JP-2026076913-A - 分割法に基づく鉱区地表移動変形予測方法

Abstract

【課題】複雑な境界形状作業面採掘の鉱区地表移動変形予測に直面する手段がなく、正確な計算が困難であるという問題を解決するために、鉱区地表移動変形予測の効率と正確性を向上させる分割法に基づく鉱区地表移動変形予測方法を提供する。 【解決手段】本発明の方法は、まず、鉱区における採掘跡境界の位置情報を識別して、採掘跡境界の座標情報を得、座標情報に基づいて採掘跡境界の水平面直角座標系における関数式を確立し、そして、採掘跡の境界を同一の関数式で表すことができるかどうかを基準として、採掘跡を分割し、次に、分割後の各セグメントに対して式を利用して計算し、このセグメント採掘跡で発生する地表沈下値を得、すべてのセグメント採掘跡に対して同じ地表位置の沈下値を重畳して、完全な地表沈下値を得、最後に、他の地表移動変形パラメータと地表沈下値との関係に基づいて、鉱区地表移動変形の他のパラメータを得る。 【選択図】図１

Inventors

• 江 寧
• 叶 磊
• 蘇 全宝
• 孟 書宇
• 張 立波
• 張 根旺
• 高 志友
• 張 陽陽
• 白 晨達
• 趙 全銀
• 楊 陽
• 王 嘉偉

Assignees

• 山東科技大学

Dates

Publication Date

20260512

Application Date

20250109

Priority Date

20241024

Claims (3)

1. 分割法に基づく鉱区地表移動変形予測方法であって、 鉱区における採掘跡境界の位置情報を識別して、採掘跡境界の座標情報を得、前記座標情報に基づいて採掘跡境界の水平面直角座標系における関数式を確立するステップａと、 採掘跡の境界を同一の関数式で表すことができるかどうかを基準として、採掘跡を分割するステップｂと、 分割後の各セグメントに対して式（１）を利用して計算し、このセグメント採掘跡で発生する地表沈下値を得るステップｃであって、 式（１）において、 Ｗ（ｘ，ｙ）―鉱区地表（ｘ，ｙ）の沈下値であり、 Ｗ ｃｍ ―鉱区地表の最大沈下値、既知のパラメータであり、 Ｈ―鉱区地表の位置する点が石炭層又は採掘跡に垂直に対応する埋蔵深さであり、 ｔａｎβ―主な影響角正接であり、 ｔ ｉ－１ ―採掘跡境界Ｐ ｉ－１ 点のｔ方向座標であり、 ｔ ｉ ―採掘跡境界Ｐ ｉ 点のｔ方向座標であり、 ｘ―鉱区地表点のｔ方向座標であり、 ｙ―鉱区地表点のρ方向座標であり、ρ方向とｔ方向とは平面直角座標系を構成し、 π―円周率であり、 ｅ―自然対数の底であり、 σ―積分変数であり、 ｅｒｆ（ｐ）―確率積分関数であり、ｐは変数を表し、 ｆ ２ （ｔ）―採掘跡境界二の関数式、ρ ２ ＝ｆ ２ （ｔ）であり、 ｆ １ （ｔ）―採掘跡境界一の関数式、ρ １ ＝ｆ １ （ｔ）であるステップｃと、 すべてのセグメント採掘跡に対して同じ地表位置の沈下値を重畳して、完全な地表沈下値を得るステップｄと、 他の地表移動変形パラメータと地表沈下値との関係に基づいて、傾斜、曲率、水平移動及び水平変形を含む鉱区地表移動変形の他のパラメータを得るステップｅとを含む、ことを特徴とする分割法に基づく鉱区地表移動変形予測方法。
2. 式（１）には２セットの直角座標系が含まれ、それぞれｘ．ｙ座標系とｔ，ρ座標系であり、ｘ．ｙ座標系は鉱区地表位置を代表し、ｔ，ρ座標系は採掘跡位置を代表し、２セットの直角座標系の水平面への投影は重なり合っている、ことを特徴とする請求項１に記載の分割法に基づく鉱区地表移動変形予測方法。
3. 式（１）をコンピュータによって計算する、ことを特徴とする請求項１に記載の分割法に基づく鉱区地表移動変形予測方法。

Description

本発明は、地表移動変形予測の技術分野に関し、具体的には分割法に基づく鉱区地表移動変形予測方法に関する。 石炭層の採掘は、地表にある程度の移動変形をもたらすことによって、地表形態及び関連建築物（構造物）の安全性と安定性に悪影響を与える。どのように石炭採掘後に地表に発生する移動変形の程度を正確に予測するかは、採掘損害の防止と環境保護にとって極めて重要であり、現在よく使われる鉱区地表移動変形予測方法は、確率積分法である。この方法の原理は、採掘跡上に覆われた地層を複数の小球とみなし、小球が採掘跡に落下する確率を該当する地表沈下値とすることであり、この方法によって比較的正確な地表移動変形状況を得ることができる。 現在、確率積分法を応用して長方形作業面採掘の地表移動変形予測を行う研究報告が比較的に多く、複雑な形状作業面採掘の地表移動変形予測に対してエラー又は比較的大きい誤差が存在する。主な原因の一は、従来の技術において確率積分法によって地表移動変形を予測する時、二次元（地層縦断面）から三次元への応用過程において、研究者は往々して二つの直交する積分変数の関係を無視し、二つの積分方向の変数に関連が存在しないと固定的に考えられており、これは長方形作業面採掘を解決する時に予測結果に影響を与えないが、非長方形作業面採掘の地表変形予測の際にエラーが発生することによって、この方法で複雑な境界形状作業面採掘の鉱区地表移動変形予測を解決する際に予測エラーが発生しやすいことである。主な原因の二は、複雑な境界形状作業面採掘の鉱区地表移動変形予測は、一定の方法に従って行う必要があるが、現在、効率的で正確な予測方法がまだないことである。 それによって従来の技術の改善が待たれていることがわかる。 本発明の式（１）の使用方法概略図である。本発明の鉱区地表移動変形予測概略図である。 以下では、図面と実施例を結び付けながら、本出願の具体的な実施の形態をさらに詳細に記述する。指摘すべき点として、以下の詳細な説明はいずれも例示的なものであり、本発明のさらなる説明を目的としている。特段の説明がない限り、本明細書で使用される技術用語及び科学用語は、当業者に一般的に理解されるのと同じ意味を有する。 分割法に基づく鉱区地表移動変形予測方法であって、以下のステップを含む。 ステップ１．鉱区における採掘跡境界の位置情報を識別して、採掘跡境界の座標情報を得、前記座標情報に基づいて採掘跡境界の水平面直角座標系における関数式を確立する。 ステップ２．採掘跡の境界を同一の関数式で表すことができるかどうかを基準として、採掘跡を分割する。 ステップ３．分割後の各セグメントに対して式（１）を利用して計算し、このセグメント採掘跡で発生する地表沈下値を得る。式（１）の計算は、当業者がコンピュータによって実現することができる。 式（１）において、Ｗ（ｘ，ｙ）―鉱区地表（ｘ，ｙ）の沈下値であり、Ｗｃｍ―鉱区地表の最大沈下値、既知のパラメータであり、Ｈ―鉱区地表の位置する点が石炭層（又は採掘跡）に垂直に対応する埋蔵深さであり、ｔａｎβ―主な影響角正接であり、ｔｉ－１―採掘跡境界Ｐｉ－１点のｔ方向座標であり、ｔｉ―採掘跡境界Ｐｉ点のｔ方向座標であり、ｘ―鉱区地表点のｔ方向座標であり、ｙ―鉱区地表点のρ方向座標であり、ρ方向とｔ方向とは平面直角座標系を構成し、π―円周率であり、ｅ―自然対数の底であり、σ―積分変数であり、ｅｒｆ（ｐ）―確率積分関数であり、ｐは変数を表し、ｆ２（ｔ）―採掘跡境界二の関数式、ρ２＝ｆ２（ｔ）であり、ｆ１（ｔ）―採掘跡境界一の関数式、ρ１＝ｆ１（ｔ）である。 ステップ４．すべてのセグメント採掘跡に対して同じ地表位置の沈下値を重畳して、完全な地表沈下値を得る。 ステップ５．他の地表移動変形パラメータと地表沈下値との関係に基づいて、地表傾斜、曲率、水平移動と水平変形を含む鉱区地表移動変形の他のパラメータを得る。 式（１）には２セットの直角座標系が含まれ、それぞれｘ．ｙ座標系とｔ，ρ座標系であり、ｘとｙ座標系の原点はＯであり、ｔとρ座標系の原点はＯ’であり、ｘ．ｙ座標系は鉱区地表位置を代表し、ｔ，ρ座標系は採掘跡位置を代表し、２セットの座標系の水平面への投影は重なり合っている。 上記式（１）の積分は採掘跡に対するものであり、積分方向に垂直であるため積分変数で表現できない境界については、計算する必要がなく、図１における第二の境界点Ｐ２から第三の境界点Ｐ３までの結線境界は計算する必要がない。 実施例１：図２に示すように、この採掘跡は、ジグザグ境界と曲線境界などの複雑な形状の境界を有しており、図２において、この採掘跡形状は、第一の境界点Ｐ１、第二の境界点Ｐ２、第三の境界点Ｐ３、第四の境界点Ｐ４、第五の境界点Ｐ５、第六の境界点Ｐ６、第七の境界点Ｐ７及び第八の境界点Ｐ８が順に接続して形成される。ｔ方向に基づいて採掘跡境界の関数式を確立し、それぞれｆ１－２（ｔ）、ｆ２－３（ｔ）、ｆ３－３’（ｔ）、ｆ３’－４（ｔ）、ｆ４－５（ｔ）、ｆ５－６（ｔ）、ｆ６－７（ｔ）、ｆ７－８（ｔ）、ｆ８－１（ｔ）である。ここで、ｆ１－２（ｔ）はｔ方向に垂直な線分であり、ｆ（ｔ）関数で表現することができず、この境界を計算境界とせず、第三の境界点Ｐ３～第四の境界点Ｐ４の境界点の結線はもともと連続微分可能な曲線であり、取られたｔ方向によってＰ３を境界としてこの曲線を２つのセグメントに分ける必要があるためである。 採掘跡の境界を同一の関数式で表現できるかどうかを基準として、採掘跡を分け、そしてｔ方向の小さいものから大きいものまでの領域ごとに、上記式（１）を用いて計算し、また、同じセグメントに複数の積分領域が存在する場合（図２における丸6と丸7）にも、上記式（１）を用いて１つずつ計算する。 最後に、すべての積分領域で得られた計算結果と同じ地表位置の沈下値とを重畳して、完全な地表沈下値とし、さらに他の地表移動変形パラメータと沈下値との関係に基づいて、地表傾斜、曲率、水平移動と水平変形を含むこの鉱区地表移動変形の他のパラメータデータを得ることができる。 上述したのは本発明の好適な実施形態を示したものに過ぎず、指摘すべきことは、本技術分野の当業者にとって、本発明の技術原理から逸脱しない限り、さらに幾つかの改善及び置換を行うことができることであり、これらの改善及び置換も本発明の保護範囲に入っていると見なされるべきである。