7.2.2 地表移动和变形预计参数的意义和计算
概率积分法预计走向主断面的地表移动和变形,预计时所用到的参数为下沉系数q,主要影响半径r,拐点偏移距s和水平移动系数b,这些参数在实际应用中应根据实测资料来确定,从而预计出符合开采的实际地质采矿条件,如果没有实测资料而无法确定相关点数时,可以根据经验数据进行计算。
1.下沉系数q的确定
式中 W 0——在能用走向和倾向均可达到在充分采动时,观测站实际测得的最大下沉值;
m——煤层的法向采厚度,m;
α——倾角,(°)。
2.主要影响半径r和主要影响角正切tanβ的确定
由于半无限开采的影响,除了沉陷量,地表移动变形范围在±r之内。因此称r为主要影响半径,如图7.3所示。
将x=±r的地表点与采空区开采边缘连接,水平线和连线所夹的锐角β称为主要影响角,其正切tanβ称为主要影响角正切值,其计算公式为
由于主要影响角正切值不像r那样随采深H的变化而变化,方便进行不同监测数据的对比,因此一般使用tanβ作为概率积分法的参数。根据我国几十年来积累的经验,得出了根据覆岩性质判断概率积分法参数的取值范围,方便在对采空区预计时进行使用。
图7.3 参数r和tanβ的关系
3.拐点偏移距和水平移动系数的确定
图7.4 移动和变形曲线的偏移
A—地表上任意一点;B—假设的采空区开采边缘;O 1—实际采空区开采边缘;C—采空区顶板影响终点;D—拐点;1—沉陷前顶板的位置;2—沉陷后顶板的位置
如图7.4所示,根据半无限开采的实测下沉曲线W(x)可确定W(x)的拐点D,将该拐点投影到计算边界B 1上求得开采边界和预计边界之间的长度S 0。根据S 0与采空区在水平投影的位置判断S 0取值的正负。如果两者在水平面上的投影是包含关系则S 0为正值,如果两者在水平面上的投影是相离关系则S 0为负值。
另外一种求取下沉曲线拐点的方法是依据拐点的性质,即地表最大水平移动距离与地表最大沉陷值之比,见式(7-15)。假如有采空区的移动变形监测资料就可以通过该式求取该采空区的水平移动系数,也可以根据采空区覆岩性质和经验判断水平移动系数,我国采空区水平移动系数一般在0.1~0.4之间。