本申请公开了一种采空塌陷区覆岩“三带”残余沉降的监测设计方法及装置，该方法包括：获取地表残余下沉总量，并将采空塌陷区进行划分，以获取弯曲下沉带发育高度、裂缝带发育高度及垮落带发育高度，然后对地表残余下沉总量进行非线性分配，以得到弯曲下沉带发育高度变形量、裂缝带发育高度变形量及垮落带发育高度变形量，进而获取弯曲下沉带目标光纤定点间距、垮落带目标光纤定点间距及裂缝带目标光纤定点间距。由此，本申请提供了一种“非等距定点式”光纤监测设计方法，有效结合采空塌陷地层残余变形分布特征及定点光纤变形监测特点，克服了因采空塌陷“等距定点式”光纤监测而被拉断或监测精度低的缺陷，提高采空塌陷深部岩土体沉降监测水平。体沉降监测水平。体沉降监测水平。
【技术实现步骤摘要】
采空塌陷区覆岩“三带”残余沉降的监测设计方法及装置
[0001]本申请涉及轧制工艺控制
，尤其涉及采空塌陷区覆岩“三带”残余沉降的监测设计方法及装置。
技术介绍
[0002]煤炭资源高强度开采形成了大面积采空塌陷区，随着我国土地资源日益紧张，大量的基础建设如公路、铁路、桥梁、隧道、水库大坝、电厂、选煤厂、煤矿工业场地、高层及超高层等建(构)筑物不得不建在采空塌陷区上，利用采空塌陷区深部岩层监测技术对采空塌陷稳定性进行判别、治理工程质量进行评定，是一项十分重要的工作内容。
[0003]与传统、常规的岩层内部位移计、测斜仪等点式监测技术相比，光纤监测具有可获得采空塌陷区全断面变形、监测精度高、自动化程度高等技术优势，越来越广泛地应用于采空塌陷领域，有着极大的应用价值及前景。
[0004]相关技术中，采空塌陷区覆岩“三带”残余沉降监测多采用“等距定点式”光纤监测技术，将采空塌陷地层的残余变形总量均匀地预计在两个固定点之间，等距分段监测地层中的残余变形量。但是，采空塌陷的地层具有显著的分带特征，覆岩自上而下划分弯曲下沉带、裂缝带、垮落带(称为“三带”)，覆岩“三带”地层中残余变形是非连续、非均匀的，常用采用“等距定点”光纤监测存在以下问题：(1)若定点距离小，光纤量程小，则垮落带岩层的残余变形总量极易超过定点光纤允许的变形量，导致光缆被拉断；(2)若定点距离大，光纤量程大，则对于弯曲下沉带岩层的微小残余变形，光纤无法精确感知变形位置，监测精度低。
[0005]由此，如何在采空塌陷区覆岩“三带”残余沉降的监测设计过程中提高采空塌陷深部岩土体沉降监测水平，已经成为了亟待解决的问题。
技术实现思路
[0006]本申请旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。
[0007]为此，本申请的第一个目的在于提出一种采空塌陷区覆岩“三带”残余沉降的监测设计方法，用于解决现有技术中存在的采空塌陷深部岩土体沉降监测水平较低的技术问题。
[0008]为了实现上述目的，本申请第一方面实施例提供了一种采空塌陷区覆岩“三带”残余沉降的监测设计方法，该方法包括：。
[0009]另外，根据本申请上述实施例的一种采空塌陷区覆岩“三带”残余沉降的监测设计方法，还可以具有如下附加的技术特征：
[0010]根据本申请的一个实施例，所述根据所述地质条件及所述采矿条件，获取地表残余下沉总量，包括：根据所述地质条件及所述采矿条件，获取所述采空塌陷区的煤层倾角；获取所述煤层倾角所处的第一煤层倾角区间；根据所述煤层倾角所处的所述第一煤层倾角区间，获取所述地表残余下沉总量。
[0011]根据本申请的一个实施例，所述获取所述弯曲下沉带的弯曲下沉带发育高度、所
述裂缝带的裂缝带发育高度及所述垮落带的垮落带发育高度，包括：获取所述煤层倾角所处的第二煤层倾角区间；根据所述煤层倾角所处的所述第二煤层倾角区间，获取所述弯曲下沉带发育高度、所述裂缝带发育高度及所述垮落带发育高度。
[0012]根据本申请的一个实施例，所述根据所述煤层倾角所处的第二煤层倾角区间，获取所述裂缝带发育高度及所述垮落带发育高度，包括：响应于所述第二煤层倾角区间为第一目标区间，则根据所述采矿条件，获取所述垮落带发育高度；获取饱和单轴抗压强度，并根据所述饱和单轴抗压强度，获取所述裂缝带发育高度。
[0013]根据本申请的一个实施例，所述根据所述煤层倾角所处的第二煤层倾角区间，获取所述裂缝带发育高度及所述垮落带发育高度，包括：响应于所述第二煤层倾角区间为第二目标区间，则根据所述饱和单轴抗压强度，获取所述裂缝带发育高度及所述垮落带发育高度。
[0014]根据本申请的一个实施例，所述获取地表残余下沉总量之后，还包括：
[0015]根据所述地表残余下沉总量，获取所述弯曲下沉带的弯曲下沉带残余下沉量、所述裂缝带的裂缝带残余下沉量及所述垮落带的垮落带残余下沉量。
[0016]根据本申请的一个实施例，所述根据所述弯曲下沉带发育高度变形量、所述裂缝带发育高度变形量及所述垮落带发育高度变形量，获取所述弯曲下沉带的弯曲下沉带目标光纤定点间距、所述垮落带的垮落带目标光纤定点间距及所述裂缝带的裂缝带目标光纤定点间距，包括：获取所述弯曲下沉带的弯曲下沉带地层厚度之和、所述垮落带的垮落带下沉带地层厚度之和及所述裂缝带的裂缝带地层厚度之和；获取所述弯曲下沉带发育高度变形量与所述弯曲下沉带地层厚度之和的第一比值、所述裂缝带发育高度变形量与所述垮落带下沉带地层厚度之和的第二比值，以及所述垮落带发育高度变形量与所述裂缝带地层厚度之和的第三比值；根据所述第一比值、所述第二比值和所述第三比值，获取所述弯曲下沉带目标光纤定点间距、所述垮落带目标光纤定点间距及所述裂缝带目标光纤定点间距。
[0017]根据本申请的一个实施例，所述根据所述第一比值、所述第二比值和所述第三比值，获取所述弯曲下沉带目标光纤定点间距、所述垮落带目标光纤定点间距及所述裂缝带目标光纤定点间距，包括：响应于所述第一比值、所述第二比值和所述第三比值均小于或者等于单位长度光纤允许变形值，则将预设间距作为所述弯曲下沉带目标光纤定点间距、将垮落带内残余裂缝最大张开度与所述单位长度光纤允许变形值的比值所述作为所述垮落带目标光纤定点间距，并将裂缝带最大张开度与所述单位长度光纤允许变形值的比值所述作为所述裂缝带目标光纤定点间距。
[0018]根据本申请的一个实施例，所述方法还包括：响应于所述第一比值、所述第二比值和所述第三比值均大于所述单位长度光纤允许变形值，则将所述弯曲下沉带地层厚度之和作为所述弯曲下沉带目标光纤定点间距、将所述垮落带地层厚度之和作为所述垮落带目标光纤定点间距，并将所述裂缝带地层厚度之和作为所述裂缝带目标光纤定点间距。
[0019]本申请公开了一种采空塌陷区覆岩“三带”残余沉降的监测设计方法及装置，该方法通过获取采空塌陷区的地质条件及采矿条件，并根据地质条件及采矿条件，获取地表残余下沉总量，并将采空塌陷区划分为弯曲下沉带、裂缝带及垮落带，并获取弯曲下沉带的弯曲下沉带发育高度、裂缝带的裂缝带发育高度及垮落带的垮落带发育高度，然后根据弯曲下沉带发育高度、裂缝带发育高度及垮落带发育高度，对地表残余下沉总量进行非线性分
配，以得到弯曲下沉带发育高度变形量、裂缝带发育高度变形量及垮落带发育高度变形量，进而根据弯曲下沉带发育高度变形量、裂缝带发育高度变形量及垮落带发育高度变形量，获取弯曲下沉带的弯曲下沉带目标光纤定点间距、垮落带的垮落带目标光纤定点间距及裂缝带的裂缝带目标光纤定点间距。由此，本申请提供了一种采空塌陷区覆岩“三带”残余沉降“非等距定点式”光纤监测设计方法，有效结合采空塌陷地层残余变形分布特征及定点光纤变形监测特点，克服了相关技术中因采空塌陷“等距定点式”光纤监测而被拉断或监测精度低的缺陷，提高采空塌陷深部岩土体沉降监测水平。
[0020]为了实现上述目的，本申请第二方面实施例提供了一种采空塌陷区覆岩“三带”残余沉降的监测设计装置，该装置包括本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种采空塌陷区覆岩“三带”残余沉降的监测设计方法，其特征在于，包括：获取采空塌陷区的地质条件及采矿条件，并根据所述地质条件及所述采矿条件，获取地表残余下沉总量；将所述采空塌陷区划分为弯曲下沉带、裂缝带及垮落带，并获取所述弯曲下沉带的弯曲下沉带发育高度、所述裂缝带的裂缝带发育高度及所述垮落带的垮落带发育高度；根据所述弯曲下沉带发育高度、所述裂缝带发育高度及所述垮落带发育高度，对所述地表残余下沉总量进行非线性分配，以得到弯曲下沉带发育高度变形量、裂缝带发育高度变形量及垮落带发育高度变形量；根据所述弯曲下沉带发育高度变形量、所述裂缝带发育高度变形量及所述垮落带发育高度变形量，获取所述弯曲下沉带的弯曲下沉带目标光纤定点间距、所述垮落带的垮落带目标光纤定点间距及所述裂缝带的裂缝带目标光纤定点间距。2.根据权利要求1所述的采空塌陷区覆岩“三带”残余沉降的监测设计方法，其特征在于，所述根据所述地质条件及所述采矿条件，获取地表残余下沉总量，包括：根据所述地质条件及所述采矿条件，获取所述采空塌陷区的煤层倾角；获取所述煤层倾角所处的第一煤层倾角区间；根据所述煤层倾角所处的所述第一煤层倾角区间，获取所述地表残余下沉总量。3.根据权利要求2所述的采空塌陷区覆岩“三带”残余沉降的监测设计方法，其特征在于，所述获取所述弯曲下沉带的弯曲下沉带发育高度、所述裂缝带的裂缝带发育高度及所述垮落带的垮落带发育高度，包括：获取所述煤层倾角所处的第二煤层倾角区间；根据所述煤层倾角所处的所述第二煤层倾角区间，获取所述弯曲下沉带发育高度、所述裂缝带发育高度及所述垮落带发育高度。4.根据权利要求3所述的采空塌陷区覆岩“三带”残余沉降的监测设计方法，其特征在于，所述根据所述煤层倾角所处的第二煤层倾角区间，获取所述裂缝带发育高度及所述垮落带发育高度，包括：响应于所述第二煤层倾角区间为第一目标区间，则根据所述采矿条件，获取所述垮落带发育高度；获取饱和单轴抗压强度，并根据所述饱和单轴抗压强度，获取所述裂缝带发育高度。5.根据权利要求4所述的采空塌陷区覆岩“三带”残余沉降的监测设计方法，其特征在于，所述根据所述煤层倾角所处的第二煤层倾角区间，获取所述裂缝带发育高度及所述垮落带发育高度，包括：响应于所述第二煤层倾角区间为第二目标区间，则根据所述饱和单轴抗压强度，获取所述裂缝带发育高度及所述垮落带发育高度。6.根据权利要求1或2所述的采空塌陷区覆岩“三带”残余沉降的监测设计方法，其特征在于，所述获取地表残余下沉总量之后，还包括：根据所述地表残余下沉总量，获取所述弯曲下沉带的弯曲下沉带残余下沉量、所述裂缝带的裂缝带残余下沉量及所述垮落带的垮落带残余下沉量。7.根据权利要求6所述的采空塌陷区覆岩“三带”残余沉降的监测设计方法，其特征在于，所述根据所述弯曲下沉带发育高度变...
【专利技术属性】
技术研发人员：刘小平，曹晓毅，王玉涛，刘浩琦，单蕊，张宝元，刘新星，田延哲，
申请(专利权)人：中煤科工生态环境科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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