[发明专利]一种采煤诱发的覆岩与地表沉陷协同动态预测方法

权利要求书

1.一种采煤诱发的覆岩与地表沉陷协同动态预测方法，其特征在于：所述的采煤诱发的覆岩与地表沉陷协同动态预测方法包括以下步骤：

S1，矿区工作面地质参数采集，通过现场勘查及查阅原始地质勘查数据，获取研究矿区工作面概况；并对勘测数据进行汇总备用；

S2，基于概率积分法预计参数确定，首先基于概率积分法结合最小二乘原理拟合确定概率积分法预计参数；然后根据实测钻孔数据或通过数值模拟软件求取不同采深的下沉值，结合覆岩内部与地表下沉系数关系函数，确定覆岩内部下沉影响因子n而得到覆岩与地表之间的下沉系数表达式：

q_z＝1-((H₀-z)/H₀)ⁿ(1-q)

式中，H0为平均开采深度，q为下沉系数，q_z为覆岩内部下沉系数，z为不同岩层水平，n为覆岩内部下沉影响因子；

S3，基于实测最大下沉点确定时间序列时间函数模型，根据S1实测各期下沉数据，以最大下沉点数据组成时间序列确定Logistic时间函数模型参数，其中以基于最小二乘法得到的Logistic参数模型为：

式中，Q为残差平方和，n为观测周期数，t_i为时间序列，w_m为最大下沉值，w_m(t_i)为时间序列对应的最大下沉值，x₀为地表下沉速度阻止系数；p为下沉速度增长因子；

S4，地表移动变形终、动态预测，将Logistic时间函数模型与概率积分法相结合，即可得到对采动影响下地表沉陷进行动态预计沉陷点任意时刻下沉函数模型：

其中：

w(x,y,t)为地表任一点任意时刻下沉值；

Logistic时间函数模型t为时间；

w⁰(x)、w⁰(y)分别为走向和倾向地表下沉函数模型；

w₀＝mqcosα，m为开采厚度、q为下沉系数、α为煤层倾角；

S5，覆岩内部移动变形终、动态预测，将S1步骤采集的不同岩层水平将覆岩与地表之间的水平移动系数、主要影响半径和下沉系数代入到S4步骤得到的采动影响下地表沉陷进行动态预计沉陷点任意时刻下沉函数模型，即可得到覆岩内部沉陷点任一时刻下沉函数模型：

其中：

w(x,y,z,t)为覆岩内部任一点任意时刻下沉值；

w⁰(x,z)、w⁰(y,z)分别为覆岩内部走向和倾向下沉值；

w₀(z)＝mq_zcosα，m为开采厚度、q为下沉系数、α为煤层倾角。

2.根据权利要求1所述的一种采煤诱发的覆岩与地表沉陷协同动态预测方法，其特征在于：所述的S1步骤中，所采集的数据包括走向长D₃、斜长D₁、煤层倾角α、平均开采深度H₀和开采厚度m的实际采煤范围参数及采煤范围内不同岩层水平将覆岩与地表之间的水平移动系数、主要影响半径和下沉系数。

3.根据权利要求1或2所述的一种采煤诱发的覆岩与地表沉陷协同动态预测方法，其特征在于：所述的S1步骤在进行参数采集时，对采煤范围建立格网DEM面域数据模型，并以格网DEM面域数据模型中的格网交点或格网网格面域中任意一种作为待预测沉陷点。

4.根据权利要求1或2所述的一种采煤诱发的覆岩与地表沉陷协同动态预测方法，其特征在于：所述的S1步骤在进行参数采集时，采用传统水准测量方法和CORS系统测量方法中的任意一种或两种同时进行；且当同时采用传统水准测量方法和CORS系统测量方法时，则以CORS系统测量方法为主要测量方法，用传统水准测量方法数据对CORS系统测量方法数据进行验证。