[发明专利]一种使用偏态影响函数预测山区采煤沉陷的方法

摘要

本发明涉及煤矿开采领域，提出了一种使用偏态影响函数预测山区采煤沉陷的方法，包括以下步骤：S1、设置20~50个仅地形变化的数值模型；S2、在模型上模拟单元开采，计算地表沉陷值，含下沉和水平移动；选择偏态分布的概率密度函数作为下沉的影响函数，对其进行局部求导作为水平移动的影响函数，用最小二乘法将2个影响函数和模拟的沉陷值进行拟合，得到对应各个数值模型的影响函数参数值；S3、用最小二乘法拟合得到影响函数的各个参数关于地表倾角ag、覆岩层平均厚度H的表达式；S4、计算山区地形条件下单元开采和全采区开采的沉陷值。本发明使用2个偏态影响函数表征单元开采的地表下沉和水平移动进行山区沉陷预测，计算结果比经典方法更加准确。

主权项

1.一种使用偏态影响函数预测山区采煤沉陷的方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、设置20～50个数值模型，所述数值模型中，地层简化为包括底板、矿体和覆岩3个地层，覆岩层平均厚度H和地表倾角ag变化，其它地质采矿条件相同；3个地层的物理力学性质固定，采用摩尔‑库伦本构模型，分别设置杨氏模量、泊松比、抗拉强度、内聚力、摩擦角，取值由现场勘查或资料调研获取；S2、对设置的数值模型分别进行模拟单元开采，开挖的单元位于模型矿体层中央相同位置，计算开采后的地表沉陷值，所述地表沉陷值包括下沉和水平移动；选择偏态分布的概率密度函数作为下沉的影响函数vs(x)，对其进行局部求导作为水平移动的影响函数hd(x)，分别用下沉的影响函数和水平移动的影响函数对模拟得到的模型地表下沉和水平移动进行非线性最小二乘拟合，得到对应各个数值模型的影响函数的参数sm₁、α₁、μ₁、σ₁、sm₂、α₂、μ₂、σ₂的值；所述下沉的影响函数和水平移动的影响函数的表达式分别为：其中，x表示地表点相对开采单位的位置，sm₁、sm₂为数值纠正参数，α₁、α₂为形状参数，μ₁、μ₂为定位参数，σ₁、σ₂为尺度参数；S3、提取各个数值模型的覆岩层平均厚度H和地表倾角ag的值，通过最小二乘拟合，得到影响函数的各个参数sm₁、α₁、μ₁、σ₁、sm₂、α₂、μ₂、σ₂关于地表倾角ag、覆岩层平均厚度H的函数表达式；S4、根据山区地表的覆岩层平均厚度H以及地表倾角值ag，下沉和水平移动的影响函数vs(x)和hd(x)，以及影响函数的各个参数sm₁、α₁、μ₁、σ₁、sm₂、α₂、μ₂、σ₂关于地表倾角ag和覆岩层平均厚度H的函数表达式，计算得到山区地表单元开采沉陷值和全采区开采沉陷值。