[发明专利]一种新地表下沉动态过程与覆岩离层发展对应关系分析方法

说明书

本发明公开了一种新地表下沉动态过程与覆岩离层发展对应关系分析方法，在模型覆岩剖面黏贴测点的测量获得离层由起裂、扩展到闭合的时间过程及其离层长、宽的量化发展指标；在模型地表上安设下沉测点，与离层同时刻测量地表下沉从零逐步发展到最大值的全过程数据；由模型试验得出时间进度表，展列地表下沉动态增长数据与覆岩离层动态发展数据，统计分析二者的对应关系，找到地表下沉的初始期、活跃期和衰退期与离层的起裂、发展和闭合时间点的对应关系，从新提出并划分离层时间节点和发展各个阶段。通过在使用物理模型和数字模型时间接的得出数据，可以将覆岩离层破断的特点更鲜明的体现出来。

技术领域

本发明涉及地表下沉动态过程与覆岩离层技术领域，具体为一种新地表下沉动态过程与覆岩离层发展对应关系分析方法。

背景技术

煤矿地下开采的过程中，随着地下开采工作面的推移，破坏了覆岩体的自燃应力平衡状态，采空区上覆岩层由于重新分布的次生应力场的作用，岩层内部的应力也重新分布以达到新的平衡。上覆岩层要发生断裂、冒落、弯曲和下沉，这种运动变化由下向上逐步发展，至地表而形成地表沉陷，上覆岩层由于岩性，距离采空区位置，厚度等的不同，而导致岩层的运动并不是完全同步一致的，从而出现了覆岩运动在垂向上的位移差，形成离层空间。

覆岩离层的产生条件：岩层的离层是指相邻的两岩层间产生了法向位移，其产生条件主要取决于上，下岩层的抗弯刚度，当上位岩层的抗弯刚度大于下位岩层时，则会产生离层，而岩层的抗弯刚度又取决于岩层的弹模和厚度。

发明内容

本发明的目的在于提供一种新地表下沉动态过程与覆岩离层发展对应关系分析方法。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：在模型覆岩剖面黏贴测点的测量获得离层由起裂、扩展到闭合的时间过程及其离层长、宽的量化发展指标；

在模型地表上安设下沉测点，与离层同时刻测量地表下沉从零逐步发展到最大值的全过程数据；

由模型试验得出时间进度表，展列地表下沉动态增长数据与覆岩离层动态发展数据，统计分析二者的对应关系，找到地表下沉的初始期、活跃期和衰退期与离层的起裂、发展和闭合时间点的对应关系，从新提出并划分离层时间节点和发展各个阶段。

上述一种新地表下沉动态过程与覆岩离层发展对应关系分析方法，以模型覆岩剖面黏贴测点的测量进行分析，覆岩主关键层在工作面采孔深度为30-40m时，地表下沉速度最快，其下沉速度达到7.5mm/d,由此可见，地表最大下沉速度与关键层最大下沉速度同步，关键层的初次破断导致了地表的快速下沉，

计算公式为：

dW(t)/dt＝c[W(t)/(1-1-e^-ct)-W_k(1-1-e^-ct)]

W(t)为某一时刻动态下沉值

W_k为地表最终下沉值

1-e^-ct为一定时间内得变化量

dW(t)/dt为地表下沉速度，当W(t)/(1-1-e^-ct)-W_k(1-1-e^-ct)值大于0时地表下沉速度会加快，当W(t)/(1-1-e^-ct)-W_k(1-1-e^-ct)值小于0时地表下降速度会降低，但是由于受到模型中的斜长和长度的条件限制，使得得出来的数值与实际数值有一定的偏差。

优选的，所述一种新地表下沉动态过程与覆岩离层发展对应关系分析方法，通过将关键层块体间节理的参数设置得很大，使块体间不产生运动，以此来模拟关键层岩体破断前运动，当采宽达到关键层破断距时，减小块体节理参数，模拟关键层破断后运动，覆岩关键层得破断将影响地表下沉得动态过程，