厚松散层地表下沉盆地外边缘区沉陷特征与预计模型修正
郭庆彪1
邓雨2
罗锦3
郭俊廷4
杨英明4
1.煤炭开采水资源保护与利用国家重点实验室,北京 102211;安徽理工大学 空间信息与测绘工程学院,安徽 淮南 232001;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 2320012.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 2320014.煤炭开采水资源保护与利用国家重点实验室,北京 102211
摘要：煤系地层上部覆有较厚松散层时,煤层开采后地表下沉盆地外边缘区将呈现出范围变大且收敛缓慢的特殊现象,为充分掌握厚松散层条件下地表下沉盆地外边缘区沉陷演变特征,构建出适用于厚松散层条件下的地表沉陷预计模型,以顾北煤矿 13121上工作面为例,基于实测资料分析了地表下沉盆地外边缘区下沉收敛和扩展的动态演变过程,研究了地表沉陷特征与地质采矿条件间的相关性,揭示了松散层厚度对地表沉陷特征的影响机理,融合Logistic函数修正了传统概率积分模型,基于鲸鱼优化算法提出了修正预计模型参数反演方法,并讨论了地质采矿条件对修正模型新增参数的影响.结果表明:外边缘区地表下沉收敛具有明显分段性,快速收敛区的下沉收敛效应随采动程度增大呈现先快速收敛而后趋缓的过程;下沉盆地外边缘区范围历经先急剧扩展—再稳定扩展—后小幅收缩的演变过程,且地表最大下沉值、快速收敛区收敛效应系数曲线斜率和盆地外边缘区扩展范围与埋深、采高、采动程度系数和松散层占比线性相关;破碎岩体充分压密、采动下沉消耗减小、松散层介质压缩与含水层失水固结 4个方面衍生的附加沉降是厚松散层地表下沉盆地外边缘区产生特殊沉降现象的主要原因;修正预计模型在恢复下沉系数q实际物理意义的同时,有效解决了传统概率积分法在预计外边缘区沉陷值收敛速度过快的问题,修正模型新增参数随松散层占比和埋深的增加逐渐减小,随采动程度系数的增加波动增大,但受采高变化影响不大.将修正预计模型应用于顾北煤矿 13121上工作面工程实践效果较好,研究成果将为厚松散层条件下"三下"压煤开采方案设计提供科学依据,并促进两淮煤粮复合区资源开采与耕地保护的协同发展.
关键词：厚松散层地表沉陷下沉盆地演变特征预计模型参数反演"三下"采煤
分类号：TD327(矿山压力与支护)
资助基金：国家重点实验室开放基金(GJNY-21-41-15)国家自然科学基金(52274164)中国科协青年托举人才工程资助项目(2022QNRC001)
论文发表日期：2025-12-31
在线出版日期：2026-01-16（本平台首次上网日期，不代表文献的发表时间）
页数：12( 5345-5356 )
英文信息