【正文】 值不一定能在每一點上都與實 測所確定的典型曲線值相一致，求得的參數(shù)也可能與實際值有出入，所 以，用剖面函數(shù)法預(yù)計的誤差比用典型曲線法預(yù)計的誤差稍大。常用的剖面函數(shù)形式有：負指數(shù)函數(shù)法、 威布爾分布法和雙曲函數(shù)剖面函數(shù)等 [2]。 有限單元法 有限單元法是把連續(xù)體離散為通過節(jié)點互連的許多單元體，并且以位移函數(shù)來描述單元的變形，使位移、應(yīng)力等物理量得以求解的一種數(shù)值計算方法。該方法能適用于較復(fù)雜的地質(zhì)條件，可以計算出巖體內(nèi)部的位移及應(yīng)力分布并能顯示出彈性區(qū)及塑性區(qū)的范圍。國內(nèi)外應(yīng)用有限單元法研究開采沉陷作了許多工作。 Hackott ( 1959 年 ) 、 Berry 和Sales ( 1961 年 ) 以及 Salemon ( 1963 年 ) 應(yīng)用平面線彈性有限單元計算開采沉陷問題，之后 Berry 和 Sales ( 1962 年 ) 、 Salemon ( 1963 年 ) 開始使用三維線彈性有限單元進行開采沉陷分析。 在國內(nèi)，煤炭科學(xué)研究總院對條帶開采煤柱的受力狀態(tài)進行了模擬；沈光寒等用有限元法分析了巖層移動的規(guī)律； 中國礦業(yè)大學(xué)等用巖土體彈塑性理論，模擬開挖過程 ,分析井筒變形、地面沉陷以及“兩帶”發(fā)育高度等問題，取得了可喜的成果。 離散元法 離散單元法是一種適用于不連續(xù)巖體穩(wěn)定分 析的數(shù)值方法，其最大特點是允許單元之間的相對運動，不需要滿足位移連續(xù)和變形協(xié)調(diào)條件，可以模擬系統(tǒng)的大變形及破壞過程。該方法是美國 Cundall 1971 年提出的一種計算方法，后經(jīng) Voelge、 Lorig等人的發(fā)展已在巖土工程中得到廣泛應(yīng)用。從采空區(qū)塌陷的機理可以看出，采空區(qū)的塌陷過程是圍巖的破壞、垮落、變形移動并波及地表的過程。離散元法能反映頂板的垮落、變形等現(xiàn)象。因此，有部分學(xué)者應(yīng)用離散元法來研究采空區(qū)塌陷及地表移動與變形。 本文所用方法為概率積分法。 基于概率積分法求取預(yù)計參數(shù) 概率積分法是建立某種理論模型，然后通過這個模型的性質(zhì)，推導(dǎo)出計算地表移動和變形的解析公式，其中所用的預(yù)計參數(shù)根據(jù)實測資料求得。 最大值求取模型 （ 1）走向主斷面上充分采動、半無限開采時預(yù)計公式 下沉： 河南理工大學(xué)本科畢業(yè)論文 22 ?????rxcm mmdeMxW?? ?? )()(2 （ 43） 傾斜： )/()( 2)( mmmerWxi rxcm ??? （ 44） 曲率： )/10()(2)( 3)(22 merxrWxK rxcm ???? ?? （ 45） 水平移動： )()( 2)( mmeWbxU rxcm ????? （ 46） 水平變動： )/()(2 2)()( mmmerxrWb rxcmx??? ???? （ 47） （ 2）非充分采動時預(yù)計公式 下沉 : ))(( 22)( mmdedeWWrxrLxcmx ? ???????? ??? ??? ??? （ 48） 傾斜： )/)(( 22 )()()( mmmeerWi rLxrxcmx??? ?? ?? （ 49） 曲率： )/10)((2 3)()(2)(22 mer LxerxrWK rLxrxcmx ???? ???? ??? （ 410） 水平移動： ))(( 22 )()()( mmeeWbU r Lxrxcmx ??? ??? ?? （ 411） 水平變形： 河南理工大學(xué)本科畢業(yè)論文 23 )/)((2 )()(2)(2 mmmer LxerxrWK rLxrxcmx??? ???? ??? （ 412） 計算傾向主斷面時，公式同上，僅需以 y 代 x，以 1r （或 2r ）代 r。 （ 3）充分采動時，地表移動變形最大值計算公式 最大下沉值： )(co s mmqmW cm ???? （ 413） 最大傾斜值： )( mmmrWi cmcm ? （ 414） 最大曲率值： )10( 32 mrWK cmcm ??? （ 415） 最大水平移動值： )(mmWbU cmcm ?? （ 416） 最大水平變形值： )( mmmrWb cmcm ???? （ 417） 預(yù)計參數(shù)的求取模型 預(yù)計參數(shù)是指在預(yù)計函數(shù)（解析公式或圖形等）中用到的一系列數(shù)據(jù)。這些數(shù)據(jù)是根據(jù)所預(yù)計的那些工作面的地質(zhì)采礦條件確定的。對一個特定的礦區(qū)和開采而言，預(yù)計參數(shù)是固定的；對于不同的礦區(qū)和開采，預(yù)計參數(shù)是不同的。在理論研究上，利用預(yù)計結(jié)果可以定量地研究受 6206 工作面開采影響的地表在時間上和空間上的分布規(guī)律。在生產(chǎn)實踐上，利用預(yù)計結(jié)果可以指導(dǎo)王莊 礦其他工作面下的開采實踐。 預(yù)計參數(shù)主要包括下沉系數(shù) q、主要影響半徑 r 及主要影響角正切 tanβ 、拐點偏距 0s 和水平移動系數(shù) b。 （ 1）下沉系數(shù)，常用 q 表示，計算公式為： ?cos0m wq ? （ 418） 式中， m—— 開采厚度； ? —— 煤層傾角 河南理工大學(xué)本科畢業(yè)論文 24 0w —— 最大下沉值，可用實測資料得到。 （ 2）主要影響半徑 r 受半無限開采的影響，除下沉以外，主要的地表移動變形均發(fā)生在 x=r～ +r 的范圍之內(nèi)，所以稱 r為主要影響半徑。 （ 3）主要影響角正切 tanβ 將 x=177。 r的地表點與煤壁相連，其連線與水平線之間所夾的銳角 β 稱為主要影響角，其正切 tgβ 稱為主要影響角正切，即 rHtg ?? （ 419） （ 4）拐點偏距 0s 拐點偏距就是實際開采邊界與計算邊界之間沿煤層的平距。 （ 5）水平移動系數(shù) b：水平移動系數(shù) (Moving Horizontally Coefficient)是指地表最大水平移動值和最大下沉值的比值。計算公式為： 00ub w? （ 420） 概率積分法優(yōu)缺點簡述 概率積分法 與典型曲線法、負指數(shù)函數(shù)法相比較 ,不論在理論上還是在實用上有著明顯的優(yōu)越性 ,如理論推導(dǎo)嚴(yán)密、計算采用查表方式比較簡單、所求參數(shù)個數(shù)少、使用方便等。 開采引起的巖層與地表移動過程是一種服從統(tǒng)計規(guī)律的隨機過程， 因為 巖體本身和其受采動影響發(fā)生移動規(guī)律的復(fù)雜性，所以概率積分法理論模型很難全面的、準(zhǔn)確的反映地表移動的規(guī)律，因此必須進行某種假設(shè)和簡化，這會導(dǎo)致用其預(yù)計公式所求得的計結(jié)果與 實際情況不相符合，導(dǎo)致精度降低或預(yù)計結(jié)果發(fā)生變化。 河南理工大學(xué)本科畢業(yè)論文 25 5 6206 地表移動觀測站地表變形預(yù)計參數(shù)計算 6206 走向主斷面實測數(shù)據(jù)繪圖與分析 走向主斷面下沉數(shù)據(jù)處理 6206 工作面水準(zhǔn)觀測從 2021 年 9 月 3 日開始，結(jié)束于 2021 年 10 月 09 日。期間共進行了 24 次水準(zhǔn)觀測，取得了大量寶貴的觀測資料。根據(jù)實測數(shù)據(jù)繪制 6206 走向方向開采引起的的下沉曲線如圖 51 所示： 圖 51 6206 工作面走 向方向上地表下沉 圖 走向主斷面水平移動數(shù)據(jù)處理 在走 向方向上， 2021 年 5 月 22 日進行第一次全面觀測， 2021 年 10 月 20 日（最后一次全面觀測）進行第十一次全面觀測。在所獲得的觀測數(shù)據(jù)中，走向上最大水平位移值為 1270mm，出現(xiàn)在點 127 處。根據(jù)實測資料繪圖： 圖 52 6206 工作面 走向方向上水平移動 示意圖 走向主斷面傾斜數(shù)據(jù)處理 根據(jù)實測資料繪制 6206 工作面走向主斷面開采引起的的傾斜曲線如圖 53 所示： 圖 53 6206 工作面走向 方向上地表傾斜 圖 河南理工大學(xué)本科畢業(yè)論文 26 走向工作面開采地表曲率變形 根據(jù)實測資料繪制 6206 走向工作面實測地表 曲率變形如圖 54 所示： 圖 54 6206 工作面走向 方向上地表曲率 示意圖 走向工作面地表水平變形 根據(jù)實測資料繪制 6206 走向工作面實測地表水平變形如圖 55 所示： 圖 55 6206 工作面走向方向上地表水平變形圖 6206 傾向刀把面實測數(shù)據(jù)繪圖與分析 傾向刀把面下沉數(shù)據(jù)處理 根據(jù)實測資料繪制 6206 傾向刀把面實測地表下沉數(shù)據(jù)處理如圖 56 所示： 圖 56 6206 工作面傾向刀把面 方向地表下沉 圖 傾向刀把面水平移動數(shù)據(jù) 處理 根據(jù)實測資料繪制 6206 傾向刀把面實測水平移動數(shù)據(jù)處理示意圖如圖 57 所示： 河南理工大學(xué)本科畢業(yè)論文 27 圖 57 6206 工作面傾向刀把面方向上水平移動圖 傾向刀把面傾斜數(shù)據(jù)處理 根據(jù)實測資料繪制 6206 傾向刀把面實測傾斜數(shù)據(jù)處理示意圖如圖 58 所示： 圖 58 6206 工作面傾向刀把面 方向上地表傾斜 圖 傾向刀把面開采地表曲率變形 根據(jù)實測資料繪制 6206 傾向刀把面實測地表曲率變形如圖 59 所示： 圖 59 6206 工作面傾向刀把面 方向上地表曲率 圖 傾向刀把面地表水平變形 根據(jù)實測資料繪制 6206 傾向刀把面實測地表水平變形如圖 510 所示： 河南理工大學(xué)本科畢業(yè)論文 28 圖 510 6206 工作面傾向刀把面方向上地表水平變形圖 傾向常規(guī)面實測數(shù)據(jù)繪圖與分析 傾向常規(guī)面實測下沉數(shù)據(jù)處理 根據(jù)實測資料繪制 6206 傾向常規(guī)面實測下沉數(shù)據(jù)處理如圖 511 所示： 圖 511 6206 工作面傾向常規(guī)面 方向上地表下沉 圖 傾向常規(guī)面水平移動數(shù)據(jù)處理 根據(jù)實測資料繪制 6206 傾向常規(guī)面實測水平移動數(shù)據(jù)處理示意圖如圖 512 所示： 圖 512 6206 工 作面 傾向常規(guī)面面方向上水平移動 示意圖 河南理工大學(xué)本科畢業(yè)論文 29 傾向常規(guī)面傾斜數(shù)據(jù)處理 根據(jù)實測資料繪制 6206 傾向常規(guī)面實測傾斜數(shù)據(jù)處理示意圖如圖 513