采煤沉陷区内建筑物下压煤开采范围确定方法及装置与流程

1.本发明涉及采煤技术领域，尤其涉及一种采煤沉陷区内建筑物下压煤开采范围确定方法及装置。


背景技术：

2.煤矿开采后形成采空区，当采空区面积足够大时，采空区上覆岩层发生移动，进而使地表产生变形，这一过程也被称为地表移动。地表移动会对采空区建筑物造成不同等级的破坏。
3.为了能够最大限度减少由煤矿开采沉陷造成的损失，需要在煤矿开采前就对开采过程中将会出现的地表移动变形状况做出预测，基于预测结果确定实际的煤矿开采范围。
4.近年来，随着数学模型的不断完善和成熟，通过数学模型实现对采煤区实际数据自动处理以及沉陷预计数据的自动成图等工作。
5.尽管通过数学模型能减少研究人员对采煤造成的地表移动变形预测的工作量，但研究人员在确定煤矿开采方案时，仍然需要不断调整，以在尽量多的采出煤矿资源和开采导致的地表移动变形对建筑物的影响之间确定一个相对平衡的方案，满足生产效益最大化的需求。


技术实现要素：

6.本发明提供一种采煤沉陷区内建筑物下压煤开采范围确定方法及装置，用以解决现有技术中确定开采方案是难以在采出煤矿资源和开采导致的地表移动变形对建筑物的影响之间取得平衡的缺陷，实现一种便于满足生产效益最大化的需求的煤矿开采范围确定方法。
7.本发明提供一种采煤沉陷区内建筑物下压煤开采范围确定方法，包括：
8.获取工作面的开采沉陷影响范围内建筑物，将所述工作面分割为多个分块，并确定每个所述分块采煤后对所述建筑物处的地表移动变形数据；
9.在所有所述分块对应的地表移动变形数据之和大于预设阈值的情况下，依次删除所述分块，直到保留的所述分块对应的地表移动变形数据之和小于或等于所述预设阈值。
10.根据本发明提供的一种采煤沉陷区内建筑物下压煤开采范围确定方法，所述依次删除所述分块，直到保留的所述分块对应的地表移动变形数据之和小于或等于所述预设阈值的步骤包括：
11.将所述分块按照所述分块对应的地表移动变形数据从大到小的顺序排序依次删除，直到保留的所述分块对应的地表移动变形数据之和小于或等于所述预设阈值。
12.根据本发明提供的一种采煤沉陷区内建筑物下压煤开采范围确定方法，所述确定每个所述分块采煤后对所述建筑物处的地表移动变形数据的步骤包括：
13.将所述分块的地质采矿条件和开采参数输入地表沉陷预测模型，得到所述地表沉陷预测模型输出的所述地表移动变形数据。
14.根据本发明提供的一种采煤沉陷区内建筑物下压煤开采范围确定方法，所述将所述分块的地质采矿条件和开采参数输入地表沉陷预测模型，得到所述地表沉陷预测模型输出的所述地表移动变形数据的步骤包括：
15.将所述工作面的坐标和所述建筑物的坐标转换为以煤层走向为x轴正方向，以所述煤层的倾向为y轴正方向建立的坐标系中；
16.将所述工作面转换后的坐标、所述建筑物转换后的坐标、所述分块的地质采矿条件和开采参数输入地表沉陷预测模型，得到所述地表沉陷预测模型输出的所述地表移动变形数据。
17.根据本发明提供的一种采煤沉陷区内建筑物下压煤开采范围确定方法，在所述在所有所述分块对应的地表移动变形数据之和大于预设阈值的情况下，依次删除所述分块的步骤之前，还包括：
18.确定所述建筑物的保护等级对应的煤矿开采损害等级，所述保护等级与所述煤矿开采损害等级预先关联；
19.根据所述煤矿开采损害等级对应的预设地表移动变形数据，得到所述预设阈值，所述煤矿开采损害等级与所述预设地表移动变形数据预先关联。
20.根据本发明提供的一种采煤沉陷区内建筑物下压煤开采范围确定方法，在所述获取工作面的开采沉陷影响范围内建筑物的步骤之前，还包括：
21.根据所有工作面的角点坐标中每个坐标轴上的最大值和最小值，确定矩形框；
22.根据所述矩形框，确定所有工作面的开采沉陷影响范围。
23.本发明还提供一种采煤沉陷区内建筑物下压煤开采范围确定装置，包括：
24.确定模块，获取工作面的开采沉陷影响范围内建筑物，将所述工作面分割为多个分块，并确定每个所述分块采煤后对所述建筑物处的地表移动变形数据；
25.选择模块，在所有所述分块对应的地表移动变形数据之和大于预设阈值的情况下，依次删除所述分块，直到保留的所述分块对应的地表移动变形数据之和小于或等于所述预设阈值。
26.本发明还提供一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现如上述任一种所述采煤沉陷区内建筑物下压煤开采范围确定方法。
27.本发明还提供一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现如上述任一种所述采煤沉陷区内建筑物下压煤开采范围确定方法。
28.本发明还提供一种计算机程序产品，包括计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如上述任一种所述采煤沉陷区内建筑物下压煤开采范围确定方法。
29.本发明提供的一种采煤沉陷区内建筑物下压煤开采范围确定方法及装置，通过将煤矿开采时预先设定的工作面划分为多个分块，分别计算每个分块对煤矿开采的开采沉陷影响范围内建筑物的地表移动变形数据，在工作面对应的地表移动变形数据大于建筑物的预设阈值的情况下，依次删除分块，直到保留的分块对应的地表移动变形数据之和小于或等于预设阈值，也就是在保护开采沉陷影响范围内建筑物不因煤矿开采损坏的情况下，尽可能多的保留煤矿开采工作面，进而实现开采利益最大化。
附图说明
30.为了更清楚地说明本发明或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
31.图1是本发明提供的采煤沉陷区内建筑物下压煤开采范围确定方法的流程示意图之一；
32.图2是本发明提供的采煤沉陷区内建筑物下压煤开采范围确定方法中主要用于展示工作面和分块的示意图；
33.图3是本发明提供的采煤沉陷区内建筑物下压煤开采范围确定方法的流程示意图之二；
34.图4是本发明提供的采煤沉陷区内建筑物下压煤开采范围确定方法中主要用于展示工作面删除分块后的示意图。
35.图5是本发明提供的采煤沉陷区内建筑物下压煤开采范围确定装置的结构示意图；
36.图6是本发明提供的电子设备的结构示意图。
具体实施方式
37.为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明中的附图，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
38.首先对以下内容进行介绍：
39.煤炭作为一次性能源，对国民经济的发展起了巨大作用，但与此同时，煤炭开采造成的地表沉陷也成为需要解决的问题。当采煤造成的采空区面积足够大时，将导致地表产生移动变形，并产生多种环境与资源问题，甚至会引发相应的的地质环境灾害。
40.为了能够最大限度的减少由开采沉陷造成的损失，必须在煤炭开采之前就对开采过程中将会出现的地表移动变形状况有一个正确的预测，预测结果将作为地表建筑物是否需要进行加固维修或搬迁重建的重要评判依据，不同的处理措施对应不同的成本。
41.在涉及建筑物压煤的工作面开采设计中，为了既能够足够多地采出煤炭资源，又要尽可能地保护地表建筑物，需要不断的调整开采方案或者提出相应地表建筑物加固方法，以达到满足上述两种条件的目的，该工作内容涉及到开采范围的重新规划、工作面的调整、以及预计参数的更改以及抗变形设计等，整个过程较为繁琐，耗时耗力。
42.以往技术人员在这方面的研究大部分都是以能够精确地获取地表移动变形数据为主要目的，各计算方法之间的主要区别在于所使用的数学模型不同，针对不规则工作面有等价转换线积分算法、梯形分割算法、三角形划分法、矩形分割算法等等，其适用的条件也各有侧重。近年来随着数学模型的不断完善、成熟，优化数据的前后处理成了主要工作，对实测数据的自动处理、沉陷预计数据的自动成图等功能节省了相当的工作量，工作效率也获得了相应的提升。但是目前针对自动设计工作面的研究较少，研究人员在寻求一个合
理的开采方案时，总是需要不断试错，在采出资源和满足地表移动变形两者之间寻求一个相对的平衡，以满足生产效益最大化的要求。
43.下面结合图1-图4描述本发明的采煤沉陷区内建筑物下压煤开采范围确定方法，如图1所示，采煤沉陷区内建筑物下压煤开采范围确定方法包括：
44.步骤101，获取工作面的开采沉陷影响范围内建筑物，将所述工作面分割为多个分块，并确定每个所述分块采煤后对所述建筑物处的地表移动变形数据；
45.工作面是煤矿开采时的作业区间，作业人员在工作面上对煤炭进行开采和运输。工作面根据待采煤矿的分部情况预先划定。
46.煤矿开采后，导致开采范围周侧一定范围内的地表出现移动变形，而超出这一范围的地表受到的影响则较小。
47.因此将煤矿开采导致地表出现移动变形的区域成为开采沉陷影响范围，而位于开采沉陷范围内的建筑物则是受到煤矿开采影响的建筑物。
48.可选地，以工作面为计算基准确定采煤后的开采沉陷影响范围，用于确定位于开采沉陷影响范围内的建筑物。
49.可选地，工作面可以为一个或多个。
50.在工作面为一个的情况下，以该工作面为基准确定开采沉陷影响范围。
51.在工作面为多个的情况下，可以对每一个工作面确定一个开采影响范围，将所有工作面对应的开采影响范围汇总，作为总开采影响范围；也可以先确定预设区域，所有工作面均位于预设区域内，再以预设区域为基准，确定所有工作面对应的总开采影响范围，以尽可能避免遗漏受到煤矿开采影响的建筑物。
52.确定工作面的开采沉陷影响范围后，将工作面分割为多个分块，并确定每个分块对开采沉陷影响范围内的建筑物处的地表移动变形影响数据。
53.可选地，分块的形状可以与工作面相同，也可以与工作面不同。
54.例如，在工作面为矩形的情况下，分块的形状可以为与工作面长宽比相同的矩形，也可为方形。
55.可选地，分块的形状可以相同，也可以不同。
56.优选地，如图2所示，为了便于计算每个分块对建筑物处地表移动变形影响数据，本技术中的工作面为矩形，分块的形状相同，均为方形。
57.需要注意的是，开采沉陷影响范围内的建筑物包括一个或多个。
58.在建筑物数量为多个的情况下，分别计算并记录每个分块对每个建筑物处的地表移动变形影响数据。
59.可选地，地表移动变形数据包括地表下沉数据、地表倾斜变形数据和地表水平变形数据，通过建筑物处地表下沉值、地表倾斜变形值和地表水平变形值描述采煤对建筑物处地表移动变形的影响。
60.步骤102，在所有所述分块对应的地表移动变形数据之和大于预设阈值的情况下，依次删除所述分块，直到保留的所述分块对应的地表移动变形数据之和小于或等于所述预设阈值。
61.所有分块对应的地表移动变形数据之和，即开采该处煤矿后对开采沉陷影响范围内的某一建筑物的地表移动变形数据。
62.当这一地表移动变形数据之和大于预设阈值的情况下，认为这一建筑物会因为煤矿开采导致的地表移动变形受到损坏，因此无法对工作面内的煤矿全部进行开采。
63.在此基础上，选择工作面中的部分分块进行开采。具体地，按照预设顺序依次删除分块，直到保留的分块对应的地表移动变形数据之和小于或等于预设阈值。
64.也就是在满足建筑物不因为地表移动变形收到损坏的情况下，保留尽可能多的分块，进而保留最大的开采面积，以在建筑物保护和经济利益最大化间取得平衡。
65.可选地，地表移动变形数据小于或等于预设阈值，表示建筑物处的地表下沉数据、地表倾斜变形数据和地表水平变形数据均小于或等于对应的预设阈值。
66.可选地，预设顺序可以为分块对应的地表移动变形数据的大小顺序，也可以为分块的位置顺序。
67.在一种可行的实施方式中，按照分块对应的地表移动变形数据从大到小的顺序依次删除分块，保留数量最多的分块，以在建筑物不被破坏的情况下实现开采利益最大化。
68.在另一种可行的实施方式中，按照分块与建筑物间的位置依次删除分块。例如，距离建筑物较近的分块，其对建筑物处地表移动变形数据中下沉值的影响较大，距离建筑物较近的分块，其对建筑物处地表移动变形数据中的倾斜变形数据影响较大，因此，依次删除一组距离建筑物最远和最近的分块，直至保留的分块对应的地表移动变形数据小于预设阈值。通过此种方式删除分块能尽可能使保留的分块位置集中，便于后续的开采工作，以解约开采成本，实现开采利益最大化。
69.可选地，预设阈值根据建筑物结构和/或建筑物类型确定。
70.在一种可行的实施方式中，根据建筑物的类型确定预设阈值。例如，当建筑物为国家珍贵文物建筑或超高层建筑时，其保护等级较高，预设阈值较低；当建筑物为普通木结构承重房屋时，其保护等级较低，预设阈值较高。
71.在另一种可行的实施方式中，根据建筑物的结构确定预设阈值。例如，当建筑物为钢混结构时，其能够承受的地表变形程度较高，对应的预设阈值较高；当建筑物为普通木结构时，其能够承受的地表变形程度较低，对应的预设阈值较低。
72.此外，建筑物自身的支护结构也会影响建筑物能够承受的地表变形程度，也可根据建筑物的实际类别和结构，为开采沉陷影响范围内每个建筑物确定对应的预设阈值。
73.可选地，根据煤矿实际分布情况确定工作面的数量。
74.在此基础上，本技术对分块的数量不做限定，分块的数量越多，每个分块对应地表移动变形数据越小，删除分块后保留的工作面面积越大；分块数量越少，每个分块对应地表移动变形数据越小，每个分块的地表移动变形数据计算过程越简单。
75.本发明通过将煤矿开采时预先设定的工作面划分为多个分块，分别计算每个分块对煤矿开采的开采沉陷影响范围内建筑物的地表移动变形数据，在工作面对应的地表移动变形数据大于建筑物的预设阈值的情况下，依次删除分块，直到保留的分块对应的地表移动变形数据之和小于或等于预设阈值，也就是在保护开采沉陷影响范围内建筑物不因煤矿开采损坏的情况下，尽可能多的保留煤矿开采工作面，进而实现开采利益最大化。
76.本发明采煤沉陷区内建筑物下压煤开采范围确定方法中，所述依次删除所述分块，直到保留的所述分块对应的地表移动变形数据之和小于或等于所述预设阈值的步骤包括：
77.将所述分块按照所述分块对应的地表移动变形数据从大到小的顺序排序依次删除，直到保留的所述分块对应的地表移动变形数据之和小于或等于所述预设阈值。
78.具体地，将分块按照分块对应的地表移动变形数据从大到小的顺序依次删除，能够尽可能多的保留分块，进而使保留的工作面范围最大。
79.需要注意的是，由于地表移动变形数据包括地表下沉数据、地表倾斜变形数据和地表水平变形数据，在排序时，需要对地表移动变形数据进行预处理。
80.在一种可行的实施方式中，预处理包括，分别对每个分块对应的地表下沉数据、地表倾斜变形数据和地表水平变形数据进行排序，生成三个数组，在每项数据中均按照从大到小的顺序依次删除，直至保留的分块对应的地表下沉数据之和、地表倾斜变形数据之和和地表水平变形数据之和均不超过对应的预设阈值。
81.在另一种可行的实施方式中，预处理包括，对每个分块的地表下沉数据、地表倾斜变形数据和地表水平变形数据进行加权平均处理后求和，作为每个分块的综合地表水平变形数据，按照综合地表水平变形数据从大到小的顺序删除分块，直至保留的分块对应的综合地表水平变形数据小于对应的预设阈值。
82.本发明通过按照地表移动变形数据从大到小的顺序依次删除分块，使保留的分块对应的工作面范围最大，进而能够开采得到更多的煤矿资源，实现开采利益最大化。
83.本发明采煤沉陷区内建筑物下压煤开采范围确定方法中，所述确定每个所述分块采煤后对所述建筑物处的地表移动变形数据的步骤包括：
84.将所述分块的地质采矿条件和开采参数输入地表沉陷预测模型，得到所述地表沉陷预测模型输出的所述地表移动变形数据。
85.地质采矿条件包括分块对应的采高、工作面最大采深、煤层倾角、煤层倾向；开采参数包括工作面对应的下沉系数、主要影响角正切、水平移动系数、开采影响传播角、拐点偏距。
86.可选地，地址采矿条件预先通过地质勘探获取。
87.可选地，开采参数根据预定的煤矿开采方案确定。
88.将分块的地质采矿条件和开采参数输入地表沉陷预测模型后，模型根据等价转换线积分算法输出每个分块在建筑物处产生的地表移动变形数据。
89.可选地，将地质采矿条件和开采参数中的每项参数以数组的方式存储，以便后期调用和分析。
90.可选地，对每个分块进行编号，将模型输出的地表移动变形数据通过编号与每个分块进行关联。
91.进一步的，在保留的分块对应的地表可采范围不连贯或者出现可采范围过小的情况下，也可通过修改开采方式，例如将长壁开采改为限厚开采或条带开采等，重新确定开采参数，将其输入至地表沉陷预测模型中，确定保留的分块和分块对应的可采范围，直至保留的分块对应的地表可采范围达到采煤经济效益和采煤成本及难度的统一。
92.本发明采煤沉陷区内建筑物下压煤开采范围确定方法中，所述将所述分块的地质采矿条件和开采参数输入地表沉陷预测模型，得到所述地表沉陷预测模型输出的所述地表移动变形数据的步骤包括：
93.将所述工作面的坐标和所述建筑物的坐标转换为以煤层走向为x轴正方向，以所
述煤层的倾向为y轴正方向建立的坐标系中；
94.煤层的走向是指煤层在地表上的延伸方向，煤层的倾向是指煤层与水平面的夹角，煤层的走向和倾向相互垂直。
95.由于勘探获取地质采矿条件时，是以煤层走向为x轴正方向，以煤层的倾向为y轴正方向建立的坐标系记录得到相关数据。
96.因此，为了便于计算，将工作面的坐标以及建筑物的坐标自平面坐标系转换至以煤层走向为x轴正方向，以煤层的倾向为y轴正方向建立的坐标系中，使得输入模型的各项数据使用的坐标系统一，以便于消除倾向值参数带来的复杂计算过程。
97.其中，工作面的坐标包括工作面的角点坐标，以及每个分块的角点坐标。
98.将所述工作面转换后的坐标、所述建筑物转换后的坐标、所述分块的地质采矿条件和开采参数输入地表沉陷预测模型，得到所述地表沉陷预测模型输出的所述地表移动变形数据。
99.将工作面转换后的坐标、建筑物转换后的坐标、分块的地质采矿条件和开采参数输入地表沉陷预测模型，得到地表沉陷预测模型输出的地表移动变形数据，也就是每个分块对建筑物处的地表移动变形数据。
100.需要注意的是，本技术在计算地表移动变形数据时，对于每个分块，计算每采1米厚的煤层对建筑物处的地表移动变形数据，并将其作为该分块对应的地表移动变形数据。
101.可选地，如图3所示，基于gis系统(geographic information system，地理信息系统)实现每个分块的地表移动变形数据的计算和分块的删除。具体地，通过gis与沉陷预计数学模型的集成，依据相关分析和预计数据，利用gis对计算结果进行空间直观显示；利用gis组件，实现对地表移动变形规律问题的分析。
102.具体来说，准备模块用于数据录入，具体包括工作面个数、工作面各角点的坐标、开采参数和地质采矿条件数据，将各项数据以数组的形式进行存储。
103.地表影响范围计算模块用于确定工作面对应的开采沉陷影响范围，进而确定开采沉陷内的建筑物，及建筑物对应的坐标。
104.工作面分割模块用于将工作面分割为多个分块，并确定每个分块的角坐标。
105.坐标转换模块用于将工作面坐标及建筑物坐标进行转换。
106.变形计算模块中，将录入的数据及转换后的各项坐标通过变形计算模块进行计算，变形计算模块中的地表沉陷预测模型输出每个分块中每采1m厚的每层对建筑物处造成的地表移动变形数据，并将输出的数据与每个分块建立对应关系。
107.排序模块，用于根据地表移动变形数据的大小将分块排序，并在分块对应的地表移动变形数据之和大于预设阈值的情况下，按照由大到小的顺序对分块进行删除操作，直到剩下的分块对应的地表移动变形数据之和不大于预设阈值，对剩余的所有分块进行保留，作为煤矿的实际可采范围。
108.需要注意的是，由于本技术在计算时使用的是煤层的倾向和走向对应的坐标系，因此在计算完成后，需要将所有工作面的角点坐标、分块的角点坐标以及建筑物的角点坐标转换回平面坐标系中。
109.输出模块，用于生成各建筑物处的地表移动变形数据表格，并绘制等值线图，绘制的等值线图如图4所示。
110.具体地，图4中的大正方向表示两个工作面，圆圈处表示开采沉陷影响范围内的建筑物，每个小方格表示一个分块，其中，工作面中不含有小方格的位置，即被删除的分块，剩下的位置即为实际可采范围。
111.在实际可采范围内完成煤矿的开采，则不会造成对应的建筑物产生损坏。
112.可选地，如图4所示，删除分块后，保留的工作面多为不规则的多边形，而工作面通常为矩形。因此，可以在保留的分块的基础上，再次确定实际开采时对应的工作面，以便煤矿开采工作的展开。
113.可选地，实际开采时对应的工作面面积小于保留的分块，以便误采保留的分块以外位置的煤矿，导致建筑物损坏。
114.本发明采煤沉陷区内建筑物下压煤开采范围确定方法中，在所述在所有所述分块对应的地表移动变形数据之和大于预设阈值的情况下，依次删除所述分块的步骤之前，还包括：
115.确定所述建筑物的保护等级对应的煤矿开采损害等级，所述保护等级与所述煤矿开采损害等级预先关联；
116.具体地，建筑物的保护等级参照《建筑物、水体、铁路及主要井巷煤柱留设与压煤开采规范》的第二十一条，具体如下表1所示：
117.表1
[0118][0119]
进一步地，煤矿开采等级参照《建筑物、水体、铁路及主要井巷煤柱留设与压煤开采规范》的第二十条，将开采损害程度划分为四个等级，其中倾斜变形的四个等级分别为ⅰ级0～3mm/m，ⅱ级3～6mm/m，ⅲ级6～10mm/m，v级大于10mm/m；水平变形的四个等级分别为ⅰ级0～2mm/m，ⅱ级2～4mm/m，ⅲ级4～6mm/m，v级大于6mm/m。
[0120]
可选地，下沉值数据对应的等级根据经验划分为四个等级。
[0121]
可选地，根据经验将保护等级与煤矿开采损害等级预先关联。
[0122]
在此基础上，开采沉陷影响范围类的每种建筑都有其对应的煤矿开采损害等级。
[0123]
根据所述煤矿开采损害等级对应的预设地表移动变形数据，得到所述预设阈值，所述煤矿开采损害等级与所述预设地表移动变形数据预先关联。
[0124]
进一步地，根据煤矿开采损害等级对应的预设地表移动变形数据，也就是上述规范中每一等级对应的倾斜变形数值、水平变形数值和下沉值，得到预设阈值。
[0125]
可选地，由于每一等级对应的地表移动变形数据是一个数据范围，在一个可行的实施方式中，选取数据范围中的中间值作为该等级对应的预设阈值；在另一个可行的实施方式中，选取数据范围中的最小值作为该等级对应的预设阈值，以保证建筑物的安全性。
[0126]
本发明采煤沉陷区内建筑物下压煤开采范围确定方法中，在所述获取工作面的开采沉陷影响范围内建筑物的步骤之前，还包括：
[0127]
根据所有工作面的角点坐标中每个坐标轴上的最大值和最小值，确定矩形框；
[0128]
工作面包括一个或多个。
[0129]
在工作面为多个的情况下，获取所有工作面的角点坐标中每个坐标轴上的最大值和最小值，即为x
min
、x
max
、y
min
和y
max
确定矩形框。此时的坐标系为平面坐标系。
[0130]
其中，矩形框四个边角点的坐标为(x
min
，y
min
)、(x
min
，y
max
)、(x
max
，y
min
)和(x
max
，y
max
)。
[0131]
通过此种方式确定的矩形框，能够涵盖所有的工作面，进而使得基于矩形框确定的开采沉陷影响范围最大，保证不遗漏可能被损坏的建筑物。
[0132]
根据所述矩形框，确定所有工作面的开采沉陷影响范围。
[0133]
可选地，将距离矩形框边界预设开采影响半径内的范围作为开采沉陷影响范围。
[0134]
其中，预设开采影响半径根据经验确定。
[0135]
下面对本发明提供的采煤沉陷区内建筑物下压煤开采范围确定装置进行描述，下文描述的采煤沉陷区内建筑物下压煤开采范围确定装置与上文描述的采煤沉陷区内建筑物下压煤开采范围确定方法可相互对应参照。
[0136]
如图5所示，本发明采煤沉陷区内建筑物下压煤开采范围确定装置包括确定模块501和选择模块502：
[0137]
确定模块501，用于获取工作面的开采沉陷影响范围内建筑物，将所述工作面分割为多个分块，并确定每个所述分块采煤后对所述建筑物处的地表移动变形数据；
[0138]
工作面是煤矿开采时的作业区间，作业人员在工作面上对煤炭进行开采和运输。工作面根据待采煤矿的分部情况预先划定。
[0139]
煤矿开采后，导致开采范围周侧一定范围内的地表出现移动变形，而超出这一范围的地表受到的影响则较小。
[0140]
因此将煤矿开采导致地表出现移动变形的区域成为开采沉陷影响范围，而位于开采沉陷范围内的建筑物则是受到煤矿开采影响的建筑物。
[0141]
可选地，以工作面为计算基准确定采煤后的开采沉陷影响范围，用于确定位于开采沉陷影响范围内的建筑物。
[0142]
可选地，工作面可以为一个或多个。
[0143]
在工作面为一个的情况下，以该工作面为基准确定开采沉陷影响范围。
[0144]
在工作面为多个的情况下，可以对每一个工作面确定一个开采影响范围，将所有工作面对应的开采影响范围汇总，作为总开采影响范围；也可以先确定预设区域，所有工作面均位于预设区域内，再以预设区域为基准，确定所有工作面对应的总开采影响范围，以尽可能避免遗漏受到煤矿开采影响的建筑物。
[0145]
确定工作面的开采沉陷影响范围后，将工作面分割为多个分块，并确定每个分块对开采沉陷影响范围内的建筑物处的地表移动变形影响数据。
[0146]
可选地，分块的形状可以与工作面相同，也可以与工作面不同。
[0147]
例如，在工作面为矩形的情况下，分块的形状可以为与工作面长宽比相同的矩形，也可为方形。
[0148]
可选地，分块的形状可以相同，也可以不同。
[0149]
优选地，如图2所示，为了便于计算每个分块对建筑物处地表移动变形影响数据，本技术中的工作面为矩形，分块的形状相同，均为方形。
[0150]
需要注意的是，开采沉陷影响范围内的建筑物包括一个或多个。
[0151]
在建筑物数量为多个的情况下，分别计算并记录每个分块对每个建筑物处的地表移动变形影响数据。
[0152]
可选地，地表移动变形数据包括地表下沉数据、地表倾斜变形数据和地表水平变形数据，通过建筑物处地表下沉值、地表倾斜变形值和地表水平变形值描述采煤对建筑物处地表移动变形的影响。
[0153]
选择模块502，用于在所有所述分块对应的地表移动变形数据之和大于预设阈值的情况下，依次删除所述分块，直到保留的所述分块对应的地表移动变形数据之和小于或等于所述预设阈值。
[0154]
所有分块对应的地表移动变形数据之和，即开采该处煤矿后对开采沉陷影响范围内的某一建筑物的地表移动变形数据。
[0155]
当这一地表移动变形数据之和大于预设阈值的情况下，认为这一建筑物会因为煤矿开采导致的地表移动变形受到损坏，因此无法对工作面内的煤矿全部进行开采。
[0156]
在此基础上，选择工作面中的部分分块进行开采。具体地，按照预设顺序依次删除分块，直到保留的分块对应的地表移动变形数据之和小于或等于预设阈值。
[0157]
也就是在满足建筑物不因为地表移动变形收到损坏的情况下，保留尽可能多的分块，进而保留最大的开采面积，以在建筑物保护和经济利益最大化间取得平衡。
[0158]
可选地，地表移动变形数据小于或等于预设阈值，表示建筑物处的地表下沉数据、地表倾斜变形数据和地表水平变形数据均小于或等于对应的预设阈值。
[0159]
可选地，预设顺序可以为分块对应的地表移动变形数据的大小顺序，也可以为分块的位置顺序。
[0160]
在一种可行的实施方式中，按照分块对应的地表移动变形数据从大到小的顺序依次删除分块，保留数量最多的分块，以在建筑物不被破坏的情况下实现开采利益最大化。
[0161]
在另一种可行的实施方式中，按照分块与建筑物间的位置依次删除分块。例如，距离建筑物较近的分块，其对建筑物处地表移动变形数据中下沉值的影响较大，距离建筑物较近的分块，其对建筑物处地表移动变形数据中的倾斜变形数据影响较大，因此，依次删除一组距离建筑物最远和最近的分块，直至保留的分块对应的地表移动变形数据小于预设阈
值。通过此种方式删除分块能尽可能使保留的分块位置集中，便于后续的开采工作，以解约开采成本，实现开采利益最大化。
[0162]
可选地，预设阈值根据建筑物结构和/或建筑物类型确定。
[0163]
在一种可行的实施方式中，根据建筑物的类型确定预设阈值。例如，当建筑物为国家珍贵文物建筑或超高层建筑时，其保护等级较高，预设阈值较低；当建筑物为普通木结构承重房屋时，其保护等级较低，预设阈值较高。
[0164]
在另一种可行的实施方式中，根据建筑物的结构确定预设阈值。例如，当建筑物为钢混结构时，其能够承受的地表变形程度较高，对应的预设阈值较高；当建筑物为普通木结构时，其能够承受的地表变形程度较低，对应的预设阈值较低。
[0165]
此外，建筑物自身的支护结构也会影响建筑物能够承受的地表变形程度，也可根据建筑物的实际类别和结构，为开采沉陷影响范围内每个建筑物确定对应的预设阈值。
[0166]
可选地，根据煤矿实际分布情况确定工作面的数量。
[0167]
在此基础上，本技术对分块的数量不做限定，分块的数量越多，每个分块对应地表移动变形数据越小，删除分块后保留的工作面面积越大；分块数量越少，每个分块对应地表移动变形数据越小，每个分块的地表移动变形数据计算过程越简单。
[0168]
本发明通过将煤矿开采时预先设定的工作面划分为多个分块，分别计算每个分块对煤矿开采的开采沉陷影响范围内建筑物的地表移动变形数据，在工作面对应的地表移动变形数据大于建筑物的预设阈值的情况下，依次删除分块，直到保留的分块对应的地表移动变形数据之和小于或等于预设阈值，也就是在保护开采沉陷影响范围内建筑物不因煤矿开采损坏的情况下，尽可能多的保留煤矿开采工作面，进而实现开采利益最大化。
[0169]
图6示例了一种电子设备的实体结构示意图，如图6所示，该电子设备可以包括：处理器(processor)610、通信接口(communications interface)620、存储器(memory)630和通信总线640，其中，处理器610，通信接口620，存储器630通过通信总线640完成相互间的通信。处理器610可以调用存储器630中的逻辑指令，以执行采煤沉陷区内建筑物下压煤开采范围确定方法，该方法包括：获取工作面的开采沉陷影响范围内建筑物，将所述工作面分割为多个分块，并确定每个所述分块采煤后对所述建筑物处的地表移动变形数据；在所有所述分块对应的地表移动变形数据之和大于预设阈值的情况下，依次删除所述分块，直到保留的所述分块对应的地表移动变形数据之和小于或等于所述预设阈值。
[0170]
此外，上述的存储器630中的逻辑指令可以通过软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：u盘、移动硬盘、只读存储器(rom，read-only memory)、随机存取存储器(ram，random access memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
[0171]
另一方面，本发明还提供一种计算机程序产品，所述计算机程序产品包括计算机程序，计算机程序可存储在非暂态计算机可读存储介质上，所述计算机程序被处理器执行时，计算机能够执行上述各方法所提供的采煤沉陷区内建筑物下压煤开采范围确定方法，
该方法包括：采煤沉陷区内建筑物下压煤开采范围确定方法，该方法包括：获取工作面的开采沉陷影响范围内建筑物，将所述工作面分割为多个分块，并确定每个所述分块采煤后对所述建筑物处的地表移动变形数据；在所有所述分块对应的地表移动变形数据之和大于预设阈值的情况下，依次删除所述分块，直到保留的所述分块对应的地表移动变形数据之和小于或等于所述预设阈值。
[0172]
又一方面，本发明还提供一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现以执行上述各方法提供的采煤沉陷区内建筑物下压煤开采范围确定方法，该方法包括：采煤沉陷区内建筑物下压煤开采范围确定方法，该方法包括：获取工作面的开采沉陷影响范围内建筑物，将所述工作面分割为多个分块，并确定每个所述分块采煤后对所述建筑物处的地表移动变形数据；在所有所述分块对应的地表移动变形数据之和大于预设阈值的情况下，依次删除所述分块，直到保留的所述分块对应的地表移动变形数据之和小于或等于所述预设阈值。
[0173]
以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性的劳动的情况下，即可以理解并实施。
[0174]
通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到各实施方式可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件。基于这样的理解，上述技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在计算机可读存储介质中，如rom/ram、磁碟、光盘等，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行各个实施例或者实施例的某些部分所述的方法。
[0175]
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

技术特征：
1.一种采煤沉陷区内建筑物下压煤开采范围确定方法，其特征在于，包括：获取工作面的开采沉陷影响范围内建筑物，将所述工作面分割为多个分块，并确定每个所述分块采煤后对所述建筑物处的地表移动变形数据；在所有所述分块对应的地表移动变形数据之和大于预设阈值的情况下，依次删除所述分块，直到保留的所述分块对应的地表移动变形数据之和小于或等于所述预设阈值。2.根据权利要求1所述的采煤沉陷区内建筑物下压煤开采范围确定方法，其特征在于，所述依次删除所述分块，直到保留的所述分块对应的地表移动变形数据之和小于或等于所述预设阈值的步骤包括：将所述分块按照所述分块对应的地表移动变形数据从大到小的顺序排序依次删除，直到保留的所述分块对应的地表移动变形数据之和小于或等于所述预设阈值。3.根据权利要求1所述的采煤沉陷区内建筑物下压煤开采范围确定方法，其特征在于，所述确定每个所述分块采煤后对所述建筑物处的地表移动变形数据的步骤包括：将所述分块的地质采矿条件和开采参数输入地表沉陷预测模型，得到所述地表沉陷预测模型输出的所述地表移动变形数据。4.根据权利要求3所述的采煤沉陷区内建筑物下压煤开采范围确定方法，其特征在于，所述将所述分块的地质采矿条件和开采参数输入地表沉陷预测模型，得到所述地表沉陷预测模型输出的所述地表移动变形数据的步骤包括：将所述工作面的坐标和所述建筑物的坐标转换为以煤层走向为x轴正方向，以所述煤层的倾向为y轴正方向建立的坐标系中；将所述工作面转换后的坐标、所述建筑物转换后的坐标、所述分块的地质采矿条件和开采参数输入地表沉陷预测模型，得到所述地表沉陷预测模型输出的所述地表移动变形数据。5.根据权利要求1-4任一所述的采煤沉陷区内建筑物下压煤开采范围确定方法，其特征在于，在所述在所有所述分块对应的地表移动变形数据之和大于预设阈值的情况下，依次删除所述分块的步骤之前，还包括：确定所述建筑物的保护等级对应的煤矿开采损害等级，所述保护等级与所述煤矿开采损害等级预先关联；根据所述煤矿开采损害等级对应的预设地表移动变形数据，得到所述预设阈值，所述煤矿开采损害等级与所述预设地表移动变形数据预先关联。6.根据权利要求1-4任一所述的采煤沉陷区内建筑物下压煤开采范围确定方法，其特征在于，在所述获取工作面的开采沉陷影响范围内建筑物的步骤之前，还包括：根据所有工作面的角点坐标中每个坐标轴上的最大值和最小值，确定矩形框；根据所述矩形框，确定所有工作面的开采沉陷影响范围。7.一种采煤沉陷区内建筑物下压煤开采范围确定装置，其特征在于，包括：确定模块，用于获取工作面的开采沉陷影响范围内建筑物，将所述工作面分割为多个分块，并确定每个所述分块采煤后对所述建筑物处的地表移动变形数据；选择模块，用于在所有所述分块对应的地表移动变形数据之和大于预设阈值的情况下，依次删除所述分块，直到保留的所述分块对应的地表移动变形数据之和小于或等于所述预设阈值。
8.一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述程序时实现如权利要求1至6任一项所述采煤沉陷区内建筑物下压煤开采范围确定方法。9.一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1至6任一项所述采煤沉陷区内建筑物下压煤开采范围确定方法。10.一种计算机程序产品，包括计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1至6任一项所述采煤沉陷区内建筑物下压煤开采范围确定方法。

技术总结
本发明提供一种采煤沉陷区内建筑物下压煤开采范围确定方法及装置，该方法包括：获取工作面的开采沉陷影响范围内建筑物，将所述工作面分割为多个分块，并确定每个所述分块采煤后对所述建筑物处的地表移动变形数据；在所有所述分块对应的地表移动变形数据之和大于预设阈值的情况下，依次删除所述分块，直到保留的所述分块对应的地表移动变形数据之和小于或等于所述预设阈值。本方法通过确定每个分块对建筑物的地表移动变形数据，以删除分块的方式最大的保留煤矿可采范围，精准且快速的给出煤矿开采方案，在保护建筑的前提下实现开采效益最大化。益最大化。益最大化。


技术研发人员：相里海龙 田国灿 马小辉 胡沛 高超 马晓强 薛志强 邓伟男 尉博虎 张欢 尹希文 张玉军 刘贵 刘海青 王明立
受保护的技术使用者：天地科技股份有限公司
技术研发日：2023.08.08
技术公布日：2023/10/19