[发明专利]一种急倾斜特厚煤层老采空区残余变形预计方法

说明书

本发明公开了一种急倾斜特厚煤层老采空区残余变形的预计方法，包括：首先对急倾斜特厚煤层老采空区残余变形机理进行分析，然后分析急倾斜特厚煤层的开采影响传播规律，采用变化的开采影响传播角描述岩层移动的特殊形式，对传统概率积分法理论模型中参数进行修正，建立基于开采影响传播角变化的开采沉陷预计模型，然后结合等效开采厚度思想运用matlab编程构建残余移动变形预计模型，引入Kelvin模型，分析老采空区蠕变特性，构造残余沉降动态预测函数，实现残余沉降的动态分析。本发明的有益效果：提供一种针对急倾斜特厚煤层采空区塌落稳定后在外力影响下老采空区进一步活化产生的残余变形确定方法，也可应用于老采空区上方新建建筑的地基稳定性评价中。

技术领域

本发明涉及岩土工程研究领域，具体涉及一种急倾斜特厚煤层老采空区残余变形预计方法。

背景技术

近些年来，随着我国城市轨道交通的飞速发展以及矿区建设步伐的不断加快，一些新建地铁线路不可避免地要穿越老采空区塌陷区。这些塌陷的采空区虽然已经历长期的自然压实，但采空区塌陷后仍然存在着破碎岩体空隙等不密实等现象，此时在外界环境的影响下破碎岩体中已形成的相对应力平衡状态就有可能被打破，从而产生塌陷区及其上覆岩体的再次移动和变形，进而使塌陷后的采空区上方产生较大的残余移动变形使地铁结构发生破坏，因此老采空区上方地表残余沉降和变形预测是老采空区上方修建地铁结构的关键。

然而，既有研究或是针对长壁开采的薄水平煤层或是缓倾斜煤层残余变形的研究。一般来讲，将煤层倾角大于45°、厚度大于30m的煤层称之为急倾斜特厚煤层。目前还未有完整的针对急倾斜特厚煤层老采空区的残余变形预测的研究。

概率积分法是基于水平层状矿体的开采沉陷预计模型，以岩体各向同性或水平各向同性为基础，目前已被广泛应用于水平或缓倾斜煤层开挖引起的地表沉降研究中，但这些研究是以传统的随机介质理论为基础，定性描述从采空区到上覆岩体的传播途径(在岩体内部沿层面法线方向传播，沿地表为垂直向上传播)，但实际上随着煤层倾角的增大，原始各向同性层面的各向异性程度会不断加剧，这使得上述传统的处理方式往往会产生较大的偏差。因此对于急倾斜特厚煤层，采用传统的概率积分法则会存在一定的缺陷。

同时，对于开采急倾斜特厚煤层，其下沉盆地形态并非像开采水平层状矿体那样表现为铅直向上的对称性正态分布曲线，而是表现出明显的不对称性，在上山方向的影响范围远小于下山方向。上节内容已得出岩层移动在底板侧主要沿底板以剪切滑移为主，顶板侧离层遭到破坏随之向垮落区发展，两者传播方向不同，说明急倾斜特厚煤层开采岩层移动方向的非一致性，即开采影响角不是一个定值，而是一个变量。

因此研究急倾斜特厚煤层老采空区的残余变形，是一个亟待解决的问题。

针对相关技术中的问题，目前尚未提出有效的解决方案。

发明内容

针对相关技术中的上述技术问题，本发明在于提供一种基于变化的开采影响传播角的急倾斜特厚煤层老采空区残余变形预计方法。

为实现上述技术目的，本发明的技术方案是这样实现的：

本发明所述的一种急倾斜特厚煤层老采空区残余变形预计方法，其步骤如下：