基于Boltzmann时间函数的地表任意点沉陷动态预计
徐良骥1
孙志豪2
刘潇鹏2
张坤2
曹宗友3
1.安徽理工大学深部煤炭安全开采与环境保护全国重点实验室,安徽淮南 232001;合肥综合性国家科学中心能源研究院,安徽 合肥 2300312.安徽理工大学深部煤炭安全开采与环境保护全国重点实验室,安徽淮南 232001;安徽理工大学空间信息与测绘工程学院,安徽淮南 2320013.安徽理工大学深部煤炭安全开采与环境保护全国重点实验室,安徽淮南 232001;合肥综合性国家科学中心能源研究院,安徽 合肥 230031;安徽理工大学安全科学与工程学院,安徽淮南 232001
摘要：煤炭资源的地下开采会造成地表沉陷,对地表生态环境及建(构)筑物的安全使用造成一定威胁,在采前获知开采过程中的地表沉陷动态预计值,是进行开采沉陷区生态环境动态修复设计的重要基础,是该领域亟待解决的问题之一.为实现煤炭地下开采导致地表沉陷动态过程的准确预计,根据地表沉陷动态规律总结出理想时间函数模型的形态,据此引入Boltzmann时间函数模型,从下沉量、下沉速度、下沉加速度3个方面对该模型进行分析,发现其能够满足地表沉陷动态趋势;探究该时间函数模型各参数对模型图像的影响,确定其物理意义并分别定义为最终下沉量A、最大下沉速度出现时间t0、下沉急缓程度系数B,从而构建基于Boltzmann时间函数的动态预计模型参数体系;通过对单点实测下沉量进行拟合发现该模型拟合精度较传统动态预计模型更高,拟合优度R2达到0.998 8;对矿区地表监测点实测下沉量进行参数反演,根据反演结果建立了沉陷盆地内任意点动态预计参数与地表最大下沉量、回采速度及覆岩岩性系数的相关关系,给出了该模型各动态预计参数在地表任意点的计算方法,并利用收集的6个工作面数据验证其精度可靠;构建了融合Boltzmann时间函数与概率积分法的地表沉陷动态预计模型,可实现对沉陷盆地内任意点任意时间的地表沉陷预计;运用该预计模型求得多时期下沉量并对其进行精度验证,结果显示开采过程中的动态预计相对误差保持在6.0％以内,相对误差最小值为2.7％.
关键词：开采沉陷动态预计Boltzmann时间函数概率积分模型下沉速度
分类号：TD325(矿山压力与支护)
资助基金：安徽省高校科学研究资助项目(2023AH010025)国家自然科学基金(52104172)安徽省重点研究与开发计划资助项目(2022h11020024)
论文发表日期：2025-02-28
在线出版日期：2025-08-15（本平台首次上网日期，不代表文献的发表时间）
页数：17( 715-731 )
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