煤田地质与勘探

作者：任连伟, 李世辉, 王文唱, 李振华, 陈绍杰, 顿志林,

关键词：采空区, 地表变形, 衰退期和剩余期, 时间函数, 动态预计, 参数求取,

背景煤层开采引发的地表沉降属于连续动态演化过程，采空区地表全时段沉降模型的构建对土地资源合理利用、工程建设安全保障及资源型城市转型发展具有重要理论与实践价值。方法为实现采空区地表沉降衰退期与剩余期的精确预测，提出一种基于误差时间函数(Erf)的采空区地表沉降预测模型。首先，分析Erf时间函数的演化特性，验证该模型在沉降量、沉降速度及沉降加速度方面均符合采空区地表沉降的内在规律；其次，基于扩展窗口法(EWM)构建时间函数参数求解模型，采用Logistic、Usher及Erf等时间函数对参数求解结果进行验证与取值修正，实现利用初始期与活跃期监测数据对衰退期及剩余期沉降量的精准推演；最后，采用河北钱家营煤矿1176E工作面和山西常村煤矿S3-13工作面的现场监测数据开展实例验证，分别通过非参数化与参数化方法对最大沉降量进行预测。结果和结论2种预测方法的整体误差水平一致，最大预测误差仅为4.74%，且误差随时间演化呈逐渐减小趋势；其中，非参数化预测误差主要源于理论计算偏差及时间函数的过早收敛，而参数化预测误差更小，其误差主要由时间函数预测模型自身的函数特性决定。通过对衰退期及剩余期沉降量的理论推演，提出沉降衰退期与剩余期的沉降盆地模型预计方法，基于该方法构建三维沉降模型，最终实现了采空区衰退期与剩余期地表沉降的精确预测，为采空区地表沉降全时段预测提供了新的技术路径与理论支撑。

来源：2026年第4期

《煤田地质与勘探》期刊编辑部

查看煤田地质与勘探杂志2026年第4期