[发明专利]采-选-充一体化开采技术耕地保护率计算方法

权利要求书

1.一种采-选-充一体化开采技术耕地保护率计算方法，其特征在于步骤为：

a收集研究区域地质采矿条件、水文地质条件、矿区先前地表沉陷观测数据、耕地种类及矸石量，并根据研究区域耕地的类型、破坏形式及地下水位高度，确定研究区域耕地保护的设防指标；

b结合研究区域地质采矿条件及先前地表沉陷观测数据，确定研究区域垮落法开采地表沉陷预计参数，并利用概率积分法计算垮落法开采地表移动与变形值；

c根据实际区域设计充实率，基于等效采厚留理论及概率积分法计算矸石充填开采地表移动与变形值；

d结合研究区域的耕地保护设防指标，根据垮落法开采地表移动与变形值确定垮落法开采情况下耕地受损面积，同时根据矸石充填开采地表移动与变形值确定充填开采情况下耕地受损面积，进而确定利用矸石充填能保护耕地的面积，并根据矸石用量可以计算出矸石直接充填采空区的耕地保护率；

e根据矸石山保护带边界、安息角、矸石密度及矸石量计算出采-选充一体化开采技术避免矸石占地的耕地保护率，同时结合矸石直接充填采空区的耕地保护率，进而计算出采-选-充一体化开采技术的耕地保护率。

2.根据权利要求1所述的采-选-充一体化开采技术耕地保护率计算方法，其特征在于研究区域需要收集的研究区域地质采矿条件、水文地质条件、耕地种类、矸石量及矿区先前地表沉陷观测数据，同时根据收集到的耕地分布及种类等资料，结合耕地破坏形式及地下潜水位高度，确定研究区域耕地保护的设防指标，开采沉陷对耕地的影响可用潜水位高度、地表倾斜和和水平变形三个指标评价，即研究区域耕地保护的设防指标为潜水位深部h_潜标、地表倾斜i_标、地表水平变形ε_标。

3.根据权利要求1所述的采-选-充一体化开采技术耕地保护率计算方法，其特征在于结合研究区域地质采矿条件及先前地表沉陷观测数据，确定研究区域垮落法开采地表沉陷预计参数，包括地表下沉系数q_垮、地表水平移动系数b_垮、主要影响角正切tanβ_垮、拐点偏距S_垮以及开采影响传播角θ_垮，上述地表沉陷预计参数也可以根据各矿区已有的预计参数选取，同时利用概率积分法计算垮落法开采地表移动与变形值，概率积分法的数学模型如下所示：

1)任意点A(x,y)的下沉值W(x,y)，表达式为：W(x,y)＝W_cmC'_xC'_y

其中：

式中：

W_cm—充分采动条件下地表最大下沉值，W_cm＝mqcosα；

m—采出煤层厚度；q—地表下沉系数；α—煤层倾角；

Cx′，Cy′—为待求点在走向和倾向主断面上投影点处的下沉分布系数；

l，L—为采区拐点平移后走向长度及倾斜方向在地表的计算开采宽度；

r，r₁，r₂—分别为走向、下山、上山方向的主要影响半经；

x、y—待求点坐标，

2)地表任意点A(x,y)沿方向倾斜变形值

式中：

T(x，y)_m—待求点的最大倾斜值，mm/m；

—最大倾斜值方向与OX轴的夹角(沿逆时针方向旋转)，度；

T_x，T_y—分别为待求点沿走向和倾向主断面上投影点处迭加后的倾斜变形值，mm/m，

3)地表任意点A(x,y)沿方向的曲率变形

式中：

K(x，y)_max，K(x，y)_min—分别为待求点最大、最小曲率变形值；

K_x，K_y—分别为待求点沿走向及倾向在主断面投影处迭加后的曲率值；

4)地表任意点A(x,y)沿方向的水平移动值

式中：——为最大水平移动方向与OX轴的夹角

U_x，U_y——分别为待求点沿走向和倾向在主断面投影点处的水平移动值，mm，对于倾斜方向需加C_y′·W_cm·ctgθ，

5)地表任意点A(x,y)沿方向的水平变形值

式中：

ε(x，y)_max，ε(x，y)_min——为待求点最大、最小水平变形值；

ε_x，ε_y——为待求点沿走向及倾向在主断面投影处迭加的水平变形值。