一种厚冲积层矿区导水裂缝带高度预测方法技术

本发明专利技术涉及一种厚冲积层矿区导水裂缝带高度预测方法，属于导水裂缝带高度预测方法技术领域，解决了现有的计算方法无法适用于厚冲积层矿区导水裂缝带高度预测的问题。一种厚冲积层矿区导水裂缝带高度预测方法，包括以下步骤：步骤1：定性分析导水裂缝带高度的影响因素；步骤2：建立导水裂缝带高度预测模型；步骤3：将开采厚度、开采深度、冲积层厚度和工作面倾向长度代入新建模型计算导水裂缝带高度。本发明专利技术的预测方法该方法分析了开采厚度、深度、开采尺寸、覆岩岩性等因素与导水裂缝带高度之间的关系，基于此，建立了厚冲积层矿区导水裂缝带高度新的预测模型；通过验证，证明了本发明专利技术的预测方法比经验公式更适用于厚冲积层矿区。

【技术实现步骤摘要】
一种厚冲积层矿区导水裂缝带高度预测方法
本专利技术涉及导水裂缝带高度预测方法
，尤其涉及一种厚冲积层矿区导水裂缝带高度预测方法。
技术介绍
我国东部厚冲积层矿区分布广泛，如两淮矿区、兖州矿区和平顶山矿区等。由于厚冲积层土体的存在，导致地表沉陷具有特殊性，比如下沉系数大(接近甚至大于1)；地表移动持续时间长等。近几年对厚冲积层矿区导水裂缝带的实测数据研究发现其导水裂缝带高度(以下简称“导高”)发育也具有特殊性，厚冲积层土体对覆岩导水裂缝带发育具有显著影响；比如，厚冲积层矿区导水裂缝带高度偏小，厚冲积层对导水裂缝带高度发育的抑制作用。导水裂缝带对于水体下安全采煤、采空区建(构)筑物地基稳定性评价、离层注浆及充填开采均具有重要作用，精准把握导水裂缝带发育特性及高度预测至关重要。对于厚冲积层矿区导水裂缝带发育特性，现有的研究从不同的角度对其机理进行了分析，这些研究各自从不同的角度在一定程度上解释了厚冲积层薄基岩开采导水裂缝带发育高度偏小的原因。然而，现有的研究列出的导高计算公式考虑因素较少，忽视或未考虑厚冲积层土体的作用，无法适用于厚冲积层矿区导水裂缝带高度的预测。
技术实现思路
鉴于上述分析，本专利技术旨在提供一种厚冲积层矿区导水裂缝带高度预测方法，以解决现有的计算方法无法适用于厚冲积层矿区的导高预测的问题。本专利技术的目的主要是通过以下技术方案实现的：一种厚冲积层矿区导水裂缝带高度预测方法，包括以下步骤：步骤1：定性分析导水裂缝带高度的影响因素；步骤2：建立导水裂缝带高度预测模型；步骤3：将开采厚度、开采深度、冲积层厚度和工作面倾向长度代入新建模型计算导水裂缝带高度。进一步地，步骤1中，导水裂缝带高度的影响因素包括开采厚度、开采深度、开采尺寸和覆岩岩性。进一步地，步骤1中，导水裂缝带高度与开采厚度正相关，导水裂缝带高度与开采深度负相关。进一步地，步骤1中，开采尺寸反应开采充分程度r，以工作面倾向长度L与开采深度H之比为指标，r＝L/H，导水裂缝带高度与开采充分程度r的关系符合logistic生长曲线。进一步地，步骤1中，覆岩岩性以冲积层在整个覆岩中的占比为指标，即冲积层厚度与采深之比D/H，导高与D/H成反比。进一步地，步骤2中，得出的导水裂缝带高度的新建模型为：式中，h为导水裂缝带高度，单位m；ΣM为累计采厚，单位m；H为工作面的平均采深，单位m；D为冲积层厚度，单位m；r为工作面倾向长度与采深的比值，r＝L/H，L为工作面倾向长度，单位m；K为常数。进一步地，所述厚冲积层矿区导水裂缝带高度预测方法还包括新建模型与实测数据的比较步骤。进一步地，所示比较步骤为将参与建模的实测数据代入新建模型，得出利用新建模型计算出的导水裂缝带高度，与实测导水裂缝带高度进行对比，计算中误差。进一步地，所述比较步骤为使用未参与建模的厚冲积层矿区实测数据，代入新建模型计算出导水裂缝带高度，并与所述未参与建模的厚冲积层矿区实测数据进行对比。进一步地，所述比较步骤为基于张集矿的钻孔实测数据，使用新建模型计算出导水裂缝带高度，并与实测的导水裂缝带高度进度对比。进一步地，所述中误差的计算方法为：其中，Δ为实测值与计算值的差值。进一步地，所述比较步骤包括使用现有经验公式计算导水裂缝带高度，然后将新建模型的计算结果与经验公式的计算结果对比。本专利技术至少可实现如下有益效果之一：(1)本专利技术的厚冲积层矿区导水裂缝带高度预测方法综合考虑采深、采厚、冲积层厚度(覆岩综合岩性)和工作面开采尺寸对导水裂缝带高度的影响，计算结果精度较高。(2)本专利技术的厚冲积层矿区导水裂缝带高度预测方法，相比于现有的计算方法，适用性更强，精度更高，为厚冲积层矿区水体下安全采煤、采空区建(构)筑物地基稳定性评价、离层注浆及充填开采具有实际的指导意义。本专利技术中，上述各技术方案之间还可以相互组合，以实现更多的优选组合方案。本专利技术的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分优点可从说明书中变得显而易见，或者通过实施本专利技术而了解。本专利技术的目的和其他优点可通过说明书以及附图中所特别指出的内容中来实现和获得。附图说明附图仅用于示出具体实施例的目的，而并不认为是对本专利技术的限制，在整个附图中，相同的参考符号表示相同的部件。图1为导水裂缝带高度与D/H的关系曲线图；图2为导水裂缝带高度与L/H的关系曲线图；图3为基于参与建模的实测数据的经验公式与新建模型真误差对照图；图4为基于未参与建模的实测数据的经验公式与新建模型真误差对照图；图5为基于工程实测数据的经验公式与新建模型计算结果对照图。具体实施方式下面结合附图来具体描述本专利技术的优选实施例，其中，附图构成本专利技术一部分，并与本专利技术的实施例一起用于阐释本专利技术的原理，并非用于限定本专利技术的范围。在本专利技术实施例的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接或一体地连接，可以是机械连接，也可以是电连接，可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本专利技术中的具体含义。导水裂缝带对于水体下安全采煤、采空区建(构)筑物地基稳定性评价、离层注浆及充填开采均具有重要作用，精准把握导水裂缝带发育特性及高度预测至关重要。目前导水裂缝带高度(导高)的计算普遍采用的是《建筑物、水体、铁路及主要井巷煤柱留设与压煤开采规范》(以下简称三下规范)中给出的经验公式进行计算，经验公式具体如下：表1倾角0°-54°薄及中厚煤层和厚煤层分层开采时计算公式注：1.∑M为累计采厚。2.公式应用范围：单层采厚1-3m，累计采厚不超过15m。表2综放开采顶板导水裂缝带高度计算公式由于厚冲积层土体的存在，厚冲积层矿区导水裂缝带的发育具有特殊性，现有的导高计算方法没有考虑或未充分考虑厚冲积层土体的作用，导致现有的技术方法无法适用于厚冲积层矿区导高的预计。鉴于此，本专利技术公开了一种厚冲积层矿区导水裂缝带高度计算方法，具体包括以下步骤：步骤1：定性分析导水裂缝带高度的影响因素：根据现有的研究，影响导水裂缝带高度的因素主要有开采厚度、开采尺寸、开采深度、覆岩岩性等，其中：(1)开采厚度M(单位：米)：导水裂缝带高度随开采厚度增加而增加，近似呈线性增长关系。(2)开采深度H(单位：米)：导水裂缝带高度随着开采深度的增加而增加，增加幅度逐渐减小。(3)开采尺寸：开采尺寸反应开采充分程度，以工作面倾向长度L与开采深度H之比为指标，r＝L/H。(4)覆岩岩性：覆岩岩性以冲积层在整个覆岩中的占比为指标，即冲积层厚度与采深之比(D/H)。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种厚冲积层矿区导水裂缝带高度预测方法，其特征在于，包括以下步骤：/n步骤1：定性分析导水裂缝带高度的影响因素；/n步骤2：建立导水裂缝带高度预测模型；/n步骤3：将开采厚度、开采深度、冲积层厚度和工作面倾向长度代入新建模型计算导水裂缝带高度。/n

【技术特征摘要】
1.一种厚冲积层矿区导水裂缝带高度预测方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1：定性分析导水裂缝带高度的影响因素；
步骤2：建立导水裂缝带高度预测模型；
步骤3：将开采厚度、开采深度、冲积层厚度和工作面倾向长度代入新建模型计算导水裂缝带高度。


2.根据权利要求1所述的厚冲积层矿区导水裂缝带高度预测方法，其特征在于，步骤1中，导水裂缝带高度的影响因素包括开采厚度、开采深度、开采尺寸和覆岩岩性。


3.根据权利要求2所述的厚冲积层矿区导水裂缝带高度预测方法，其特征在于，步骤1中，导水裂缝带高度与开采厚度正相关，导水裂缝带高度与开采深度负相关。


4.根据权利要求3所述的厚冲积层矿区导水裂缝带高度预测方法，其特征在于，步骤1中，开采尺寸反应开采充分程度r，以工作面倾向长度L与开采深度H之比为指标，r＝L/H，导水裂缝带高度与开采充分程度r的关系符合logistic生长曲线。


5.根据权利要求4所述的厚冲积层矿区导水裂缝带高度预测方法，其特征在于，步骤1中，覆岩岩性以冲积层在整个覆岩中的占比为指标，即冲积层厚度与采深之比D/H，导水裂缝带高度与D/H成反比。


6.根据权利要求5所述的厚冲积层矿区导水裂缝带高度预测方法，其特征在...

【专利技术属性】
技术研发人员：高银贵，周大伟，安士凯，程爱民，亓立壮，詹绍奇，孔皖军，李兵，李昱昊，
申请(专利权)人：鄂尔多斯市华兴能源有限责任公司，中国矿业大学，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：内蒙古;15