基于Usher时间函数的采空区地表动态沉陷预测模型研究
Research on prediction model of surface dynamic subsidence of mined-out region based on Usher time function作者机构：中煤科工生态环境科技有限公司北京100013 中煤科工集团西安研究院有限公司陕西西安710077 西安理工大学陕西西安710048
出 版 物：《煤炭科学技术》 (Coal Science and Technology)
年 卷 期：2021年第49卷第9期
页 面：145-151页
核心收录：
学科分类：081901[工学-采矿工程] 0819[工学-矿业工程] 08[工学] 0807[工学-动力工程及工程热物理]
摘 要：采空区地表动态沉降预测是当前开采沉陷领域研究重点解决的问题之一,对沉陷灾害的预防和控制具有重要的作用。针对目前采空区地表沉降预测模型存在的问题,通过对煤矿开采引起地表沉陷变形规律的系统分析,认为采空区地表沉降是一个先加速后减速的S型沉降过程,大致可分为初始沉降、剧烈沉降和衰退沉降3个阶段。总结得出理想的采空区地表沉陷预测模型应具有能较好拟合地表沉降时间关系的沉降曲线,沉降速度和加速度应符合地表沉陷物理过程的基本特征。将用于描述增长信息随时间变化的Usher数学模型引入到采空区地表动态沉降预测中。通过对模型结构及其相关参数的深入分析,认为Logistic模型、Gompertz模型、Knothe模型、Mitscherlich Brody模型和Von Bertalanffy模型均是Usher模型的特例,Usher模型符合理想沉陷预测模型的基本要求,可较好地模拟采空区地表动态沉降过程,其参数可采用遗传算法进行求解。在上述研究基础上,将Usher模型与沉陷稳定后沉陷盆地走向或倾向主断面上的剖面函数相结合,构建了整个沉陷盆地内任意点、任意时刻的沉降量计算模型。研究结果证明,Usher时间函数模型比双参数Knothe模型、正态时间函数模型、Logistic和Gompertz等模型具有更强的适应性、更高的拟合精度和更好的预测效果,可为开采沉陷预测提供一定的借鉴和参考。
维普期刊数据库
同方期刊数据库