[发明专利]一种浅埋煤层地表采动裂缝多指标综合评价方法

说明书

本发明涉及一种浅埋煤层地表采动裂缝多指标综合评价方法，包括地下采煤工作面与地表采动裂缝相对空间关系的获取；地表采动裂缝基本参数、动态变化特征及其与地下采空区贯通程度的观测及数据处理；地表采动裂缝各评价指标值的统计整理；地表采动裂缝类型的划分；地表采动裂缝多指标综合评价值的确定；浅埋煤层地表采动裂缝地表采动裂缝分类分级综合评价。上述方法在浅埋煤层地表采动裂缝评价中综合考虑地表采动裂缝基本参数、动态变化特征及其与地下采空区贯通程度，选取多个定量指标，对浅埋煤层地表采动裂缝进行分类分级评价。该方法操作步骤简单，准确性更强，具有广泛的适用性和实用性。

技术领域

本发明属于煤矿开采沉陷损害评价领域，涉及一种浅埋煤层地表采动裂缝多指标综合评价方法，具体的涉及一种综合考虑地表采动裂缝基本参数、动态变化特征及其与地下采空区贯通程度，基于改进的相对差距和法的浅埋煤层地表采动裂缝进综合评价方法。

背景技术

随着中国煤炭资源的开发重点向西部转移，西部煤炭资源的安全开采越来越受到重视。中国西部矿区普遍具有煤层埋藏浅、储量大、地表生态脆弱等特点。浅埋煤层工作面开采覆岩运动的主要特征为顶板岩层沿全厚切落，基岩破断角较大，基岩破断直接波及地表并形成明显的采煤沉陷地裂缝，这些地表采动裂缝不仅造成地表黄土覆盖层的切割性破坏，造成水土严重流失、地表植被枯萎等生态环境灾害，且有时与工作面联通，导致工作面动载矿压、漏风及溃水溃沙等事故，危害工作面的安全生产。

目前，在浅埋煤层开采沉陷损害评价及防治领域，针对地表采动裂缝的预测评价，广泛采用的是概率积分法和数值模拟法。概率积分法把地表和岩层移动现象视为随机事件，将研究区域分解为无限多个微小单元，同时将开采引起的地表下沉剖面表示成概率密度函数积分公式，由此入手计算所有单元对岩层或地表影响的总和，计算地表移动和变形值，并据此预测地表采动裂缝的产生位置并进行相应的评价。该方法的理论计算模型与时间无关，因此该方法评价不了地表采动裂缝随时间的变化规律。另外，概率积分法主要参数需要通过在工作面上方建立地表移动观测站，并采用观测站数据通过数据拟合的方法获得。建立地表移动观测站需要耗费大量的人力、物力、财力，一般观测时间较长，无法满足矿山生产的需要。数值模拟法是采用以有限差分法、有限元法、离散元法等数值方法为基础的数值模拟软件，根据现场实际煤岩层地质赋存条件和生产技术条件，建立数值计算模型，模拟煤层开挖引起的覆岩移动变形及地表采动裂缝的发育规律。其主要步骤包括数值计算模型的建立、模型参数的选取与赋值、计算结果的选取与分析。该方法能反映地表采动沉陷及采动裂缝的动态变化特征，具有较强的适用性，但受限于煤岩层物理力学参数选取困难的制约，其准确性及实用性有待商榷。

浅埋煤层地表采动裂缝是煤层开采引起的覆岩移动变形在地表的直观表现，其动态发育特征反映覆岩移动失稳的不同阶段。地表采动裂缝水平张开量及垂直错动量等基本参数能够圈定地表采动影响范围，初步确定其对区域内地表的破坏程度，但不能反映地表采动裂缝随覆岩失稳运动的动态变化特征，且不能表征地表采动裂缝与地下煤层采空区的联通程度。

发明内容

本发明针对上述不足，提供了一种考虑地表采动裂缝基本参数、动态变化特征及其与地下采空区贯通程度等因素的浅埋煤层地表采动裂缝综合评价方法。综合考虑地表采动裂缝基本参数、动态变化特征及其与地下采空区贯通程度，选取多个定量指标，通过改进的相对差距和法建立地表采动裂缝定量评价模型，对浅埋煤层地表采动裂缝进行分类分级评价。弥补了传统的浅埋煤层地表采动沉陷及采动裂缝评价方法的不足与局限性。

本发明的目的是采用下述技术方案实现的：

一种浅埋煤层地表采动裂缝多指标综合评价方法，所述方法包括：

基于预先获取的地下采煤工作面与地表采动裂缝的相对空间关系，确定地表采动裂缝基本参数、动态变化特征及其与地下采空区贯通程度的观测数据；

定义观测数据的采动裂缝评价指标值，根据地表采动裂缝评价指标值的变化特征，划分地表采动裂缝类型；