1.一种基于T位置尺度分布的开采沉陷预测方法,其特征在于,适合预测近水平煤层开采且地表下沉呈现连续特征的开采沉陷规律,特别是预测具有长尾分布特征的矿区开采沉陷分布规律;
步骤如下:
步骤1:以具有长尾概率分布特征的T位置尺度分布的概率密度函数作为单元下沉盆地的下沉函数;
步骤2:以建立的单元下沉盆地的下沉函数为基础,根据影响函数法的叠加原理,建立工作面开切眼一侧的煤层未被开采,其他方向的煤层全部被采出的条件下的煤层半无限开采地表下沉预测方程;
步骤3:以厚松散层矿区的煤层半无限开采地表下沉预测方程为基础,参考概率积分法的基本原理,将T位置尺度分布的半无限开采地表下沉预测方程进行叠加,分别建立沿沉陷盆地走向主断面和倾向主断面的地表下沉预测方程;
步骤4:建立采煤工作面坐标系及采煤工作面对应的地面投影坐标系,基于采煤工作面坐标系以及地面的投影坐标系构建基于T位置尺度分布的地表任意一点A(x,y)的地表下沉预测方程;建立概率积分法与基于T位置尺度分布的开采沉陷预测方法之间的关系以便于实现两种预测方法的相互转换。
2.根据权利要求1所述的基于T位置尺度分布的开采沉陷预测方法,其特征在于,所述的单元下沉盆地的表达式we为:rT=H/tanβ
式中,Г(·)是伽马函数,rT是主要影响半径,H是煤层埋藏深度,tanβ为主要影响角正切值,n是尾部厚度控制系数,xe是以开切眼正上方的地表点为原点,坐标轴指向开采一侧为坐标系的地面坐标。
3.根据权利要求2所述的基于T位置尺度分布的开采沉陷预测方法,其特征在于,所述的煤层半无限开采地表下沉预测方程WTLS为:WTLS=WmaxFTLS
Wmax=mq cosα
式中,m为煤层的采高,α为煤层倾角,q下沉系数,2F1(·)为高斯超几何函数;Wmax表示为地表最大下沉值。
4.根据权利要求3所述的基于T位置尺度分布的开采沉陷预测方法,其特征在于,所述0
的沿沉陷盆地走向主断面的地表下沉预测方程W(x0)为:0
W(x0)=Wmax(FTLS(x0+l/2‑sy)‑FTLS(x0‑l/2+sz))式中,l为矩形采煤工作面沿煤层走向方向的长度,sy和sz分别为右方向拐点偏移距和左方向拐点偏移距,x0是以采空区中心上方地表点为原点,x轴指向工作面的左方向为坐标系的地面坐标。
5.根据权利要求4所述的基于T位置尺度分布的开采沉陷预测方法,其特征在于,照概率积分法的推导过程,将半无限开采地表下沉预测方程进行叠加,可获得煤层有限开采沿0
地表沉陷盆地倾向主断面上的下沉预测方程W(y0):
0
W(y0)=Wmax(FTLS(y0‑H cotθ+L/2‑DS2)‑FTLS(y0‑H cotθ‑L/2+DS1))L=Dsin(α+θ)/sin(θ)DS1=s1sin(α+θ)/sin(θ)
DS2=s2sin(α+θ)/sin(θ)
式中,D为工作面沿着煤层倾向方向的宽度,s1和s2分别为沿着煤层下山和上山方向的拐点偏移距,θ为开采影响传播角,y0是以采空区中心上方地表点为原点,y轴指向工作面下山方向为坐标系的地面坐标。
6.根据权利要求5所述的一种基于T位置尺度分布的开采沉陷预测方法,其特征在于,所述的工作面坐标系sO1t和地面坐标系xOy的特征为:工作面坐标系以矩形工作面的原点O1为中心,t轴指向煤层下山方向,s轴指向煤层走向;地面坐标系xOy与工作面坐标系在水平面上的投影重合,则基于T位置尺度分布的地表任意一点A(x,y)的地表下沉预测方程W(x,y)为:当基于T位置尺度分布的开采沉陷预测方法中的尾部厚度控制系数n为无穷大时,基于T位置尺度分布的开采沉陷预测方法等价于概率积分法。