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新世纪是我国经济社会高速发展的机遇期,需要大量的能源供应,其中煤炭资源的利用占我国一次性能源消耗的60%以上。大量煤炭的采出使岩层内部发生移动破坏的同时也必然对采区地表和地物造成影响。 煤层开采引起的地表沉陷是一个随时间和空间变化的动态过程,以往对其的研究主要集中于采动稳定后的移动变形预计,而忽略了时间变化的影响。我国大约有三分之一以上的煤矿位于山区,受山区地形地貌、地表倾向与倾角、松散层厚度及时间等因素的影响,山区开采地表沉陷规律较难掌握。建立综合地形条件和时间因素的山区开采沉陷预计模型既能反映山区地表沉陷的动态变化过程,又能对开采过程中地表移动变形做实时的准确预计,对山区地表建筑物的保护具有重要意义。 本文将时间函数引入山区开采沉陷预计模型,推导了山区开采地表动态移动变形预计公式,运用c#编程实现模型算法并分别计算了不同地形模型各个时刻的移动变形值和绘制出相应的动态移动变形曲线,总结工作面开采过程中及停采后地表的动态移动变形曲线分布特点及规律,最后通过实例应用分析评估所建预计公式的适用性和可靠性。本文主要结论有: (1)平地动态下沉曲线整体呈现出非对称性,其值均小于静态值且最大下沉点位置偏离采空区中心;其他动态移动变形极值均小于静态极值;动态水平移动与倾斜变形的零点位置均偏离于采空区中心;动态曲率与水平变形零值点位置滞后于静态曲率与水平变形零值点。 (2)单一坡体地表动态移动变形规律:与平地相比,正坡地表动态水平移动正值大于平地正值,负值小于平地负值,水平移动值为零的点统一向坡底方向移动,其增量幅度随时间的增加而减小;充分采动条件下反坡地表的水平移动值大致呈负值形态,邻近停采线的水平移动负值均大于平地负值。 (3)多面坡体地表动态移动变形规律:①凹形与凸形地表的动态下沉值均大于平地值;②受采动滑移影响,充分采动条件下凹形地貌两侧坡体的水平移动正负值均大于平地值;③充分采动条件下凸形地貌左侧坡体的水平移动显示为负值,邻近停采线处的地表水平移动负值小于平地值。 (4)在实例应用分析中,预测与实测下沉曲线大致吻合,计算的下沉预计中误差随时间推移不断增大,可能存在累积误差。实测与预计的水平移动曲线在形态分布上较为一致,但预计精度较低,分析认为实际观测误差以及预计参数选取的合理性与否均决定了实测值与预计值的准确性。