【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及采煤沉陷預計，尤其涉及一種基于分段加權賦參的礦區地表沉陷預計方法及系統。
技術介紹
1、煤炭資源的大規模開采，造成地下原始巖層構造發生變化，導致上方地表發生塌陷，損毀地表農田、建(構)筑物、水系構造等，破壞礦區生態環境。對采煤沉陷區進行精準預測是目前行業內亟需解決的難題。
2、目前常用的地表沉陷預計模型主要有概率積分法和時間函數模型，其中，時間函數模型主要是指knothe時間函數模型。以上兩種地表沉陷預計模型在預測地表沉陷時，側重點各有不同。概率積分法側重于預測地表沉陷最終結果，而地表沉陷動態過程的描述則采用knothe時間函數模型比較合適。1953年波蘭學者knothe假設地表某一點在某一時刻的下沉速度正比于該點的最終下沉量與該時刻的下沉量之差，在此假設基礎上提出了地表某一點下沉量與時間關系的時間函數模型，即knothe時間函數模型，而研究發現其不太符合實際地表下沉，2003年，常占強根據我國地表沉陷具體特征，提出了分段knothe時間函數模型，提高了預測精度，但是，分段knothe時間函數模型及其他地表沉陷預計模型默認地表沉陷是一個對稱的過程，最終形成一個以采煤工作面中心為對稱軸的對稱下沉盆地，而實際上地表沉陷盆地并不是完全對稱的，沉陷過程不同階段的沉陷速率及形態會有不同變化，因此使用這類沉陷預計模型進行沉陷預計往往會造成較大誤差。
3、現有技術中，為了提高地表沉降動態預測準確性，公開號為cn115660197a的中國專利技術專利申請《一種基于時間函數組合模型的采空區地表沉降動態預測方法
技術實現思路
1、本專利技術所要解決的技術問題在于如何解決采煤沉陷區地表沉陷預計模型分段knothe時間函數預計地表沉陷存在誤差較大的問題。
2、本專利技術是通過以下技術方案解決上述技術問題的：一種基于分段加權賦參的礦區地表沉陷預計方法，包括：
3、在分段knothe時間函數模型中繪制地表下沉曲線，計算時間影響系數；
4、結合礦區地表沉陷實際情況，根據時間影響系數確定實際下沉曲線，實際下沉曲線包括上半部分和下半部分；
5、根據地表沉陷的不同時間階段分別計算實際下沉曲線上半部分和下半部分的權值；
6、基于實際下沉曲線上半部分和下半部分的權值得到分段加權賦參的沉陷預計模型，計算得到總的地表下沉值。
7、本專利技術注意到現有的分段knothe時間函數模型在預計地表沉陷時默認地表沉陷是一個對稱過程，而實際上地表沉陷盆地并不是完全對稱的，沉陷過程不同階段的沉陷速率及形態會有不同變化，此時用分段knothe時間函數模型預計地表沉陷時會產生較大的誤差，本專利技術根據地表沉陷過程的階段特征，通過自適應賦權分別計算實際下沉曲線上半部分和下半部分的權值，基于實際下沉曲線上半部分和下半部分的權值對分段knothe時間函數模型進行改進，得到分段加權賦參的沉陷預計模型，兩段預計值分別在各自區間最準確，基于兩段預計值的加權計算得到總的地表下沉值，能夠顯著提高地表沉陷預計工作的精度，解決采煤沉陷區地表沉陷預計模型存在預測誤差較大的難題。
8、優選的，所述時間影響系數的計算公式為：
9、
10、其中，γ為覆巖密度，單位為kg/m3；e為覆巖彈性模量，單位為mpa；σ為覆巖抗拉強度，單位為mpa；κ為覆巖泊松比；h為松散層厚度，單位為m。
11、優選的，所述根據時間影響系數確定實際下沉曲線具體包括：
12、1.1、繪制了兩個不同的時間影響系數對應的地表下沉曲線，時間影響系數分別為c1、c2，以地表最大下沉值的一半為拐點，將地表下沉曲線分為上半部分和下半部分；
13、1.2、結合礦區地表沉陷實際情況，根據時間影響系數c1、c2確定實際下沉曲線。
14、優選的，所述實際下沉曲線上半部分和下半部分的權值的計算公式為：
15、
16、其中，p1、p2分別為實際下沉曲線上半部分和下半部分的權值，c1、c2均為時間影響系數，t表示地表沉陷總時間，t表示時刻。
17、優選的，所述分段加權賦參的沉陷預計模型的計算公式為：
18、
19、其中，w(t)為總的地表下沉值，單位為mm，wi(t)為地表在t時刻對應的下沉值，單位為mm，其中，i＝1，2，w0為地表最大下沉值，單位為mm；ci為時間系數，i＝1，2；τ為地面點最大下沉速度對應的時刻，τ＝0.5t，t表示從煤層開采到地表穩沉所持續的時間，p1、p2分別為實際下沉曲線上半部分和下半部分的權值。
20、本專利技術還提供一種基于分段加權賦參的礦區地表沉陷預計系統，包括：
21、模型參數計算模塊，用于在分段knothe時間函數模型中繪制地表下沉曲線，計算時間影響系數；
22、實際下沉曲線確立模塊，用于結合礦區地表沉陷實際情況，根據時間影響系數確定實際下沉曲線，實際下沉曲線包括上半部分和下半部分；
23、自適應賦權模塊，用于根據地表沉陷的不同時間階段分別計算實際下沉曲線上半部分和下半部分的權值；
24、沉陷預計模塊，用于基于實際下沉曲線上半部分和下半部分的權值得到分段加權賦參的沉陷預計模型，計算得到總的地表下沉值。
25、優選的，所述模型參數計算模塊中時間影響系數的計算公式為：
26、
27、其中，γ為覆巖密度，單位為kg/m3；e為覆巖彈性模量，單位為mpa；σ為覆巖抗拉強度，單位為mpa；κ為覆巖泊松比；h為松散層厚度，單位為m。
28、優選的，所述實際下沉曲線確立模塊中根據時間影響系數確定實際下沉曲線具體包括：
29、1.1、繪制了兩個不同的時間影響系數對應的地表下沉曲線，時間影響系數分別為c1、c2，以地表最大下沉值的一半為拐點，將地表下沉曲線分為上半部分和下半部分；
30、1.2、結合礦區地表沉陷實際情況，根據時間影響系數c1、c2確定實際下沉曲線。
31、優選的，所述自適應賦權模塊中實際下沉曲線上半部分和下半部分的權值的計算公式為：
32、
33、
34、其中，p1、p2分別為實際下沉曲線上半部分和下半部分的權值，c1、c2均為時間影響系數，t表示地表沉陷總時間，t表示時刻。
35、優選的，所述沉陷預計模塊中分段加權賦參的沉陷預計模型的計算公式為：
36、
37、其中，w(t)為總的地表下沉值，單位為mm，wi(t)為地表在t時刻對應的下沉值，單位為mm，其中，i＝1，2，w0為地表最大下沉值，單位為mm；ci為本文檔來自技高網...
【技術保護點】
1.一種基于分段加權賦參的礦區地表沉陷預計方法，其特征在于：包括：
2.根據權利要求1所述的基于分段加權賦參的礦區地表沉陷預計方法，其特征在于：所述時間影響系數的計算公式為：
3.根據權利要求1所述的基于分段加權賦參的礦區地表沉陷預計方法，其特征在于：所述根據時間影響系數確定實際下沉曲線具體包括：
4.根據權利要求1所述的基于分段加權賦參的礦區地表沉陷預計方法，其特征在于：所述實際下沉曲線上半部分和下半部分的權值的計算公式為：
5.根據權利要求1所述的基于分段加權賦參的礦區地表沉陷預計方法，其特征在于：所述分段加權賦參的沉陷預計模型的計算公式為：
6.一種基于分段加權賦參的礦區地表沉陷預計系統，其特征在于：包括：
7.根據權利要求6所述的基于分段加權賦參的礦區地表沉陷預計系統，其特征在于：所述模型參數計算模塊中時間影響系數的計算公式為：
8.根據權利要求6所述的基于分段加權賦參的礦區地表沉陷預計系統，其特征在于：所述實際下沉曲線確立模塊中根據時間影響系數確定實際下沉曲線具體包括：
9.
10.根據權利要求6所述的基于分段加權賦參的礦區地表沉陷預計系統，其特征在于：所述沉陷預計模塊中分段加權賦參的沉陷預計模型的計算公式為：
...【技術特征摘要】
1.一種基于分段加權賦參的礦區地表沉陷預計方法，其特征在于：包括：
2.根據權利要求1所述的基于分段加權賦參的礦區地表沉陷預計方法，其特征在于：所述時間影響系數的計算公式為：
3.根據權利要求1所述的基于分段加權賦參的礦區地表沉陷預計方法，其特征在于：所述根據時間影響系數確定實際下沉曲線具體包括：
4.根據權利要求1所述的基于分段加權賦參的礦區地表沉陷預計方法，其特征在于：所述實際下沉曲線上半部分和下半部分的權值的計算公式為：
5.根據權利要求1所述的基于分段加權賦參的礦區地表沉陷預計方法，其特征在于：所述分段加權賦參的沉陷預計模型的計算公式為：
6.一種基于分段加權賦參的礦區...
【專利技術屬性】
技術研發人員：苗偉，陳永春，徐燕飛，李兵，陳晨，孫宏杰，芮成奇，
申請(專利權)人：平安煤炭開采工程技術研究院有限責任公司，
類型：發明
國別省市：
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