多煤层开采下地表受损范围及扰动次数确定方法技术

本发明专利技术涉及多煤层开采下地表受损范围及扰动次数确定方法，属于采矿技术、土地利用和土地复垦领域。该方法包括：根据地下煤炭赋存条件，利用概率积分法，分煤层进行地表沉陷范围的模拟预计，然后依据煤层开采计划，确定多煤层重复采动下地表最终沉陷范围，同时对多煤层重复开采划分不同的地表扰动区域，并确定不同扰动区域受扰动的次数。本发明专利技术综合考虑了各煤层开采引起的地表沉陷范围、多煤层开采对地表的重复影响，从而确定了多煤层开采下地表受损范围及扰动次数，简单易懂，便于实际应用，为后续多煤层开采沉陷地土地复垦工作提供了基础信息。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于采矿技术、土地利用和土地复垦
，特别涉及多煤层矿区重复采动影响下地表受损范围及扰动次数的确定方法。
技术介绍
我国煤炭资源储量丰富，已探明的煤炭资源储量高达1.48万亿吨。其中，部分地区煤层层数多、累积可采厚度大，例如安徽省淮南矿区可采煤层9-18层，累积可采厚度达25-34m；山东省兖州、济宁等矿区可采煤层大部分在7-10层，可采煤层总厚度约8-12m；江苏省徐州矿区主要可采煤层9层，累积采厚达15m。众所周知，我国是煤炭生产大国，据《2014年国民经济和社会发展统计公报》数据显示，2014年全年我国原煤产量为38.7亿吨，其中90％以上的煤炭产量来自于井工煤矿，而且大多采用走向长壁式全部跨落法管理顶板，从而形成了众多的采煤沉陷土地，据相关资料，到2012年底，我国因采煤而沉陷的土地面积约为156万公顷，采煤沉陷地复垦工作迫在眉睫。随着煤炭的不断开采和开采深度的增加，多煤层开采更加普遍。与单一煤层开采相比，多煤层开采地表沉陷有很多复杂的特点，多煤层开采下，由于各煤层赋存情况不同，因此不同煤层开采引起的地表沉陷范围也不尽相同，同时地表不同区域受采煤影响次数不同，导致地表损毁情况复杂多变，不利于后续土地复垦工作的进行。因此，对于多煤层开采，首先需要圈定地表最终受损范围，确定不同区域受扰动次数，才能提前确定所需复垦区域，更好地考虑后续煤层采动影响，从而合理安排不同区域的复垦工程。目前，对于单一工作面或单一煤层开采的地面损毁等有了大量深入的探索和研究，并取得了丰硕的成果。但对于多煤层开采地表最终受损范围及扰动次数的研究较少，在多煤层重复采动下，如何确定地表沉陷影响范围，以及不同区域受扰动次数，从而为后续复垦范围的确定及复垦时间的选择提供基础信息，对多煤层开采沉陷地复垦至关重要。
技术实现思路
本专利技术的目的是为解决上述难题，提出多煤层开采下地表受损范围及扰动次数的确定方法，通过模拟分析多煤层开采下地面沉陷范围，同时结合重复采动影响，确定地表最终受损范围及扰动次数，从而为后续多煤层开采土地复垦工作提供基础信息。本专利技术提出的多煤层开采下地表受损范围及扰动次数确定方法，该方法主要适用于多煤层开采矿区，包括根据地下煤炭赋存条件，利用概率积分法，分煤层进行地表沉陷范围的模拟预计，然后依据煤层开采计划，确定多煤层重复采动下地表最终沉陷范围，同时对多煤层重复开采划分不同的地表扰动区域，并确定不同区域受扰动的次数。该方法具体包括以下步骤：1)根据地下煤炭赋存条件，利用概率积分法，分煤层进行地表沉陷范围模拟预计：设开采区域共n个煤层，且开采顺序为煤层1、煤层2、…、煤层i、…、煤层n，利用概率积分法分别预计煤层i开采引起地面任意点(x,y)的下沉值，如表达式(1)所示，则下沉值为10mm的点圈定的等值线即为煤层i开采的沉陷影响范围Di，i＝1,2,3,…,i,…n。 W i ( x , y ) = q i m i cosα i ∫ ∫ S i 1 r i 2 e π ( η - x ) 2 + ( ϵ - y ) 2 r i 2 d η d ϵ - - - ( 1 ) ]]>式(1)中：Wi(x,y)为煤层i开采引起地面任意点(x,y)的下沉值，单位mm；qi为煤层i开采的下沉系数；mi为煤层i的煤厚，单位mm；αi为煤层i的煤层倾角，单位°；Si为煤层i的开采区域；ri为煤层i的主要影响半径，单位m；i＝1,2,3,…,i,…n；2)依据煤层开采计划，确定多煤层重复采动下地表最终沉陷范围：根据煤层开采计划，和步骤1)中分煤层地表沉陷影响范围，通过空间叠加得出多煤层重复采动下地表最终沉陷影响范围，则m个煤层开采结束后，地表最终沉陷范围Rm如表达式(2)所示： R m = ∪ j = 1 m D j - - - ( 2 ) ]]>式(1)中：m＝1,2,3,…,m,…n；j＝1,2,3,…,j,…m；3)对多煤层重复开采划分不同的地表扰动区域：根据多煤层开采地表影响范围，确定m个煤层开采结束后，划分的不同地表扰动区域Fk如表达式(3)所示： F k = 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种多煤层开采下地表受损范围及扰动次数确定方法，其特征在于，该方法包括：根据地下煤炭赋存条件，利用概率积分法，分煤层进行地表沉陷范围的模拟预计，然后依据煤层开采计划，确定多煤层重复采动下地表最终沉陷范围，同时对多煤层重复开采划分不同的地表扰动区域，并确定不同区域受扰动的次数。

【技术特征摘要】
1.一种多煤层开采下地表受损范围及扰动次数确定方法，其特征在于，该方法包括：根
据地下煤炭赋存条件，利用概率积分法，分煤层进行地表沉陷范围的模拟预计，然后依据煤
层开采计划，确定多煤层重复采动下地表最终沉陷范围，同时对多煤层重复开采划分不同
的地表扰动区域，并确定不同区域受扰动的次数。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，该方法具体包括以下步骤：
1)根据地下煤炭赋存条件，利用概率积分法，分煤层进行地表沉陷范围模拟预计：设开
采区域共n个煤层，且开采顺序为煤层1、煤层2、…、煤层i、…、煤层n，利用概率积分法分别
预计煤层i开采引起地面任意点(x,y)的下沉值，如表达式(1)所示，则下沉值为10mm的点圈
定的等值线即为煤层i开采的沉陷影响范围Di，i＝1,2,3,…,i,…n。
W i ( x , y ) = q i m i cosα i ∫ ∫ S i 1 r i 2 e π ( η - x ) 2 + ( ϵ - y ) 2 r i 2 d η d ϵ - - - ( 1 ) ]]>式(1)中：Wi(x,y)为煤层i开采引起地面任意点(x,y)的下沉值，单位mm；
qi为煤层i开采的下沉系数；mi为煤层i的煤厚，单位mm；
αi为煤层i的煤层倾角，单位°；Si为煤层i的开采区域；
ri为煤层i的主要影...

【专利技术属性】
技术研发人员：肖武，胡振琪，张瑞娅，徐翀，袁冬竹，
申请(专利权)人：中国矿业大学北京，平安煤炭开采工程技术研究院有限责任公司，
类型：发明
国别省市：北京;11