[发明专利]一种黄土沟壑区下煤层开采地表下沉系数的确定方法

说明书

本发明公开了一种黄土沟壑区下煤层开采地表下沉系数的确定方法，包括如下步骤：步骤一、根据黄土沟壑区下煤层开采地面布设观测站测量的数据，初步计算该条件下煤层开采的下沉系数；步骤二、对坡体进行稳定性分析，并计算坡体稳定性给地表造成的下沉附加量；步骤三、结合地表实测数据和沟壑区坡体滑移产生的附加量，利用计算机反演模拟的方法，进一步确定地表下沉系数η。本发明方法步骤简单，实现方便，能够较为精确地确定黄土沟壑区地表下沉系数，使用效果好，便于推广使用。

技术领域

本发明涉及煤层开采技术领域，具体涉及一种黄土沟壑区下煤层开采地表下沉系数的确定方法。

背景技术

由于地表移动变形各个指标均与地表的最大下沉值有直接关系，且地表最大下沉值是由下沉系数决定，可见，地表下沉系数对准确地预计地表移动变形具有决定性的作用，因此，较为准确地确定地表下沉系数显得尤为重要。

目前，地表下沉系数的确定方法通常为地表观测的实际下沉值与煤层开采高度的比值，地表下沉系数为一定值，应用该方法在一般采矿地质条件下较为适用，但对于黄土沟壑区下煤层开采，地表下沉系数的确定按照上述计算方法，由于未考虑黄土沟壑区坡体自身的稳定性，将导致下沉系数增大，导致地表下沉预计误差较大；同时按照上述计算方法，地表下沉不是一个定值，计算的下沉系数随坡体的稳定性就不同，将产生较大的偏差，给现场进行地表沉陷预计带来不确定性。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供了一种黄土沟壑区下煤层开采地表下沉系数的确定方法，该方法步骤简单，实现方便，能够较为精确地确定黄土沟壑区地表下沉系数，使用效果好，便于推广使用。

为实现上述目的，本发明采取的技术方案为：

一种黄土沟壑区下煤层开采地表下沉系数的确定方法，包括如下步骤：

步骤一、根据黄土沟壑区下煤层开采地面布设观测站测量的数据，初步计算黄土沟壑区煤层开采的下沉系数：

式中：η₁为根据地表实际测量数据得出的地表下沉系数；w_实测为地表实际测量的地表最大下沉量，单位mm；m为煤层实际开采厚度，单位m；a为煤层的角度；

步骤二、对坡体进行稳定性分析，并计算坡体稳定性给地表造成的沿坡体方向因坡体滑移引起的下沉附加量；

(1)坡体稳定性分析：

式中：G为坡体自身的稳定性系数；δ为坡体的角度；h为表土层的厚度，单位m；γ为土体的容重，单位N/m³；C为土体的内聚力，单位Pa；为土体的内摩擦角；

(2)沿坡体方向因坡体滑移引起的下沉附加量下沉附加量：

Δw(x)＝G×sin δ(w(x)×sin δ+u(x)×cos δ)

式中：Δw(x)为沿坡体方向因坡体滑移引起的下沉附加量，单位mm；w(x)为沿坡体方向地表实际测量的最大下沉量，单位mm；u(x)为沿坡体方向地表实际测量的最大水平移动量，单位mm；其中，坡体自身稳定性判别系数和坡体滑移产生的附加量的计算，其关键步骤为：(1)需要准确地确定坡体自身的角度δ、表土层的厚度h、土体的容重γ、土体的内聚力C和土体的内摩擦角；(2)需要准确地观测坡体上观测点的最大下沉值和水平移动值；

步骤三、结合地表实际测量数据和沟壑区沿坡体方向因坡体滑移引起的下沉附加量，利用计算机反演模拟的方法，进一步确定地表下沉系数η；具体方法为：

S31、结合坡体自身稳定性判别系数和沿坡体方向地表实际测量的最大下沉量w(x)与沿坡体方向地表实际测量的最大水平移动量u(x)，计算出沿坡体方向因坡体滑移引起的下沉附加量Δw(x)；