过引入时间函数和对多煤层重叠形态进行分区讨论再计算，可满足符合多煤层开采时间和空间上先后顺序的地表下沉量与时间的关系；可以为多煤层采空区场地稳定性评价提供科学依据。

技术领域

本申请涉及覆岩预测技术领域，特别涉及一种多煤层采空区覆岩长期变形预测方法及装置。

背景技术

在相关技术中，多煤层采空区覆岩长期变形预测方法计算采空区采厚用等价采厚表示，其下沉系数仅根据重复开采次数作细微调整，其主要影响角未进行修正，最后根据参数建立模型来计算可得到地表残余变形情况。但是，空洞区采厚利用等价采厚进行计算，这样存在一定的误差；计算过程中参数的选定并未根据多煤层采空区工作面重叠形态进行修正，导致计算结果于实际工程结果不符；实际工程中多煤层的重叠情况并不一致且重叠形态是非理想化的，会出现多种上覆岩层影响形态；地表残余变形的中间过程并不清楚，无法直接预测到多煤层采空区地表某一时刻下的残余变形量。

综上所述，相关技术主要存在以下缺点：

1)在计算参数选取过程中并未针对多煤层工作面重叠形态进行修正，仅根据重复开采次数对下沉系数进行简单调整及主要影响角正切未进行修正，因此受计算参数选取影响，很难直接应用到多煤层采空区覆岩预测中。

2)利用等价变采厚概率积分法模型其中空洞区采高厚度是线性变化的，会使原有模型无法对采空区进行积分，且边界空洞区等价简化与实际情况存在偏差。

3)忽略了多煤层工作面存在开采时间和开采步骤的顺序问题以及上下煤层重叠形态非理想存在多种可能，受此影响地表残余沉降预测中存在误差。

发明内容

本申请提供一种多煤层采空区覆岩长期变形预测方法及装置，可以为多煤层采空区场地稳定性评价提供科学依据。

本申请第一方面实施例提供一种多煤层采空区覆岩长期变形预测方法，包括以下步骤：基于积分思想对变采厚空洞区进行划分并建立改进变采厚概率积分法模型；计算所述变采厚空洞区的各个小区块的实际高度，以对所述变采厚空洞区进行划分；基于多煤层相对位置的不同情况修正下沉系数，并修正主要影响角正切参数；基于下煤层开采后各点影响扩散范围是否与上煤层原影响范围重叠区分工作面以对采空区工作面重叠区域进行分区；引入时间函数生成地表下沉量与时间关系，基于所述地表下沉量与时间关系以及所述工作面开采中的时序性确定多煤层采空区覆岩长期变形预测结果。

根据本申请的实施例，所述基于多煤层相对位置的不同情况修正下沉系数，包括：利用预设的经验公式计算下层煤开采后的垮落带和断裂带高度；根据上下两层煤间距和所述垮落带、断裂带高度确定上层煤所处位置，并识别对多煤层重复开采情况的当前分类，确定所述下沉系数的修正值。

根据本申请的实施例，所述修正主要影响角正切参数，包括：区分下煤层开采前上覆岩层中已受扰动部分和未受扰动部分，并根据覆岩性质变化的区域选取不同的主要影响角正切参数；根据所述主要影响角正切参数计算覆岩性质变化下的影响半径，以及计算上层开采后发生过岩层移动的部分和下层开采未受影响的数据，确定主要影响角正切参数的修正值。

根据本申请的实施例，所述基于所述地表下沉量与时间关系以及所述工作面开采中的时序性确定多煤层采空区覆岩长期变形预测结果，包括：

通过所述时间函数计算地表下沉量与时间关系；

根据工作面开采中的时序性，包括预测矿区工作面开采速度为和工作面长度，计算工作面停采目标年后工作面上方地表不同位置的残余沉降。