条带开采地表沉陷预计参数的确定
煤矿开采沉陷防治和控制技术(三篇)
煤矿开采沉陷防治和控制技术一.沉陷的防治技术途径沉陷破坏的防治技术途径可以从两方面考虑；（1）对开采沉陷的控制，即通过合理选择采矿方法和工艺、合理布置开采工作面、采取井下充填法、覆岩离层带空间充填等措施，来减少地表下沉，控制地表下沉速度和范围，达到保护地表和地面建、构筑物与耕地的目的。
（2）开采沉陷破坏的恢复和整治，运用土地复垦技术和建筑物抗采动变形技术，对开采沉陷破坏的土地进行整治和利用。
1.1.1全部充填开采在煤炭采出后顶板尚未冒落之前，用固体材料对采空区进行密实充填，使顶板岩层仅产生少量下沉，以减少地表的下沉和变形，达到保护地面建、构筑物或农田的目的。
其中水沙充填是充填采煤法中减少地表下沉效果作好的方法，其次是风力充填和矸石自溜充填。
但充填采矿法需要专门的充填设备和设施，还需要有充足的充填材料。
矿井初期投资大，吨煤成本相应的增加。
1.1.2条带开采根据煤层和上覆岩层组合条件，按一定的采留比，在被开采的煤层中采出一条，保留一条。
由于条带开采仅是部分地采出地下煤炭资源，保留了一部分煤炭以煤柱形支撑上覆岩层。
从而减少覆岩移动，控制地表的移动和变形，实现对地面建、构筑物的保护。
但该方法采出率低、巷道掘进多，工作面效率低。
1.1.3覆岩离层带充填根据采空区上方覆岩移动形成三带的岩移特性，在煤炭采出后一定时间间隔内，用钻孔往离层带空间高压注浆，充填，加固离层带空间，将采动的砌体梁结构加固为稳定性较好的连续梁结构，使离层带的下沉空间不再向地表传递，以减少或减缓地表下沉，保护地面建、构筑物或农田。
但该技术难度大，再近一步研究。
1.1.4限厚开采根据矿区地形、水文地质条件和建、构筑物抗变形能力，以不产生地表积水和满足建筑物所要求的保护等级为依据，确定可开采的煤层厚度，开采是仅回采这一厚度的煤，其余各煤层均不开采，以实现减少下沉保护地面建、构筑物及土地的目的。
但该技术采出率低，仅在薄煤层中应用有一定的使用价值。
煤矿开采地表沉陷预测及分析方法
目前 中 国大 中型煤 矿 大多 采 用 综合 机 械 化采 煤 工 艺， 条带 式 采 煤 方 法 ， 煤 层 赋 存 条 件 大 多 为 近 水 平 煤 层 。因此 ， 本 次 主要 针 对 以 上 采 煤 工 艺 和 采 煤 方 法 以 及 煤 层倾 角小 于 ４ ５ 。 的井 工煤 矿项 目地 表 沉 陷预 测 方 法进 行 阐述 。 ２地 表 沉 陷预 测 方法 目前 我 国地 表 沉 陷预 测 可 以选 用 负 指 数 函数 法 ；
中煤国际工程集团北京华宇工程有限公司北京100120煤矿开采过程中及开采后会导致地表沉陷我们可以采用概率积分法进行煤层开采沉陷预测得出地表下沉等值线图和地表移动变形最大值
煤矿开采地表沉陷预测及分析方法
王麒（ 中煤 国际工程集 团 北京华 宇工程 有限公司 ， 北京 １ ０ ０ １ ２ ０ ）
摘 要： 煤矿 开采过 程中及开采后会导致地表沉陷 ， 我们 可以采用概 率积分法进行煤层开采沉陷预测 ， 得 出地表下沉等值线 图和 地表移动变形最大值 。通过 沉陷预 测结果可 以为土地复垦及地表沉陷防治措施提供依据 ， 对 以后煤 炭开采具有参 考价值。
ｓ ｉ ｎ ‘ Ｄ
‘
（ ４ ） 沿 ‘ ｐ 方 向水平 移动 Ｕ
Ｕ （ ｘ ， Ｙ ， ‘ ｐ ） ＝ ｖ 争 ｖ × ［ ｕ ｃ （ ｘ ） × ｗ。 （ Ｙ ） × ｃ ｏ ｓ ｑ ￣ ＋ ｕ 。
０
（ Ｙ ）×Ｗ。 （ ｘ ）×ｓ ｉ ｎ ｃ ｐ ］ （ ５ ） 沿 ‘ ｐ 方 向水平 变形 ８
（ ３ ） 沿 ‘ Ｐ 方 向曲率 ｋ
ｋ（ ｘ ， Ｙ ， ‘ Ｐ ）＝
型 墨
ａ ｙ
＝
开采沉陷形成机理及其预测方法
地表出现的裂缝、台阶或塌陷坑，对位于其上的建筑物危害极大。有铁路通 过此处时，会影响列车正常运行，若不能及时发现，将造成行车事故。所以在建 筑物下、铁路下或水体下采煤时，应极力避免出现大的裂缝、台阶和塌陷坑。
图 5 地表塌陷漏斗示意图
二、地表移动盆地的形成及特征 (一)地表移动盆地的形成 地表移动盆地是在工作面的推进过程中逐渐形成的。一般是当回采工作面自
开切眼开始向前推进的距离相当于 1/4~1/2H0(H0 为平均采深)时，开采影响即波 及到地表，引起地表下沉。然后，随着工作面继续向前推进，地表的影响范围不 断扩大，下沉值不断增加，在地表就形成一个比开采范围大得多的下沉盆地。
图 6 展示了地表移动盆地随工作面推进而形成的过程。当工作面由开切眼推 进到位置 1 时，在地表形成一个小盆地 W1。工作面继续推进到位置 2 时，在移 动盆地 W1 的范围内，地表继续下沉，同时在工作面前方原来尚未移动地区的地 表点，先后进入移动，从而使移动盆地 W1 扩大而形成移动盆地 W2。随着工作 面的推进相继逐渐形成地表移动盆地 W3、W4。这种移动盆地是在工作面推进过 程中形成的，故称动态移动盆地，即还在移动中的盆地。工作面回采结束后，地 表移动不会立刻停止，还要持续一度时间。在这一段时间里，移动盆地的边界还 将继续向工作面推进方向扩展。移动首先在开切眼一侧稳定，而后在停采线一侧 逐渐形成最终的地表移动盆地 W04。通常所说的地表移动盆地就是指最终形成的 移动盆地，又称为静态移动盆地。在工作面的推进过程中，如果图 7 所示的工作 面停在 1、2、3、4 的位置上，待地表移动稳定后，其对应的每一个位置都会有 一个相应的静态移动盆地 W01、W02、W03、W04。
村庄密集建筑物下条带开采参数设计及地表沉陷预计
表 １ 设 计 区域 各 煤 层 满 足 强 度 要 求 的 留 宽 １ 矿 井 条 带 开 采 技 术 条 件 某 矿 主采 上组 煤 的 二 、 、 及 下 组 煤 的 十 一 、 四 六 十
Ｉ 留宽 （ ）ｆ １ Ｉ １ Ｉ １ Ｉ １ Ｉ １ Ｉ １ Ｉ ｌ ｍ ６ ６ ３ ６ ５ ４ ４ Ｉ
Ｐ＝ ／ ０＋ ）＝ ４ ８ ｂ （ ６ ６ ． ％
因此 ， 根据计 算和初步分析 ， 考虑今后 设计生产 中
的误差 以及确 保煤 柱 内存在 核心 区 ， 以利 建筑 物的 长 久安全使用 。从 安 全 的角度 出发 ， 终确定 各层 的条 最 带开采参数如表 ４所示 。 （ 下转第 １１页） ８
口＝ ． ６ Ｈ ×１ 一＋ｂ／ ｂ／ ３ ６ ６５Ｍ ０’ ３一 ２（ ． Ｈ）
Ｐ ＝ｒＨ ｂ２ ２ 。 ［ ａ＋ ／ （Ｈ—ｂＯ ６ ］ ６ ５２ ｔｍ） ／． ） ＝ ６９ （ ／
式 中Ｉ 一 ｒ 容重 ， ｍ 。 ｔ ／
（ ）煤柱能够承受 的载荷值 ２
Ｐ ＝ ｒ （ ４ ９ Ｍ ×１ ）＝ ３ １ （／ ２ ４Ｈ ０— ．２ ０ ８ ３ １ ｔｍ）
三、 十五、 十六层煤 ， 矿井现 有储量 １７ ４ ６万 ｔ其 中村庄 ， 及其 它建筑物 占压工业储 量 ９ ５万 ｔ占 ６ ％ 以上 。 １ ， ０ 矿井根据村庄下被压采 区的地 质条件 和开采 技术
条件 ， 用 条 带 冒落 采 煤 法 进 行 回收 村 庄 下 的 煤 炭 资 选
・收稿 日期 ：０ １—０ ２１ ３—１ ５ 作者简 介： 杨秀刚 （ ９ ５一） 男 ， １６ ， 毕业 于北京煤 炭工业 学校 ， 现任
山 东 省 泰 安 红旗 矿业 有 限公 司Ｉ＝ １ ２ ／ ．
矿山岩层与地表沉陷的预测方法
矿山岩层与地表沉陷的预测方法矿山开采是人类活动中对地球表层最大的改变之一，其对地表沉降和地质灾害的影响也是不可忽视的。
因此，预测矿山岩层与地表沉陷是矿山开采中的重要问题之一。
本文将介绍矿山岩层与地表沉陷的预测方法。
一、矿山岩层与地表沉陷的原理矿山开采会对地下岩层产生影响，导致岩层的变形和破坏，从而引起地表沉降。
矿山岩层与地表沉降的原理是：在矿山开采过程中，岩石的应力状态会发生变化，从而导致岩石的变形和破坏。
当岩石的强度不足以支撑上部地层时，岩石就会向下移动，使地表产生沉降。
二、矿山岩层与地表沉降的预测方法（一）经验公式法经验公式法是根据矿山岩层和地表沉降的历史数据，通过统计分析和回归分析，建立预测模型，以预测矿山开采对地表沉降的影响。
该方法简单易行，适用于类似矿山的预测。
但是，由于该方法只考虑了历史数据，没有考虑到岩层和地表沉降的物理机理，因此预测精度较低。
（二）数值模拟法数值模拟法是使用计算机模拟矿山开采对岩层和地表沉降的影响。
该方法可以考虑岩层和地表沉降的物理机理，预测精度较高。
但是，该方法需要大量的数据和计算资源，建模和计算复杂，需要一定的专业知识和技能。
（三）物理模拟法物理模拟法是通过实验室模拟矿山开采对岩层和地表沉降的影响，以预测矿山开采对地表沉降的影响。
该方法可以直接观测到岩层和地表沉降的变化，预测精度较高。
但是，该方法需要大量的实验室设备和人力物力，成本较高，且实验结果可能受到实验条件的限制。
三、矿山岩层与地表沉降的预测案例以某矿山为例，使用数值模拟法预测该矿山开采对地表沉降的影响。
首先，建立矿山岩层和地表沉降的模型，采用有限元法进行模拟计算。
然后，根据矿山开采的方案和时间表，预测矿山开采对地表沉降的影响。
最后，与实际监测数据进行比对，验证预测精度。
预测结果显示，该矿山开采对地表沉降的影响较小，最大沉降量为10毫米。
与实际监测数据进行比对，预测精度较高，误差小于5毫米。
四、结论矿山岩层与地表沉降的预测是矿山开采中的重要问题之一。
开采沉陷
一、名词解释（共30分，每小题6分）1. 地表移动盆地：地下开采波及到地表，使受采动影响的地表从原有标高向下沉降，从而在采空区上方地表形成一个比采空区大得多的沉陷区域，这种地表沉陷区域称为地表移动盆地。
P52. 最大下沉角：地表最大下沉点与采空区中点的连线和水平线所成的锐角称为最大下沉角。
P103.边界角：在充分采动或接近充分采动的条件下，地表移动盆地主断面上盆地边界点（下沉为10mm）至采空区边界的连线与水平线在矿柱一侧的夹角称为边界角。
P144.条带开采：条带开采是一种部分开采方法，它是将要开采的煤层区域划分为比较正规的条带形状，采一条、留一条，使留下的条带煤柱足以支撑上覆岩层的重量，而地表只产生较小的移动和变形。
P1975.开采沉陷预计：对一个计划进行的开采，在开采进行以前，根据其地质采矿条件和选用的预计函数、参数，预先计算出受此开采影响的岩层和(或)地表的移动和变形的工作，称为开采沉陷预计。
P50二、简答题（每小题10分，共计40分）1．为保护地表建筑物采用的主要技术和开采方法有哪些？p141答：（1）开采方法：充填开采方法、部分开采方法、协调开采方法、岩层离充填减沉方法。
（2）建筑物加固方法：设置变形缓冲沟、设置变形缝、设置钢拉杆、设置钢筋混凝土圈梁、设置基础联系梁、设置钢筋混凝土锚固板、堵砌门窗。
2.试分析曲率变形对地表建筑物的影响。
P127答：曲率变形表示地表倾斜的变化程度。
建筑物位于正曲率（地表上凸）和负曲率（地表下凹）的不同部位，其受状态和破坏特征也不相同。
前者是建筑物中间受力大，两端受力小，甚至处于悬空状态，产生破坏时，其裂缝为倒“八”字形；后者中中间部位受力小，两端处于支撑状态，产生破坏时，其裂缝为“八”字形。
曲率变形引起的建筑物上附加应力的大小，与地表曲率半径、土壤物理力学性质和建筑物特征有关。
一般是随曲率半径的增大，作用在建筑物上的附加应力减小；随建筑物长度的增大、底面积增大，建筑物产生的破坏也加大。
深部大采宽条带开采地表移动的预计
第33卷第4期煤 炭 学 报V o.l 33 N o .4 2008年4月J OURNAL OF C H I N A COAL SOC I ETYA pr .2008文章编号:0253-9993(2008)04-0368-05深部大采宽条带开采地表移动的预计郭文兵(河南理工大学能源科学与工程学院,河南焦作 454003)摘 要:以概率积分法模型为基础,分析了现有条带开采几种计算预计参数的方法及其预计结果,探讨了这些方法用于深部大采宽条带开采预计存在的问题及优缺点.研究结果表明:现有条带开采几种计算预计参数的方法,其预计结果均不能很好地描述深部大采宽条带开采的地表移动和变形规律.提出了全采多工作面叠加预计方法与用文中公式(3)计算预计参数的预计方法相结合的方法,能更准确地进行深部条带开采地表移动和变形预计.关键词:深部开采;条带开采;地表移动和变形;/三下0采煤中图分类号:TD82316 文献标识码:A收稿日期:2007-04-25 责任编辑:柴海涛基金项目:河南省杰出青年科学基金资助项目(0612002100);河南省重点科技攻关项目(072102290004) 作者简介:郭文兵(1969)),男,河南宁陵人,教授,博士.E -m ai :l gu o w b @hpu 1edu 1cnSurface m ovem ent pred i cti ng problem s of deep stri p pillar m i ni ngGUO W en -b i n g(S c hool of Energy S cie n c e and Engineeri ng,H e nan P ol ytec hn ic Un i versit y,J i aozuo 454000,Ch i na )Abst ract :Based on them ode l of probability integ ralm ethod,the current calcu lati n g m ethods o f predicti n g peri m e -ters and their pred icted resultsw ere studied through a typical case .The pr oble m s of these m et h ods and t h e ir advan -tages and d isadvantages w ere discussed w hen they w ere used to predict surface m ove m ent and de for m ati o n of deep strip m ining .The resu lts de m onstrate that t h e resu lts o f all of these m ethods cannot descri b e perfectl y the surface m ove m ent and defor m ati o n of deep strip pillar m ini n g .The m ethod co m b i n ed by equations (3)i n t h is paper and m ult-i face predicting m ethod using full extraction para m e ters w as put fo r w ard .Th ism ethod can pred ict the surfacem ove m ent and defor m ati o n of deep strip pillar m i n i n g accurately .K ey w ords :deep m ining ;stri p p illar m ining ;surface m ove m ent and defor m ation ;m i n i n g under builolings ,rai-lw ays and w ater -bod ies随着浅部煤炭资源逐渐减少和枯竭,矿井地下开采深度越来越大[1,2].同时,开采煤炭资源对地表建(构)筑物造成了严重损害,采动损害问题日益突出.由于煤层埋藏深度增大,地表各类建(构)筑物保护煤柱尺寸随采深的增大而增大.因此,深部/三下0(建筑物、水体、铁路)压煤量占矿区煤炭储量的比例更大.条带开采由于能有效地控制上覆岩层和地表沉陷,保护地表建筑物和生态环境,在我国煤矿被广泛采用[3~9].我国学者对条带开采地表移动预计方法进行了较多的研究.吴立新等[10]提出了基于托板理论的预计方法;邹友峰[11]提出了条带开采地表沉陷预计的三维层状介质理论;郭增长[12]提出了适合极不充分开采的概率密度函数法,并推广到条带开采地表沉陷预计.但在实际应用中,目前主要是根据全采与条带开采地表移动预计参数关系的经验公式,通过修正预计参数,采用概率积分法进行预计.第4期郭文兵:深部大采宽条带开采地表移动的预计随着矿井深度的增加,目前条带开采已打破仅适合于埋藏深度在500m以内的条件限制,在深部采用大采宽条带开采技术,深部大采宽条带开采在生产实践中逐步得到应用.然而,随着条带开采深度的增大,现有各种方法的预计结果存在较大差别,已明显不能满足工程需要.我国以前的条带开采绝大多数采深在500m以内,故对条带开采而言,采深大于500m时可定义为深部条带开采.研究深部条带开采地表移动和变形预计问题,对保护地表建筑物及生态环境具有重要意义.1条带开采预计方法及其参数如前所述,地表移动和变形的预计方法有多种,但概率积分法是我国应用最为广泛的开采沉陷预计方法[13].其预计结果的精度主要取决于预计参数的可靠性.正确选取条带开采预计参数对于提高地表移动和变形值的预计精度、合理进行条带开采设计具有十分关键的作用.然而,目前预计参数给不准的问题已表1条带开采地表移动参数计算公式Table1The equations of surface movem en t para m e ters of str i p p ill ar m i n ing参数计算公式公式(1)公式(2)下沉系数q t=H-305000a/b-2000q q q t=H+451250-1450ba+b013+0112bH q q水平移动系数bt =(1129-010026H)b q b t=1000010750+716Hb q主要影响角正切tan Bt=(11076-010014H)tan B q tan B t=tan B q-01574ln H+2134拐点偏移距St =1156b Ha(0101H+30)S t=14-317QS q成为条带开采设计与决策的瓶颈之一.我国学者曾在分析实测资料的基础上,对条带开采预计参数选取及其与地质采矿条件的关系进行了研究[14,15].得出了条带开采下沉系数q t、水平移动系数b t、主要影响角正切tan B t和拐点偏距S t与全采时(下标为/q0)的关系,见表1.这些公式是进行条带开采求取预计参数的主要方法.q t q q =012663e-015753m ba+b216887lnb Ha+010336,b tb q=-010002H(a+b)b+018786, tan B ttan B q=017847e-010012PH,S t=010673b2Ha(a+b)+21564.(3)表1公式及式(3)中,H为采深,m;a,b分别为留宽和采宽,m;Q为设计采出率;m为采厚.随着条带开采的广泛应用,新的条带开采的现场实测数据逐渐增多.在补充新的观测站资料的基础上,文献[15]经过现场调研及资料检索,获得了大量新的实测数据,建立了新的条带开采地表移动预计参数的经验公式(3).实践表明:表1中公式存在以下主要问题:¹即使是中浅部条带开采,对于同一个煤矿、同一地质采矿条件下条带开采预计参数的计算结果差异很大,如下沉系数经验公式(2)的计算结果一般是公式(1)计算结果的3倍.º当采深大于500m时,公式(1)计算的水平移动系数为负值.基于上述问题,结合一预计实例,探索深部大采宽条带开采地表移动合理的预计方法.2地表移动和变形预计分析以如下地质采矿条件为例进行预计对比分析:平均采深H=520m,采宽b=100m(约为采深的1/5),留宽a=80m,采出率为56%,采厚215m,煤层倾角A=10b,开采区域范围700m@640m,并建立坐标系如图1所示.上覆岩层岩性综合评价系数P=0175.全采时的参数:下沉系数01800,水平移动系数01300,拐点369煤炭学报2008年第33卷图1预计范围及坐标系统F i g11Predicti ng areas and reference fra m e 偏移距S=0108H,主要影响角的正切为21600.根据全采时的预计参数,分别按上述公式(1),(2)和式(3)计算条带开采的预计参数,结果见表2.根据表中的参数,对上述深部大采宽条带开采进行预计.首先采用全采时的预计参数,按4个工作面开采影响的叠加进行计算(以下称/叠加法0),然后再应用条带开采的参数进行预计.为便于比较分析,分别预计走向主断面、倾斜主断面和地表一定范围内任一点的移动和变形值.表2地表移动和变形预计参数T ab le2T he pred icting para m e ters of surface movemen t and de form ati on计算方法下沉系数水平移动系数主要影响角正切拐点偏移距全采时01800013002160041160公式(1)01196-010190190528181条带开采时公式(2)01328012041135010196公式(3)01094012071127826187211走向与倾斜主断面地表移动和变形预计走向主断面x方向与倾斜主断面y方向的移动和变形最大值见表3.下沉和水平移动曲线如图2所示.表3走向与倾斜主断面地表移动和变形最大值T ab le3M ax i m um values of surface movem en t and d efor m ati on of ma i n cross section a l ong stri k e and dip主断面预计方法最大下沉值/mm最大水平移动值/mm最大倾斜值/(mm#m-1)最大水平变形值压缩/(mm#m-1)叠加法1991559161100144走向主断面公式(1)288183019015-条带开采公式(2)72012150191180158公式(3)1941141180150122叠加法2081559161140180倾斜主断面公式(1)2901493180160110条带开采公式(2)72012198101190180公式(3)1941755110150120212地表任一点的移动和变形预计预计地表范围为1300m@1250m,叠加法和公式(3)预计的地表下沉盆地立体图如图3所示,横坐标为沿走向和倾向方向上的距离,地表移动和变形最大值同表3.213预计结果分析深部开采时,概率积分法模型仍然适用.深部大采宽条带开采预计,采用全部开采的预计参数,多个单一工作面开采影响的叠加进行计算,由于不需要进行预计参数的转换,预计参数相对准确,因此,预计结果的可靠性高.但由于非充分采动问题,对拐点偏移距敏感.由表2可知,深部条带开采采用公式(1)计算的水平移动系数为负值,由此预计的水平移动和水平变形值已不符合地表移动和变形的基本规律,但对下沉值和倾斜值没有影响.说明该公式已不能用于深部条带开采的地表移动和变形预计.采用公式(2)计算得出的预计参数进行预计时,其最大下沉值与其它3种方法相比明显偏大(图2,3),最大下沉值是全采叠加预计方法的315倍左右.主要原因是下沉系数偏大,采深520m时,计算的下沉系数达370第4期郭文兵:深部大采宽条带开采地表移动的预计到01328(表2).水平移动系数和主要影响角正切结果与公式(3)较为接近.预计的倾斜值和变形值相对接近于全采叠加预计方法的结果,但也大于其结果.采用公式(3)计算的预计参数进行预计时,其最大下沉值与全采叠加预计方法非常接近,水平移动值与公式(2),(3)相比也最为接近(图2,3(a)和表3),倾斜值与公式(1)较为接近.但水平变形值相对全采叠加预计方法偏小,主要原因是条带开采的主要影响角正切小,主要影响半径偏大的缘故.此外,全采叠加预计方法给出的下沉盆地中间有微小的波浪(图2,3(a)),下沉盆地范围小,其它预计方法不可能出现波浪下沉(无论采、留宽度如何变化),盆地范围大而平缓(图3(b)).综上所述,深部大采宽条带开采预计可以采用全采的预计参数,用多工作面叠加进行预计;公式(1)已不能用于深部条带开采的地表移动和变形预计;公式(2)结果明显偏大,公式(3)移动值较好,变形值偏小.因此,采用全采叠加预计方法与公式(3)相结合能更好地进行深部大采宽条带开采预计.3 结 论深部大采宽条带开采预计问题,可以采用全部开采的预计参数,用多个单一工作面开采影响的叠加进行预计.由于不需要进行预计参数的转换,预计参数相对准确,因此,预计结果的可靠性高.但由于非充分采动问题,该方法地表移动和变形值对拐点偏移距选取敏感.用公式(1)计算给出的参数预计,水平移动和水平变形值已不符合地表移动和变形的基本规律.因此,该公式不能用于深部条带开采的地表移动和变形预计.采用公式(2)计算得出的预计参数进行预计时,其地表移动值明显偏大.采用公式(3)371煤炭学报2008年第33卷372给出的参数进行预计,可以克服全采叠加预计方法对拐点偏移距选取敏感的不足,全采叠加预计方法可以克服公式(3)变形值偏小的不足.因此,采用两者相结合的方法能更准确地进行深部大采宽条带开采预计.参考文献:[1]赵生才.深部高应力下的资源开采与地下工程)))香山会议第175次综述[J].地球科学进展,2002,4(2):295~297.[2]邓喀中,张冬至,张周权.深部开采条件下地表沉陷预测及控制探讨[J].中国矿业大学学报,2000,29(1):52~55.[3]张华兴,赵有星.条带开采研究现状及发展趋势[J].煤矿开采,2000(3):5~7.[4]郭文兵,邓喀中,邹友峰.我国条带开采的研究现状与主要问题[J].煤炭科学技术,2004,32(8):7~11.[5]焦传武,仲惟林,耿德庸.条带法开采实施建筑物保护的实践与认识[A].地下开采现代技术理论与实践[C].北京:煤炭工业出版社,2002.[6]戴华阳,王金庄,刘天新,等.村庄下深部压煤开采的技术途径探讨[J].矿山测量,2003(3):15~17.[7]胡炳南,袁亮.条带开采沉陷主控因素分析及设计对策[J].煤矿开采,2000(4):24~27.[8]郭文兵,邓喀中,邹友峰.条带开采的非线性理论研究及应用[M].徐州:中国矿业大学出版社,2005.[9]钱鸣高,许家林,缪协兴.煤矿绿色开采技术[J].中国矿业大学学报,2003,32(4):343~348.[10]吴立新,王金庄,刘延安,等.建(构)筑物下压煤条带开采理论与实践[M].徐州:中国矿业大学出版社,1994.[11]邹友峰,何满潮.条带开采地表沉陷预计的新理论[J].水文地质工程地质,1994(2):1~5.[12]郭增长.极不充分开采地表移动预计方法及建筑物深部压煤开采技术的研究[D].北京:中国矿业大学(北京),2001.[13]何国清,杨伦,凌赓娣,等.矿山开采沉陷学[M].徐州:中国矿业大学出版社,1994.[14]耿德庸.有限元法计算和分析条带开采的地表移动及煤柱稳定性规律[A].北京开采所开采论文集[C].1985.115~131.[15]郭文兵,邓喀中,邹友峰.条带开采地表移动参数研究[J].煤炭学报,2005,30(3):182~186.重要启事近几年,5煤炭学报6收到的论文越来越多,为了刊出更多的优秀论文,缩短出版周期,2007年, 5煤炭学报6由双月刊改为月刊;5J OURNAL OF COAL SCI ENCE&ENG I N EER I N G(C H I N A)6(5煤炭学报6英文版)由半年刊改为季刊,欢迎大家踊跃投稿.本刊编辑部已安装远程稿件处理系统,该系统已于2007-01-01正式启用,可实现作者网上投稿、查稿、上传修改稿、专家网上审稿等.自2007-01-01编辑部不再接收邮寄和E-m ail投稿,谢谢合作!详情请登陆本刊网站:http://www1m txb1co m1cn本刊编辑部。
如何进行矿区沉陷监测与预测
如何进行矿区沉陷监测与预测矿区沉陷是指在开采矿产资源过程中，由于地下矿藏的挖掘和排空，地面上产生的坍塌、下沉现象。
矿区沉陷不仅给工程建设和城市规划带来了巨大隐患，对环境和生态系统也构成了一定的威胁。
因此，进行矿区沉陷的监测与预测是非常必要的。
首先，沉陷监测是了解矿区沉陷情况的基础。
在沉陷监测中，可以利用不同的技术手段，如地面测量、卫星遥感、地形测量等。
地面测量是常用的一种方法，通过测量点位的坐标变化来确定地表的沉陷情况。
而卫星遥感可以利用卫星传感器获取地表沉陷的动态变化信息，有助于全面了解矿区的沉陷情况。
此外，地形测量可以通过测量地表高程来判断地表的沉陷状况。
这些测量手段可以相互协调配合，提高监测的准确性和可靠性。
其次，沉陷监测需要结合预测模型进行分析。
沉陷预测是对未来矿区沉陷情况进行预测的过程，可以根据历史数据和监测数据，建立数学模型和统计分析模型，来预测未来的沉陷趋势。
例如，可以利用时间序列分析、回归分析等方法，对沉陷数据进行处理和拟合，以得出沉陷的规律和趋势。
同时，可以结合地质勘探和地下水位监测等数据，综合分析形成完整的预测模型。
通过对预测结果的分析和验证，可以进一步优化和完善预测模型，提高预测的准确性。
除了监测和预测，还需要对矿区沉陷进行风险评估和防治措施的制定。
风险评估是对矿区沉陷产生的潜在风险进行评估和分析，包括对工程建设和城市规划带来的风险进行定量和定性的评估。
通过风险评估，可以确定矿区沉陷可能对周边环境和设施造成的损害程度，从而为制定相应的防治措施提供依据。
防治措施的制定是根据风险评估结果，采取相应的技术和管理措施，减少或避免矿区沉陷对周边环境和设施的损害。
例如，可以采取地下回灌水、地表加固、增加支撑等技术手段，来减轻矿区沉陷的影响。
此外，矿区沉陷的监测与预测还需要与环境保护和资源管理相结合。
矿区沉陷不仅会对地表环境造成影响，还会对地下水资源的开采和利用产生影响。
因此，在进行矿区沉陷监测与预测的过程中，应综合考虑环保和资源管理的要求。
条带开采地表沉陷预计参数的确定
条带开采地表沉陷预计参数的确定
概率积分法是条带开采地表移动和变形预计常用的方法,而概率积分法预计的精度取决于其预计参数的确定.以国内大量的条带开采实测资料为基础,应用相似理论对条带开采地表沉陷的相似现象进行了模糊聚类分析,计算出了条带开采地表沉陷预计参数.根据所得条带开采地表沉陷相似现象的分类及其地表沉陷预计参数,应用模式识别对待求条带开采地表沉陷预计参数进行了求取.工程实例表明,用模糊优化确定的预计参数进行条带开采地表移动和变形预计,其预计结果更加可靠、准确.。
条带开采地表沉陷规律实测研究
表 1 Ⅲ328 工作面实际开采情况
条带名称 起始时间 结束时间 采宽/ m 煤柱号 留宽/ m
一 2001. 05. 10 2001. 06. 25 43
一
46
二
07. 01
08. 03 34～46
二 68～80
三
08. 09
10. 11 58～76
三 52～57
四
10. 16
11. 20
64
四
57
最终下沉情况见图 2 和图 3, 通过计算, 可得 出最终走向线和倾向线的倾斜变形值, 见图 5～6。 由图可见, 走向和倾向的倾斜变形分布情况比较正 常、规律性较明显: 由移动盆地边界向拐点附近逐 渐增大, 拐点附近倾斜最大, 由拐点向采空区中央 逐渐减小至零。同样可以得出最终走向线和倾向线 的曲率变形值曲线( 略) , 曲率变形值由于其量值甚 小、分布规律不如倾斜变形明显。
Ⅲ328 面位于三二采区北翼第四区段, 其浅部 为采用全采的Ⅲ326 工作面。Ⅲ328 面回采标高为 - 410～ - 466 m , 走 向 长 517 m, 倾 向 长 97 ～ 138 m , 平均 122 m 。设计采高 2. 1 m, 实际平均采 高 1. 85 m 。工作面回采时间为: 2001 年 5 月 17 日 ～2002 年 1 月 5 日, 采用倾向条带开采, 设计采留 比 60 m ∶60 m, 实际回采了 5 个倾向条带。Ⅲ328 工作面储量为 175872 t , 共采出煤量 90556 t , 工作 面采出率 51. 5% 。工作面总面积 63013 m2, 回采 5 个条带面积总和 34628 m2, 面积回采率 54. 95% 。 表 1 给出了Ⅲ328 工作面实际开采情况。
开采沉陷预计参数的确定方法
w z
γxz
=
u z
+
w x
,
(2)
收稿日期 :2001-01-15 ;修回日期 :2001-03-11 基金项目 :教育部高等学校骨干教师资助计划 、 煤炭科学基金 (96 采 10811) 和焦作工学院博士基金 (5922) 资助 . 作者简介 :邹友峰 (1964-), 男 , 湖北天门人 , 教授 , 博士 , 焦作工学院副院长 , 主要从事开采沉陷方面的教学与研究 .
ρ—岩体的平均质量密度 , g/ cm3 ;
g —重力加速度 , m/ s2 .
(7)
2 地表下沉系数 q
对地表而言 , z = H 为一定值 , 而 υ和 λ对地表下沉的影响较小 .由下沉系数的定义可知 : q = f E/ E m , ρH 2/ 100 E m M .岩体的综合变形模量 E 可由表 1 中各岩层的变形模量按公式 E =
25 4 焦作工学院学报 (自然科学版) 2001 年第 20 卷
物理方程 :
边界条件 :
εx = 1 + E υ[ (1 -υ)σx -υσz ]
εz =1 E+υ[ (1 -υ)σz -υσx]
γxz
=
2(1
+ E
υ)τxz
, (3)
焦作工学院学报(自然科学版), 第 20 卷 , 第 4 期 , 2001 年 7 月 Journal of Jiaozuo I nstitute of Technology (Natural Science), Vo l.20, N o .4 , Jul.2001
开采沉陷预计参数的确定方法
邹友峰
(焦作工学院 , 河南 焦作 454000)
最新 概率积分法用于开采沉陷预计时参数求取方法研究现状-精品
概率积分法用于开采沉陷预计时参数求取方法研究现状引言对一个计划进行的开采，在开采进行以前，根据其地质采矿条件和选用的预计函数、参数，预先计算出受此开采影响的岩层和（或）地表的移动和变形的工作，称为开采沉陷预计，也称岩层和（或）地表移动预计（或预算），简称“预计”[1]。
我国开采沉陷工作者建立的沉陷预计方法主要有概率积分法、负指数函数法、典型曲线法、积分格网法、威布尔分布法、样条函数法、双曲函数法、皮尔森函数法、山区地表移动变形预计法、三维层状介质理论预计法和基于托板理论的条带开采预计法。
在这些预计方法中,积分格网法已很少使用,双曲函数法是基于淮南矿区具有巨厚冲积层时的开采预计方法,皮尔森函数法是基于淮南矿区急倾斜煤层开采时的预计方法,一般仅限于该矿区使用;三维层状介质理论和托板理论是针对条带开采提出的新方法,还有待于进一步的实践检验和完善;概率积分法以其理论基础坚实、易于实现、应用效果好而成为我国开采沉陷预计的主要方法。
1 概率积分法基本原理概率积分法是因其所用的移动和变形预计公式中含有概率积分（或其倒数）而得名。
由于此方法的理论基础是随机介质理论，所以又叫随机介质理论方法[1]。
随机介质理论首先由波兰学者李特威尼申与50 年代引入岩层移动研究，后由我国学者刘宝琛、廖国华等发展为概率积分法[2]。
经过我国开采沉陷工作者不断的研究，目前以成为我国较成熟的、应用最为广泛的预计方法之一。
该方法认为开采引起的岩层和地表移动的规律与作为随机介质的颗粒体介质模型所描述的规律在宏观上相似。
概率积分法属于影响函数法,通过对单元开采下沉盆地进行积分即可求取工作面开采地表移动与变形值，参考文献[1]中给出了详细的推导过程。
在计算机实现过程中,可以将工作面剖分成0.1H×0.1H(H 为工作面平均采深)的矩形网格进行积分。
具体实现过程可参见文献[3]。
2 概率积分法应用于开采沉陷预计时的误差分析概率积分法应用于开采沉陷预计主要有两种误差来源，即模型误差和参数误差。
2-1 开采引起的地表沉陷规律
δ0
ψ3
ψ3
δ0
r
o
-
+
i
K
+
- o-
+
9 x x x
1=0
3=0
5=0 7=0
9=0
水平变形正负号的物理意义
水平变形正值 的物理意义为 地表受拉伸变 形
负值的物理意 义为地表受压 缩变形。
x
W(mm)
δo
ψ3
ψ3
δo
r
ε (m/mm)
+
+
x
-
-
水平变形的变化规律
两个相等的正极值和两个相 等的负极值
负值的水平移动与x轴的负方向一致
1点 U1=0
5点 U5=0
9点 U9=0
U坐标向下 为正
水平移动
1 23 4 5 6 7 8 9 x
1′ 2′
9′ 8′
3′
7′
4′ 5′ 6′
δ0
ψ3
ψ3
δ0
o
-
+
x
U 边界点和采空区中点的水平移动为零；
边界点和采空区中点之间有极值。
3、倾斜 i
倾斜是指地表单位长度内下沉的变化，单位 为mm/m，i坐标轴向下为正
o
x
W(x)
δ0
ψ3 ψ3
δ0
(a)
o
x
i(x)
(b)
o
x
U(x)
(c)
K(x) x
o
(d)
ε (x)
o
x
(e)
x
W(mm)
δo
ψ3
ψ3
δo
r
采矿方法及地表沉陷预测探究
采矿方法及地表沉陷预测探究【摘要】随着煤炭资源的开采和利用，地球浅部的资源已经不能满足人类使用需求量了，因此开采人员已经在研究深度开采煤矿的技术。
由于深部开采会对地表沉陷带来影响，所以解决地表沉陷预测成为深部开采煤矿的关键。
只有解决好技术上的难题，才能安全的进行采矿工作。
【关键词】采矿方法；地表沉陷；预测；模型；系统我国目前已经普遍使用剖面函数法、典型曲线发和影响函数法预测地表沉陷，由于深部开采存在高地应力、高地温、高瓦斯、高水压、高冲击地压以及开采后覆岩破坏的技术问题，目前还没有办法通过理论方法获得概率积分法参数，只能通过资料反演获得概率积分法参数。
我国建立了大量的地表移动观测站，对研究地表沉陷有很大的帮助。
进行地表沉陷预测的探究式为了给采矿工人一个安全的工作环境，也为采矿技术的改良提供参考依据。
一、采矿方法研究我国目前有几十种采矿技术，但是综合来看，可以分成三大类。
第一类是空场采矿法，这种采矿的方法就是将矿区分为矿房和矿柱，分成两个步骤进行采集。
在回采矿房时形成的空区利用矿柱进行支撑，控制地表压力，保证矿石和围岩的稳固。
第二类是填充采矿法，随着回采工作面的扩大，利用地面构件对空区进行支撑，防治矿石掉落。
第三类就是崩落采矿法，对空区的围岩进行崩落，再填充空区，这样既可以避免围岩意外崩落伤害工人，还可以有效的利用围岩控制地压。
另外一种分类方法就是将采矿方法分为浅部开采和深部开采。
开采深度小于300米的开采为浅部开采，此时进行煤矿矿床开采产生的地表沉陷不明显，就算有异样，也是可以及时进行处理的。
开采深度大于300米的开采就是深部开采，开采的过程中，在300到600米之间可能会发生轻度的岩爆，600米以上就会频繁发生岩爆。
因此对深部开采而言，地表沉陷的预测就显得尤为重要。
二、地表沉陷预测方法1．剖面函数法剖面函数法就是利用剖面函数来描述地表下沉盆地。
具有清晰直观的特点，借助计算机软件轻松快捷的获取地表沉陷参数。
井工煤矿开采造成的地表沉陷及治理措施
井工煤矿开采造成的地表沉陷及治理措施摘要：在井工煤矿开采过程中由于煤炭层被采空，很容易发生地表沉陷，导致地面中出现裂缝，进而造成地苗水渗漏，影响周围的环境。
针对地表沉陷的情况，需采取合适的治理措施，改善开采煤矿对周围环境，地质的影响。
本文主要讲解井工煤矿开采导致的地表沉陷以及治理措施的情况。
关键词：井工煤矿；地表沉陷；治理措施随着科学技术的不断发展以及社会发展对煤矿资源的需要量不断增多，对煤炭开采技术的要求逐渐增加[1]。
煤炭行业快速发展过程中，煤炭开采的规模以及数量不断增多，但是在煤炭开采中，经过开采的矿区中出现地面沉陷特征，会对周围环境造成严重的影响，具体表现为塌陷坑，地裂缝，建筑出现损坏等情况。
对煤矿区域中地面沉陷发生原因进行分析，制定出合理的治理方法。
1 煤矿开采对矿区环境影响在地下井矿中开采煤矿过程中会对周围地层产生影响，对周围环境的采动影响主要从深处向周围扩散的。
开采空间的大小会对周围岩性的地层造成不同的影响。
在地下开挖矿井，会对周围地层造成较大的影响，若挖掘一个菜窖，那么产生的地层影响会比较轻微。
如果挖掘一个巷道，会较大地影响周围地层，这个影响范围中称为松动圈，一般范围在1米到2米左右。
如果地层的岩性比较软，开采的深度比较小，在煤矿开采中使用长臂采矿方式，在推进几十米后，会对地表造成影响[2]。
如果地层的岩性比较硬，开采的深度比较大，开采煤矿的工作面需要推进一个比较大的长度后才能对地面产生影响。
在煤矿区域中采空区域发生地面塌陷的原因主要由于地下煤矿开采完后，造成大范围的采空的情况，会造成地面的变形以及坍塌的情况，会对农作物、耕地以及民房造成较大的危害。
其中最危险的地段是由于地面沉陷导致部分农田水平面降低，积水进入其中形成潭水或者沼泽地，农作物由于地面沉陷导致损坏，整块田地无法再次进行耕种，导致出现丢荒的情况。
煤矿发生塌陷不仅会对土地，地表的植被资源造成破坏，还会严重影响矿区周围的人们的生活生产。
3-4-条带开采
4、条带开采注意的问题
•上行开采顺序有利于保留条带基本不再受 重复采动影响。
•当煤层间距较小时上下煤层或上下分层的 煤柱要对齐。 •保留条带中尽量不开掘巷道或少开掘巷道 •不得随意扩大采出条带宽度和缩小保留条 带宽度。
pm (0 .6 0 4 .3W p 6 /h )n
式中 σp——煤柱实际强度，MPa； σm——立方体煤柱强度，MPa； Wp——条带煤柱宽度，m; n——当Wp/h＞5时，n=1.4; 当Wp/h＜5时，n=1。
• 渐进破坏理论认为：煤体变形破坏是一 个复杂而渐近的过程。
对应煤体变形破坏过程的三个阶段，可将 煤柱变形破坏分成三个区，即松弛区、塑 性区及弹性区。
三、条带开采沉陷预计方法
•概率积分法 •数值模拟法 •实测纠偏法
200
200
500
60
60
500
50
2.5
2200
0 0
-0.02
-0.04
-0.06
300
600
900
a
ab
abc
-0.08
abcd
-0.1 -0.12 -0.14 -0.16
abcde ab+bc-b ab+bc+cd-b-c ab+bc+cd+de-b-c-d 下沉量 /m
轴抗压强度，通过下式来计算立方体煤柱
的原位强度：
m c
D 0.9
式中 σm——立方体煤柱的原位强度，MPa ; σc——实验室试样的平均单轴抗压强度，
开采沉陷计算过程说明
开采沉陷计算过程说明一、数据准备1．地形图数据（1）AutoCAD图数据首先将AutoCAD文件备份，然后在AutoCAD中将地形图中的等高线、高程点分别设置到图层上，并逐条等高线赋高程值，高程点赋高程值，然后将其它内容全部删除，处理完后另存为AutoCAD2000格式的dxf类型文件。
注意：一定要将不是等高线、高程点的内容删除，特别是块信息须全部删除，否则会引起读入数据不正确。
（2）扫描图矢量化数据将扫描的地形图应用矢量化软件对等高线、高程点进行矢量化，并对所有等高线、高程点赋高程值，处理完后转换成AutoCAD2000格式的dxf类型文件。
（3）文本格式数据文件地形图数据一般包括三个数据文件：线数据文件、点数据文件、文字注记数据文件。
线数据文件格式：序号曲线开闭标志(开=1;闭=2) 等高值线型颜色值点数n X1 Y1 ……Xn Yn。
数据之间用空格隔开，一条等高线数据为一行，第二条等高线数据另起一行。
例：1 2 500.0 255 6 100.0 100.0 120.0 120.0 140.0 140.0 140.0 160.0 120.0 180.0100.0 100.02 1 505.0 0 8 128.284271 100.0 134.142136 105.857864 154.142136 125.857864 174.142136 145.857864 194.142136 165.857864 214.142136 185.857864 234.142136 205.857864 254.142136 225.857864……………64 1 515.0 0 4 100.0 976.812409 101.593796 978.406204 121.593796 998.406204 123.187591 1000.0点数据格式:X坐标 Y坐标 Z坐标（高程值）。
例：99973.751000 86063.929000 1022.20000098981.372000 86069.009000 897.80000098699.407000 86035.140000 935.90000098412.786000 86079.170000 1000.40000098039.797000 86055.038000 943.10000098181.626000 86245.978000 947.00000098436.918000 86150.296000 984.10000098430.991000 86331.499000 935.20000098653.683000 86258.679000 891.900000……………文字注记数据格式：文本起点横坐标X 起点纵坐标Y 标注角度字体旋转角度字体高度字体宽度间隔宽度字体标注信息的长度标注的文本信息其中：字体旋转角度值为：不旋转=90；字体高度为像素高度值；间隔宽度=0为系统默认间隔；字体标注信息的长度=汉字数×2+数字（字母）×1。
煤矿条带开采地表沉降研究
摘 要：本文通过 分析煤矿 多煤层条带开采地表下沉数据 ，确定采 区实际下沉参数 。使采 区开采方案更趋近于现场
实际。为采区全 面开采和地表建筑保护提供 理论依 据。
关键词 ：条带开采；下沉参数 ；沉降研 究
中图分 类 号 ：Ｔ Ｄ ３ ２ ５ 文献 标识 码 ：Ａ
１ ． 采 区 概 况
这种方法需要 大量 的岩 石物理力学参数 ，准确地获 取这些参 沉值未超过原条采设计 预计 最大下沉值 ，说 明条采设计方案 数又 比较 困难 ，使 这种 方法的应用受到 了一定 的限制。而在 是合理的。 实践 中应用 比较广泛的还是剖面函数法 和影 响函数法 。 （ ２）与开采充 分程 度有关 由于条 带开 采是将 被 开采煤 层分 成 比较正 规 的条带形 剖 面函数 法来 源于实际观测数据 、预计精度 比较高 ；影 响 函数法把地 下采区看成 由无穷多个单元开采组成 ，每个单 状 ，采一条 ，留一条 ，使 留下 的条带煤柱支撑上覆岩层 的重 元开采都会 引起 相应地表点 的沉陷 ，对整个采 出空间进行积 量 ，而地表 只产 生较小的移动和变形 。而上覆岩层 的重量 由
条 件确定两条 观测 线 ，Ｏ Ｐ Ｌ 线 和Ａ 线 ，其 中Ｌ 线设 点５ ７ 个 ，点 Ａ 设 控制点４ 个 ，点 号分￣ Ｊ Ｉ Ｊ Ｒ ～Ｒ ，总共 ８ ８ 个 点 。控制
点之 间的点间距 为５ ０ ｍ，工作测 点之 间的间距平 均为３ ０ ｍ。
沉 曲线对 比图参照 图２ 。从 地面 实际调查也 未发现建 （ 构）
比作为预计条 采系统下沉 系数 的依据 ，即：
ｂ
条
采 区地表标高＋ １ ５ ～＋ ２ ０ ｍ，该 区域可采煤层从上 到下分 别有 ５ 、８ 、９ 、１ ２ — １ 和１ ２ — ２ 煤层 ５ 个 煤层 ，在本 区各煤层 的 平均厚 度相 应为１ ． ９ ｍ、３ ． ７ ｍ、６ ． ０ ｍ、２ ． ４ ｍ、４ ． ０ ｍ。上限标高
对煤矿多煤层条带开采地表沉降分析
对煤矿多煤层条带开采地表沉降分析作者：李洪刚来源：《中国科技博览》2018年第30期[摘要]本文通过分析煤矿多煤层条带开采地表下沉数据，确定采区实际下沉参数。
使采区开采方案更趋近于现场实际。
为采区全面开采和地表建筑保护提供理论依据。
[关键词]条带开采；下沉参数；沉降研究中图分类号：TV66 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2018）30-0302-011.采区概况采区地表标高+15～+20m，该区域可采煤层从上到下分别有5、8、9、12-1和12-2煤层5个煤层，在本区各煤层的平均厚度相应为1.9m、3.7m、6.0m、2.4m、4.0m。
上限标高-500，下限标高-820m，平均煤层倾角10？左右。
5煤层上覆地层以各类砂岩为主，覆岩坚硬。
2.开采情况自2007年9月至2011年9月，5煤层已开采3个工作面，分别为5-1、5-2、5-3。
8煤层开采6个工作面，分别为8-1、8-2、8-3、8-4、8-5、8-6。
上述5煤、8煤条采工作面采宽都为60m，留设煤柱90m。
3.地表岩移观测站的设计及观测情况地表岩移观测站应沿煤层走向和倾向分别布置，但由于现场的条件限制，沿工作面上方道路布置观测站，根据现场条件确定两条观测线，即L线和A线，其中L线设点57个，点号分别为L1～L53及R1～R4，A线共设点31个，点号分别为A1～A31，设控制点4个，点号分别R1～R4，总共88个点。
控制点之间的点间距为50m，工作测点之间的间距平均为30m。
具体观测线位置与测点布置详如图1所示。
4.变形预计方案及参数确定采用长壁式全部冒落法开采时，预计地表下沉与变形的方法有多种，比如将地下开采简化成一种力学模型，应用有限单元法进行分析计算，即可得到地表的移动和变形。
由于这种方法需要大量的岩石物理力学参数，准确地获取这些参数又比较困难，使这种方法的应用受到了一定的限制。
而在实践中应用比较广泛的还是剖面函数法和影响函数法。
地面沉降预测参数的变化规律与计算方法
地面沉降预测参数的变化规律与计算方法地面沉降是指由于人类活动或地质作用导致地面下沉的现象。
地面沉降预测参数即预测地面沉降的一些关键参数，包括沉降量、变形速度、影响范围等。
下面将介绍地面沉降预测参数的变化规律与计算方法。
地面沉降量是指地面从原始高程下降的距离。
其变化规律与计算方法取决于沉降原因、地质条件、时间和空间分布等因素。
-沉降原因：不同的沉降原因会导致地面沉降的不同变化规律。
例如，地下水开采导致的地面沉降通常呈现出中心沉降、边缘沉降和环形沉降等形式；地下采矿导致的地面沉降则呈现为矿井周围辐射状沉降。
-地质条件：地质条件对地面沉降的影响很大。
例如，软弱地基往往容易发生大幅度的沉降，而岩石地基则相对稳定。
根据地质勘探数据，可以采用地质模型来计算地面沉降量。
-时间和空间分布：地面沉降通常是一个随时间逐渐发展的过程。
在时间上，沉降速度可能会逐渐减小、稳定下来或呈周期性变化。
在空间上，沉降通常具有不均匀性，呈现出不同区域的沉降量差异。
地面沉降量的计算方法多种多样，根据具体情况选择适合的方法。
常用的计算方法包括经验公式法、解析解法、有限元法等。
其中，有限元法是一种较为精确的计算方法，可以考虑复杂的地质结构和荷载情况。
地面沉降速度是指地面沉降的变形速率，可以用来评估沉降的快慢和趋势。
地面沉降速度的变化规律与计算方法和地面沉降量有一定的关联。
-沉降原因：地面沉降速度受不同沉降原因的影响。
例如，地下水开采引起的地面沉降速度通常呈现先快后慢的变化趋势；地下采矿引起的地面沉降速度一般呈现出初始快速增长，然后逐渐趋于稳定的规律。
-时间和空间分布：地面沉降速度通常随时间的推移而发生变化。
在时间上，沉降速度可能在初始阶段较大，然后逐渐减小并趋于稳定。
在空间上，不同区域的沉降速度可能有较大差异。
地面沉降速度的计算方法与地面沉降量类似，可以根据具体情况选择合适的方法。
常用的计算方法包括利用监测数据进行趋势分析和通过模型计算等。
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测绘科学 Sc ience o f Survey ing and M app ing
条带开采地表沉陷预计参数的确定
V o l134 N o14 Ju l1
柴华彬, 邹友峰
( 河南理工大学测绘与国土信息工程学院, 河南焦作 454003)
=摘 要 > 概率积分法是条带开采地表移动和变形预计常用 的方法, 而 概率积 分法预 计的精 度取决 于其预计 参数
1, 2, ,, n; k =
1, 2, ,, in分别为 y1k, y 2k, , ynk中 的最 大 值和
最小值。
设模糊相似关 系矩 阵为 R = ( rij ) n @m, 其中, rij ( 1[ i, j[ n)为被分类对象 A 1, A 2, ,, A n 间 的相 似程度 的系 数, 可由欧氏贴近度法计算 [ 8, 10] , 即
( 1)
E _
式中, xk =
1 n
n
x cik 为各影响数据的平均值;
i= 1
Sk =
然后, 化值, 即
E 1
n
n i= 1
( xik
-
_
xk ) 2 为各影响数据的标准差。
将数据 yik转化为 [ 0, 1] 闭区间 内的标 极值准
zik =
(y ik - ykm in ) ( i = ( ykmax - ykm in )
2 条带开采地表沉陷类型的模糊聚类分析
21 1模糊聚类 分析的模型 设被分类的 对 象为 A 1, A 2, ,, A n, 影响 因 素 为 B1,
B2, ,, Bm 。则对第 A i 被分类的对象来说, 可由 m 个数据 来描述, 即 x i1, x i2, ,, x im ( i= 1, 2, ,, m ), 而对某个
的确定。以国内大量的条带开采实 测资料为基础, 应用相似理论对条带开 采地表沉陷 的相似现 象进行了模 糊聚类
分析, 计算出了条带开采 地表沉陷预 计参 数。根据 所得 条带开 采地 表沉 陷相似 现象 的分类 及其 地表沉 陷预 计参
数, 应用模式识别对待求 条带开采地表沉陷预计参数进行了求取。工程 实例表明, 用 模糊优化 确定的预计 参数进
一结点的纵向和 横向线 被打上 了结, 通过 / 打结 0 而 能互
相联结起来的点属于同 一类。
21 2 条带开采地 表沉陷的主要影响因素 对于条带开 采地表 沉陷 相似现 象群 的分类 来说, 忽略
行条带开采地表 移动和变形预计, 其预计结果更加可靠、准确。
=关键词 > 条带开采; 地表移动和变形; 预计参数; 模糊优化
=中图分类号 > P258
=文献标识码 > A
=文 章编号 > 1009-2307( 2009) 04-0175-03
1 引言
我国建 筑物 下、水 体下、铁 路下 ( 简称 为 / 三下 0 ) 压 煤量大, 约为 140 亿吨, 已 成为矿 区面 临的主 要问 题 [ 1, 2] 。 目前, 条带 开采 由于 能 有效 地控 制 上覆 岩层 和 地表 沉 陷, 保护地 面 建 ( 构 ) 筑物 和 生态 环 境, 在 我 国煤 矿 被 广泛 采 用 [ 3, 4]。为了优化条带开采方案, 需要在开采前 就地表将出 现的移动和变形 状况 做出正 确的 预计。在 条带 开采地 表移 动和变形预计中, 用得最多的 方法是概率积分法 [ 5, 6] 。概率 积分法可适用于 任意 形状工 作面、地 表任 意点 的移动 和变 形预计。它具有使用方便, 适 应性强, 预计 精度高等特 点, 成为目前主要的预计 方法。
作者 简 介: 柴 华 彬 ( 1977-) , 男, 河 南新野人, 博士, 讲师, 主 要从事 测 绘、开 采 沉 陷 方 面 的 教 学 与 科 研 工作。 E-m a i:l cha ihb@ hpu1 edu1 cn
收稿日期: 2008-11-14 基金 项 目: 国 家 自 然 科 学 基 金 项 目 ( 40672177); 河南 省教育 厅科技攻 关 项目 ( 2007440005)
采用概率积分法进行条带 开采地表移动 和变形预 计时, 预计参数的 选取非 常重 要。然而, 地 下煤 炭开采 引起 的地 表沉陷是一个极其 复杂 的过程 [ 7], 许 多矿 区对 其分析 得出 的预计参 数千 差 万别, 没有 实质 性 和可 靠性 的 规律 可 循, 这便给条带开采地 表沉陷 预计 参数的 确定 工作 带来了 相当 大的难度。以往条 带开采 地表 沉陷预 计参 数通 常采用 类比 法来确定 [ 8] , 但 是, 类比 方法可 操作 性差, 主 观因素 影响 较大, 不够准确和可靠。我国自 从 20世纪 中期便开 始了地 下开采引进的地 表变 形监测 工作, 至 今已 积累 了大量 的条 带开采地表 沉陷观 测资 料。事实 上, 一个 条带开 采地 表沉 陷现象也许与另 一个 条带开 采地 表沉陷 现象 相似, 它 们之 间可能只存在几类 相似 的现象 群 [ 8] 。以国 内大 量的条 带开 采地表沉陷观测 资料 为基础, 应用相 似理 论对 条带开 采地 表沉陷现象类型 进行 划分, 进 而可以 采用 模糊 优化的 方法 准确地确定出条带开 采地表沉陷预计参数 [ 9] 。
rij = 1 -
E 1
m
m k= 1
( z ik
-
zjk ) 2
( 3)
根据模糊相似矩阵 R, 先取定 KI [ 0, 1], 作 截矩阵
RK, 并 将 RK 的对角线上填入对象的符号; 然后在对角线的
下方, 用节点 / * 0 代替 RK 中的 / 10, 而 / 00 则 略去不 写; 再由节点 / * 0 向 对角线上 引纵向 和横 向线, 经 过同
因素 Bk 来说, 可测得 n 个数据为: xk1, xk2, ,, xkn ( k = 1, 2, ,, n)。
为了便于分 析比 较, 首先, 应 将这 些原 始数 据进 行标 准化 [ 8, 10] , 即
_
y ik
=
( x ik - xk ) Sk
(i=
1, 2, ,, n; k =
1, 2, ,, m )