基于优化时间函数的走向主断面动态预计模型与算法

针对现有开采沉陷动态预计精度较低的问题,为了提高预计精度,使动态预计成果能够真正在指导矿区生产及采空区土地利用中发挥重要作用,笔者提出以静态预计概率积分模型为基础,采用优化后的分段Knothe时间函数,构建了走向主断面动态沉陷预计理论模型并设计了相应的计算机编程算法,该模型时间函数各参数意义明确,求取方便,不需借助其他监测数据。具体包括:研究确定了在任意给定的预计时刻各动态开采单元时间函数值的计算方法;结合各单元时间函数值,推导了不同开采速度下地表动态移动变形计算公式;给出了时间函数及地表移动的计算步骤和编程算法。采用笔者提出的模型及算法编制了预计程序,并将其应用到预计实践中。结果表明:当给定的预计时间足够长,动态下沉预计与静态预计结果相一致,并且在拐点偏移距处所对应的倾斜值达到了理论最大值,这与理论揭示完全吻合,这表明,采用该模型同样可以进行地表移动稳定后的静态预计,由于算法的差异,相比而言则需要花费更多的时间,但实现了动静态预计一体化的计算设想;另外,通过对官地煤矿29401工作面开采进行动态预计,并抽样对比、统计预计结果和实测数据,得出其走向主断面上点的动态预计相对精度在6%以内,证明了模型和算法的可靠性。

超充分采动走向主断面水平移动实测数据分析

通过大量实测数据发现,当工作面达到超充分采动时,采空区中部存在大量水平移动现象,这与传统水平移动预计模型不符。针对这一问题,利用多个超充分采动区地表走向主断面观测站实测水平移动数据进行分析研究,确定采空区走向主断面水平移动曲线随着工作面推进过程中的动态发展过程。研究发现:(1)采空区中部水平移动值与地表最大下沉值呈线性关系,比值在0.2左右;(2)工作面切眼侧水平移动极值与停采线一侧水平移动极值之差与采空区中部水平移动值基本相等。基于上述结论,利用一定比例的下沉值对传统概率积分法水平移动结果进行修正。修正模型可以较好地解释采空区中部系统性水平移动的现象,且对于切眼和停采线两侧水平移动极值的计算结果较为准确。研究结论在完善水平移动预计模型,提高矿区变形预计精度方面具有重要意义。