本發(fā)明涉及煤層開采沉陷，特別涉及一種煤層開采沉陷的預(yù)估方法及系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

1、隨著煤炭資源逐漸減少且開采技術(shù)逐步提高，煤炭開采向地形起伏較大且煤層傾角較大的西部地區(qū)轉(zhuǎn)移。

2、現(xiàn)有技術(shù)中，在山區(qū)開采沉陷預(yù)計時，通常采用“三下”采煤規(guī)程中的山區(qū)地表移動變形預(yù)計計算方法。山區(qū)地表移動變形為相同地質(zhì)采礦條件下平地的地表移動變形與山區(qū)采動滑移變形的矢量疊加。實際應(yīng)用中發(fā)現(xiàn)，規(guī)程中的山區(qū)地表沉陷預(yù)計模型仍然存在一些問題：由于受地形條件的限制，采空區(qū)邊界上方地表滑移影響量有時并非為最大；在近似充分采動或超充分采動情況下，有時采空區(qū)中部的滑移影響并非為0；滑移影響函數(shù)并不能全面反映復(fù)雜的山區(qū)煤炭開采地表滑移情況，山區(qū)滑移模型需要進行修正。

3、綜上所述，上述技術(shù)簡化了采空區(qū)邊界上方和采空區(qū)中部在開采時因發(fā)生滑移變形而產(chǎn)生的沉陷，導(dǎo)致滑移變形不能準確反映煤礦開采的山區(qū)地表的沉陷情況。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明實施例提供一種煤層開采沉陷的預(yù)估方法及系統(tǒng)，可以解決現(xiàn)有技術(shù)中，存在不能準確反映山區(qū)地表沉陷情況的問題。

2、本發(fā)明實施例提供一種煤層開采沉陷的預(yù)估方法，包括以下步驟：

3、獲取煤層開采工作區(qū)域內(nèi)開采工作面角點的采深；其中，所述煤層開采工作區(qū)域包括開采工作面和開采工作面以上的地表，所述角點的采深為開采工作面各個角落的點相對于地表的垂直深度；利用搜索算法獲取開采工作區(qū)域的地表上每個沉陷預(yù)估點在數(shù)字高程模型中的所屬網(wǎng)格；根據(jù)每個沉陷預(yù)估點的所屬網(wǎng)格的角點坐標，采用雙線性插值法對每個沉陷預(yù)估點的所屬網(wǎng)格進行插值；根據(jù)插值結(jié)果，獲得開采工作區(qū)域的地表上每個沉陷預(yù)估點的高程；從開采工作區(qū)域的地表上所有預(yù)估點的高程中選擇最大高程和最小高程；分別將最大高程和最小高程輸入采深修正模型對開采工作面角點的采深進行修正，獲得最大值修正角點采深和最小值修正角點采深；分別將最大值修正角點采深和最小值修正角點采深輸入開采沉陷預(yù)計模型中，獲取最大值修正角點采深預(yù)估的每個沉陷預(yù)估點的沉陷預(yù)估結(jié)果和最小值修正角點采深預(yù)估的每個沉陷預(yù)估點的沉陷預(yù)估結(jié)果；根據(jù)最大值修正角點采深預(yù)估的每個沉陷預(yù)估點的沉陷預(yù)估結(jié)果和最小值修正角點采深預(yù)估的每個沉陷預(yù)估點的沉陷預(yù)估結(jié)果的差值，以及最大高程和最小高程的差值，使用線性內(nèi)插方法對每個沉陷預(yù)估點的沉陷值進行修正，預(yù)估出符合實際情況的沉陷值。

4、進一步地，所述獲得開采工作區(qū)域的地表上每個沉陷預(yù)估點的高程，具體步驟包括：

5、使用雙線性插值法對每個沉陷預(yù)估點的所屬網(wǎng)格的角點坐標進行插值；

6、

7、其中，為數(shù)字高程模型中一個網(wǎng)格的四個角點高程坐標，為開采工作區(qū)域地表上每個沉陷預(yù)估點 p的高程， x為每個沉陷預(yù)估點 p的橫坐標值， x1為 h1與 h3的橫坐標值， x2為 h2與 h4的橫坐標值， y為每個沉陷預(yù)估點 p的縱坐標值， y1為 h1與 h2的縱坐標值， y2為 h3與 h4的縱坐標值。

8、進一步地，所述獲得最大值修正角點采深和最小值修正角點采深，具體步驟包括：

9、將最大高程輸入采深修正模型，獲得最大值修正角點采深：

10、

11、將最小高程輸入采深修正模型，獲得最小值修正角點采深：

12、

13、其中，為最大值修正開采工作面角點的采深，為最小值修正開采工作面角點的采深，為開采工作面角點的采深，為最大高程，為最小高程，為平均高程。

14、進一步地，所述獲取最大值修正角點采深預(yù)估的每個沉陷預(yù)估點的沉陷預(yù)估結(jié)果和最小值修正角點采深預(yù)估的每個沉陷預(yù)估點的沉陷預(yù)估結(jié)果，具體步驟包括：

15、分別將開采工作面角點的最大值修正角點采深，以及開采工作面角點的最小值修正角點采深輸入開采沉陷預(yù)計模型：

16、w( x, y)=w0·c( x)·c( y)

17、其中，與為主斷面內(nèi)的下沉分布系數(shù)； x, y分別為每個沉陷預(yù)估點的橫縱坐標，w( x, y)為每個沉陷預(yù)估點的沉陷量，w0為煤層頂板沉降量；

18、獲得由最大值修正角點采深預(yù)估的每個沉陷預(yù)估點的沉陷預(yù)估結(jié)果，以及由最小值修正角點采深預(yù)估的每個沉陷預(yù)估點的沉陷預(yù)估結(jié)果。

19、進一步地，所述使用線性內(nèi)插方法對每個沉陷預(yù)估點的沉陷值進行修正，具體步驟包括：

20、根據(jù)最大值修正角點采深預(yù)估的每個沉陷預(yù)估點的沉陷預(yù)估結(jié)果和最小值修正角點采深預(yù)估的每個沉陷預(yù)估點的沉陷預(yù)估結(jié)果的第一差值，以及最大高程和最小高程的第二差值，獲取第一差值與第二差值之比；

21、根據(jù)第一差值與第二差值之比，以及沉陷預(yù)估點的高程，使用線性內(nèi)插獲取沉陷預(yù)估點的沉陷值：

22、

23、其中，為修正的沉陷值，為最小值沉陷預(yù)估結(jié)果，為最大值沉陷預(yù)估結(jié)果，為最大高程，為最小高程，為預(yù)計點高程。

24、進一步地，所述獲取煤層開采工作區(qū)域內(nèi)開采工作面角點的采深，具體步驟包括：

25、使用數(shù)字高程模型獲取煤層的開采工作區(qū)域的地表的高程數(shù)據(jù)；

26、根據(jù)開采工作區(qū)域地表的高程數(shù)據(jù)獲取平均高程，根據(jù)平均高程和開采工作面角點的垂直坐標的差值，獲取開采工作面角點的采深。

27、本發(fā)明實施例提供一種煤層開采沉陷的預(yù)估系統(tǒng)，包括：

28、數(shù)據(jù)獲取模塊，用于獲取煤層開采工作區(qū)域內(nèi)開采工作面角點的采深；

29、采深修正模塊，用于利用搜索算法獲取開采工作區(qū)域的地表上每個沉陷預(yù)估點在數(shù)字高程模型中的所屬網(wǎng)格；根據(jù)每個沉陷預(yù)估點的所屬網(wǎng)格的角點坐標，采用雙線性插值法對每個沉陷預(yù)估點的所屬網(wǎng)格進行插值；根據(jù)插值結(jié)果，獲得開采工作區(qū)域的地表上每個沉陷預(yù)估點的高程；從開采工作區(qū)域的地表上所有預(yù)估點的高程中選擇最大高程和最小高程；分別將最大高程和最小高程輸入采深修正模型對開采工作面角點的采深進行修正，獲得最大值修正角點采深和最小值修正角點采深；

30、沉陷預(yù)估模塊，用于分別將最大值修正角點采深和最小值修正角點采深輸入開采沉陷預(yù)計模型中，獲取最大值修正角點采深預(yù)估的每個沉陷預(yù)估點的沉陷預(yù)估結(jié)果和最小值修正角點采深預(yù)估的每個沉陷預(yù)估點的沉陷預(yù)估結(jié)果；根據(jù)最大值修正角點采深預(yù)估的每個沉陷預(yù)估點的沉陷預(yù)估結(jié)果和最小值修正角點采深預(yù)估的每個沉陷預(yù)估點的沉陷預(yù)估結(jié)果的差值，以及最大高程和最小高程的差值，使用線性內(nèi)插方法對每個沉陷預(yù)估點的沉陷值進行修正，預(yù)估出符合實際情況的沉陷值。

31、本發(fā)明實施例提供一種煤層開采沉陷的預(yù)估方法及系統(tǒng)，與現(xiàn)有技術(shù)相比，其有益效果如下：

32、利用搜索算法獲取開采工作區(qū)域的地表上每個沉陷預(yù)估點在數(shù)字高程模型中的所屬網(wǎng)格；根據(jù)每個沉陷預(yù)估點的所屬網(wǎng)格的角點坐標，采用雙線性插值法對每個沉陷預(yù)估點的所屬網(wǎng)格進行插值；根據(jù)插值結(jié)果，獲得開采工作區(qū)域的地表上每個沉陷預(yù)估點的高程；從開采工作區(qū)域的地表上所有預(yù)估點的高程中選擇最大高程和最小高程；分別將最大高程和最小高程輸入采深修正模型對開采工作面角點的采深進行修正，獲得最大值修正角點采深和最小值修正角點采深；分別將最大值修正角點采深和最小值修正角點采深輸入開采沉陷預(yù)計模型中，獲取最大值修正角點采深預(yù)估的每個沉陷預(yù)估點的沉陷預(yù)估結(jié)果和最小值修正角點采深預(yù)估的每個沉陷預(yù)估點的沉陷預(yù)估結(jié)果；根據(jù)最大值修正角點采深預(yù)估的每個沉陷預(yù)估點的沉陷預(yù)估結(jié)果和最小值修正角點采深預(yù)估的每個沉陷預(yù)估點的沉陷預(yù)估結(jié)果的差值，以及最大高程和最小高程的差值，使用線性內(nèi)插方法對每個沉陷預(yù)估點的沉陷值進行修正，預(yù)估出符合實際情況的沉陷值。

33、綜上所述，使用最大高程和最小高程修正最大值修正角點采深和最小值修正角點采深，再分別使用最大值修正角點采深和最小值修正角點采深預(yù)估的每個沉陷預(yù)估點的沉陷預(yù)估結(jié)果，最后，進一步使用線性內(nèi)插方法將兩個沉陷預(yù)估結(jié)果之間估算出的數(shù)據(jù)用于修正每個沉陷預(yù)估點的沉陷值，從而能夠在考慮到高程對沉陷結(jié)果影響的情況下準確獲得開采工作區(qū)域內(nèi)每個點的沉陷預(yù)計結(jié)果。