基于重力异常的矿山采空区变形量及稳定性评估方法与流程

本发明属于矿山工程技术领域，尤其是涉及一种基于重力异常的矿山采空区变形量及稳定性评估方法。

背景技术：

矿山采空区即是指地下矿产经过一系列人工开采后所留下的地下层间空洞区域。天然的岩体本来处于自然的应力平衡状态，但是由于矿山的开发、开采工作必然会在岩体内部开挖各式各样的空间，如巷道、采场等，如此必然破坏了矿区地下岩石层的应力平衡而产生次生的应力-应变效应。正是由于这种次生的应力-应变效应，使得矿山采空区的围岩体结构发生变形，甚至应力平衡结构的破坏、移动，直到区域岩石圈构造应力平衡调整至新的平衡为止。

上个世纪的国有矿山企业，由于采矿技术与装备的局限，大量使用空场法、崩落法、留矿法等采矿方法，虽然开采过程经过正规设计，采空区资料齐全，但是因为完成填充采空区成本较高，许多矿山也未能及时对所有采空区完成填充，有40％以上的采空区仍然遗留在各个矿山，更遑论我国矿产资源的开采还经历过严重失控的阶段，民采、群采猖獗，矿山采空区丛生。我国的重点煤矿，平均采空塌陷面积约占矿区含煤面积的1/10。目前，据不完全统计，在我国20多个省、自治区内，共发生大规模的采空区地质灾害200多起，累计塌陷面积超过70万公顷，造成的直接经济损失更是超过了500亿元。可以看出，由于采空区的失稳变形而引发的矿山地质灾害的社会危害性极大，轻者造成生产的局部停产，重者造成人员伤亡及巨大经济损失，严重影响到国家、地区的资产和人民群众财产安全。

另外，矿山采空区稳定性是一个极其复杂的问题，它不仅和开采矿体的深埋、倾角、厚度、上覆岩层的岩性、赋存状态、厚度、物理力学性质、地质构造、场地地形地貌、水、文地质条件以及煤矿开采面积、顶板管理方法、开采频次、采掘技术等地质采矿条件有关，而且也和上部荷载的类型、大小、位置等密相关。

目前关于外矿山采空区的变形测量与稳定性评估分析方法主要有：

第一、数值模拟法：矿山采空区数值模拟可以使用边界单元法、有限单元法、有限差分法及离散单元法等。其中，有限元方法适合范围最广，发展较为成熟。

第二、解析法：解析法是对矿山采空区硐室进行简化，建立相应的地质模型，再按照一定的原则或者假设条件抽象为一个理想的数学物理模型，然后按照数值方法予以求解。

第三、预计法：预计法主要通过计算矿山采空区顶板承载力、残留空洞的稳定性、剩余地表变形量及地表破坏范围来进行。矿山开采沉陷预计理论及方法较多，在我国广泛使用的概率积分法,

第四、半预测半解析法：该方法是预测法和解析法的结合，如b.dzezil教授在bduryky-noteh理论基础上引入fouier二维积分变换形成的方法。目前的方法的主要缺陷在于：这些研究都是建立在特定的实验基础上,研究方法与研究结论依靠的主要是以往的经验，而且这些方法的侧重点普遍在于矿山采空区变形而引起的地质灾害方面的评价，均忽略了对矿山采空区从开采阶段到采后空置变形阶段的总体变形过程、变化规律的观测。

现如今还未出现能对矿山采空区的稳定性进行评估的方法，不能全面、有效地对矿山采空区的变形进行检测，同时对矿山采空区的稳定性进行评价，且不能体现矿山采空区的变化规律和特点。由上述内容可知，利用传统的变形监测方法，由于无法规避自身缺陷，使得矿山采空区的变形量监测与实际工程有所偏离，从而造成采矿区的变形量与稳定性评估在误差，不能满足采矿区工程准确性需求。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种基于重力异常的矿山采空区变形量及稳定性评估方法，其方法步骤简单、设计合理且成本低，使用操作简便，利用重力异常能准确地对矿山采矿区的变形量进行监测，监测结果准确，且根据采矿区的变形量对矿山采矿区的稳定性进行评估，且获取矿山采矿区的稳定变形量，实用性强。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种基于重力异常的矿山采空区变形量及稳定性评估方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

步骤一、绝对重力仪观测点的布置及绝对重力仪的架设：首先在矩形矿山采空区研究场地中，沿矿山采空区地表面的长度方向间隔设置多个绝对重力仪观测点；其中，多个所述绝对重力仪观测点分别记作绝对重力观测点a1、绝对重力观测点a2、...、绝对重力观测点an，n为绝对重力观测点的数量，所述矿山采空区地表面为矩形矿山采空区平面abcd；

然后，分别在所述绝对重力观测点a1、绝对重力观测点a2、...、绝对重力观测点an处架设绝对重力仪；

步骤二、绝对重力观测值的获取：多个所述绝对重力仪按照预先设定的采样时间对步骤一中多个所述重力观测点的绝对重力观测值进行检测，并将检测到的多个绝对重力观测值传输至数据处理器，数据处理器获取各个采样时刻多个绝对重力仪观测点的绝对重力观测值；

步骤三、建立空间直角坐标系：以步骤一中所述矩形矿山采空区平面abcd的顶点a为坐标原点o，过矩形矿山采空区平面abcd的长边ab的直线为y轴，过矩形矿山采空区平面abcd的宽边ad的直线为x轴，过矩形矿山采空区平面abcd的顶点a且垂直于矩形矿山采空区平面abcd所在平面的直线为z轴；其中，所述矩形矿山采空区平面abcd的顶点c位于由x轴和y轴构成的平面直角坐标系xoy的第一象限内；

步骤四、矿山采空区围岩球体的质心坐标计算：所述数据处理器按照采样时间先后顺序对步骤二中获取的各个采样时刻所采集的多个绝对重力观测值分别进行处理，获取矿山采空区围岩球体的质心坐标，且对各个采样时刻所采集的多个绝对重力观测值的处理方法均相同，其中，所述矿山采空区围岩球体为矩形矿山采空区所处围岩体的最小半径球体，对步骤二中任一个采样时刻所采集的多个绝对重力观测值进行处理，过程如下：

步骤401、矿山采空区围岩球体的质量计算：采用所述数据处理器根据公式得到矿山采空区围岩球体的质量m，其中，g为万有引力常数，δg为绝对重力观测值；

步骤402、矿山采空区围岩球体的质心的坐标设定：采用与所述数据处理器相接的参数输入模块将矿山采空区围岩球体的质心的坐标p(xi,yi,zi)的横坐标xi、纵坐标yi和竖坐标zi输入所述数据处理器中；其中，横坐标xi>0,纵坐标yi>0,竖坐标zi>0；

步骤403、矿山采空区围岩球体的质心的映射：采用所述数据处理器根据公式和将矿山采空区围岩球体的质心的坐标p(xi,yi,zi)映射到由x轴和y轴构成的平面直角坐标系xoy的第一象限中，得到投影点p′(xi′,yi′)，则获取矿山采空区围岩球体的质心的坐标p(xi,yi,zi)的横坐标xi和纵坐标yi；其中，xi＝xi′，yi＝yi′；

步骤404、矿山采空区围岩球体的引力线的绘制：采用所述数据处理器对步骤二中获取的多个绝对重力观测值分别进行处理，得到矿山采空区围岩球体的多条引力线，则多条所述引力线的交点为矿山采空区围岩球体的质心，并获取矿山采空区围岩球体的质心的坐标，其中，对于多个绝对重力观测值进行处理得到矿山采空区围岩球体的多个引力线的方法均相同，则对任一个绝对重力观测值进行处理得到矿山采空区围岩球体的引力线，具体包括以下步骤：

步骤4041、采用所述数据处理器且根据公式得到绝对重力观测点对应的正常重力值γ0，其中，表示绝对重力观测点所处的纬度；

步骤4042、采用所述数据处理器且根据公式并通过所述参数输入模块输入步骤4041中所述绝对重力观测点对应的正常重力值γ0，得到矿山采空区围岩球体的引力线在平面直角坐标系xoz上的投影与z轴之间的夹角θxoz,z，其中，r表示矿山采空区围岩球体的表面上任意一点q到绝对重力观测点的空间距离，a表示矿山采空区围岩球体的表面上任意一点q相对于重力观测点的方位角；

步骤4043、采用所述数据处理器且根据公式并通过所述参数输入模块输入步骤4041中所述绝对重力观测点对应的正常重力值γ0，得到矿山采空区围岩球体的引力线在平面直角坐标系yoz上的投影与z轴之间的夹角θyoz,z；

步骤4044、采用所述参数输入模块将步骤4042中得到的矿山采空区围岩球体的引力线在平面直角坐标系xoz上的投影与z轴之间的夹角θxoz,z和步骤4043中得到的矿山采空区围岩球体的引力线在平面直角坐标系yoz上的投影与z轴之间的夹角θyoz,z输入所述数据处理器中，再采用数据处理器调用引力线绘制模块，绘制出矿山采空区围岩球体的引力线；

步骤4045、多次重复步骤4041至步骤4045，得到矿山采空区围岩球体的多条引力线，则多条所述引力线的交汇处为矿山采空区围岩球体的质心；

步骤405、确定矿山采空区围岩球体的质心的坐标p(xi,yi,zi)的竖坐标：采用所述数据处理器根据步骤4045中得到的矿山采空区围岩球体的质心，则得到矿山采空区围岩球体的质心的坐标p(xi,yi,zi)的竖坐标zi；

步骤406、多次重复步骤401至步骤405，完成对各个采样时间所采集的多个绝对重力观测值进行处理，获取各个采样时间的矿山采空区围岩球体的质心的坐标，且采用所述数据处理器对矿山采空区围岩球体的质心的坐标按照时间先后顺序进行排列，并分别记作p(x1,y1,z1)、p(x2,y2,z2)、p(x3,y3,z3)、...、p(xn,yn,zn)；其中，n表示绝对重力仪采样点的总数；

步骤五、矿山采空区围岩球体的质心变化曲线的绘制及稳定变形量的获取：采用所述数据处理器调用曲线绘制模块，绘制矿山采空区围岩球体的质心变化曲线，并根据所述矿山采空区围岩球体的质心变化曲线获取矿山采矿区的变形量。

上述的基于重力异常的矿山采空区变形量及稳定性评估方法，其特征在于：步骤五中绘制矿山采空区围岩球体的质心变化曲线，并根据所述矿山采空区围岩球体的质心变化曲线获取矿山采矿区的变形量，包括以下步骤：

步骤501、采用所述数据处理器调用曲线绘制模块，分别绘制出矿山采空区围岩球体的质心的横坐标xi随着时间t变化的曲线、矿山采空区围岩球体的质心的纵坐标yi随着时间t变化的曲线和矿山采空区围岩球体的质心的竖坐标zi随着时间t变化的曲线，获取矿山采空区围岩球体的质心的横坐标变化曲线、矿山采空区围岩球体的质心的纵坐标变化曲线和矿山采空区围岩球体的质心的竖坐标变化曲线；

步骤502、采用所述数据处理器分别对步骤501中得到的矿山采空区围岩球体的质心的横坐标变化曲线、矿山采空区围岩球体的质心的纵坐标变化曲线和矿山采空区围岩球体的质心的竖坐标变化曲线进行判断，当相邻两个采样时刻的横坐标变化率小于等于横坐标变化设定值时，说明矿山采空区围岩球体的质心的横坐标的变化量已稳定，且将相邻两个采样时刻中后一时刻的横坐标值记录为矿山采空区稳定变形后矿山采空区围岩球体的质心的横坐标；

当相邻两个采样时刻的纵坐标变化率小于等于纵坐标变化设定值时，说明矿山采空区围岩球体的质心的纵坐标的变化量已稳定，且将相邻两个采样时刻中后一时刻的纵坐标值记录为矿山采空区稳定变形后矿山采空区围岩球体的质心的纵坐标；

相邻两个采样时刻的竖坐标变化率小于等于竖坐标变化设定值时，说明矿山采空区围岩球体的质心的竖坐标的变化量已稳定，且将相邻两个采样时刻中后一时刻的竖坐标值记录为矿山采空区稳定变形后矿山采空区围岩球体的质心的竖坐标；

步骤503、采用所述数据处理器分别将步骤502中矿山采空区稳定变形后矿山采空区围岩球体的质心的横坐标与矿山采空区围岩球体的质心的横坐标x1、矿山采空区稳定变形后矿山采空区围岩球体的质心的纵坐标与矿山采空区围岩球体的质心的纵坐标y1和矿山采空区稳定变形后矿山采空区围岩球体的质心的竖坐标与矿山采空区围岩球体的质心的竖坐标z1进行差值计算，获取矿山采空区围岩球体的质心在x方向、y方向和z方向的稳定变形量。

上述的基于重力异常的矿山采空区变形量及稳定性评估方法，其特征在于：步骤四中所述预先设定的采样时间的取值范围为12h～24h。

上述的基于重力异常的矿山采空区变形量及稳定性评估方法，其特征在于：所述数据处理器为计算机。

上述的基于重力异常的矿山采空区变形量及稳定性评估方法，其特征在于：步骤一中相邻两个绝对重力仪观测点的水平间距为0.2km～1km。

上述的基于重力异常的矿山采空区变形量及稳定性评估方法，其特征在于：步骤502中所述横坐标变化设定值、所述纵坐标变化设定值和所述竖坐标变化设定值的取值范围均为1％～5％。

本发明与现有技术相比具有以下优点：

1、本发明方法步骤简单且实现方便，监测效率和准确度高，使用效果好。

2、本发明的变形量检测方法简便、快速且准确，通过在矿山采空区地表面的长度方向间隔设置多个绝对重力仪观测点，对矿山采矿区多个重力观测点的绝对重力观测值进行检测，通过对多个绝对重力观测值进行处理，得到矿山采空区围岩球体的质心坐标，通过监测矿山采空区围岩球体的质心坐标的变化而得到矿山采矿区的变形量的检测，从而实现了矿山采空区结构变形量的连续监测。

3、本发明对任一个采样时刻所采集的多个绝对重力观测值进行处理时，首先采用数据处理器利用绝对重力观测值，得到矿山采空区围岩球体的质量，然后采用数据处理器获取矿山采空区围岩球体的横坐标和纵坐标，接着采用数据处理器得到矿山采空区围岩球体的多条引力线，则多条引力线的交点为矿山采空区围岩球体的质心；最后采用数据处理器得到矿山采空区围岩球体的质心的竖坐标，通过对各个采样时间所采集的多个绝对重力观测值进行处理，获取各个采样时间的矿山采空区围岩球体的质心坐标，得到矿山采空区围岩球体的质心变化曲线，实现了基于重力异常的矿山采空区变形量的检测，并根据矿山采空区变形量进行稳定性的评估，矿山采空区变形量的监测及稳定性评估是在矿山采空区研究场地中进行，所以能准确地对矿山采矿区的变形量进行实时检测，监测结果准确。

4、本发明关于对矿山采空区长期变形状态及稳定性的评估方法只涉及矿山采空区地表面的绝对重力观测与矿山采空区围岩体的质心坐标，通过矿山采空区围岩球体的质心坐标随时间的变化、波动趋势就是矿山采空区随时间发展发生变形过程的综合反馈，进而省略了矿山开采过程中的一系列物理、几何影响因素对采空区可能造成的影响，进而极大地简化了原有问题的复杂程度。

5、本发明通过绝对重力仪按照预先设定的采样时间对重力观测点的绝对重力观测值长期连续观测，从而获取矿山采空区围岩球体的质心变化曲线，并根据矿山采空区围岩球体的质心变化曲线判断矿山采空区的稳定变形量，实现对矿山采空区的变形情况以及稳定性的动态评估，且根据采矿区的变形量对矿山采矿区的稳定性进行评估，且获取矿山采矿区的稳定变形量，实用性强。

综上所述，本发明方法步骤简单、设计合理且成本低，使用操作简便，利用重力异常能准确地对矿山采矿区的变形量进行监测，监测结果准确，且根据采矿区的变形量对矿山采矿区的稳定性进行评估，且获取矿山采矿区的稳定变形量，实用性强。

下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。

附图说明

图1为本发明的方法流程框图。

图2为本发明的电路原理框图。

图3为本发明建立的空间直角坐标系示意图。

图4为本发明矿山采空区围岩球体的质心示意图。

附图标记说明:

1—引力线；2—矩形矿山采空区；

3—矿山采空区围岩球体；4—矿山采空区围岩球体的质心；

5—绝对重力仪6—数据处理器；

7—参数输入模块。

具体实施方式

如图1、图2、图3和图4所示，本发明一种基于重力异常的矿山采空区变形量及稳定性评估方法，该方法包括以下步骤：

步骤一、绝对重力仪观测点的布置及绝对重力仪的架设：首先在矩形矿山采空区2研究场地中，沿矿山采空区地表面的长度方向间隔设置多个绝对重力仪观测点；其中，多个所述绝对重力仪观测点分别记作绝对重力观测点a1、绝对重力观测点a2、...、绝对重力观测点an，n为绝对重力观测点的数量，所述矿山采空区地表面为矩形矿山采空区平面abcd；

然后，分别在所述绝对重力观测点a1、绝对重力观测点a2、...、绝对重力观测点an处架设绝对重力仪5；

步骤二、绝对重力观测值的获取：多个所述绝对重力仪5按照预先设定的采样时间对步骤一中多个所述重力观测点的绝对重力观测值进行检测，并将检测到的多个绝对重力观测值传输至数据处理器6，数据处理器6获取各个采样时刻多个绝对重力仪观测点的绝对重力观测值；

步骤三、建立空间直角坐标系：以步骤一中所述矩形矿山采空区平面abcd的顶点a为坐标原点o，过矩形矿山采空区平面abcd的长边ab的直线为y轴，过矩形矿山采空区平面abcd的宽边ad的直线为x轴，过矩形矿山采空区平面abcd的顶点a且垂直于矩形矿山采空区平面abcd所在平面的直线为z轴；其中，所述矩形矿山采空区平面abcd的顶点c位于由x轴和y轴构成的平面直角坐标系xoy的第一象限内；

步骤四、矿山采空区围岩球体的质心坐标计算：所述数据处理器6按照采样时间先后顺序对步骤二中获取的各个采样时刻所采集的多个绝对重力观测值分别进行处理，获取矿山采空区围岩球体的质心4坐标，且对各个采样时刻所采集的多个绝对重力观测值的处理方法均相同，其中，所述矿山采空区围岩球体3为矩形矿山采空区2所处围岩体的最小半径球体，对步骤二中任一个采样时刻所采集的多个绝对重力观测值进行处理，过程如下：

步骤401、矿山采空区围岩球体的质量计算：采用所述数据处理器6根据公式得到矿山采空区围岩球体3的质量m，其中，g为万有引力常数，δg为绝对重力观测值；

步骤402、矿山采空区围岩球体的质心的坐标设定：采用与所述数据处理器6相接的参数输入模块7将矿山采空区围岩球体的质心4的坐标p(xi,yi,zi)的横坐标xi、纵坐标yi和竖坐标zi输入所述数据处理器6中；其中，横坐标xi>0,纵坐标yi>0,竖坐标zi>0；

步骤403、矿山采空区围岩球体的质心的映射：采用所述数据处理器6根据公式和将矿山采空区围岩球体的质心4的坐标p(xi,yi,zi)映射到由x轴和y轴构成的平面直角坐标系xoy的第一象限中，得到投影点p′(xi′,yi′)，则获取矿山采空区围岩球体的质心4的坐标p(xi,yi,zi)的横坐标xi和纵坐标yi；其中，xi＝xi′，yi＝yi′；

步骤404、矿山采空区围岩球体的引力线的绘制：采用所述数据处理器6对步骤二中获取的多个绝对重力观测值分别进行处理，得到矿山采空区围岩球体3的多条引力线1，则多条所述引力线1的交点为矿山采空区围岩球体的质心4，并获取矿山采空区围岩球体的质心4的坐标，其中，对于多个绝对重力观测值进行处理得到矿山采空区围岩球体3的多个引力线1的方法均相同，则对任一个绝对重力观测值进行处理得到矿山采空区围岩球体3的引力线1，具体包括以下步骤：

步骤4041、采用所述数据处理器1且根据公式得到绝对重力观测点对应的正常重力值γ0，其中，表示绝对重力观测点所处的纬度；

步骤4042、采用所述数据处理器1且根据公式并通过所述参数输入模块7输入步骤4041中所述绝对重力观测点对应的正常重力值γ0，得到矿山采空区围岩球体3的引力线1在平面直角坐标系xoz上的投影与z轴之间的夹角θxoz,z，其中，r表示矿山采空区围岩球体3的表面上任意一点qx^*，y^*，z^*到绝对重力观测点的空间距离，a表示矿山采空区围岩球体3的表面上任意一点qx^*，y^*，z^*相对于重力观测点的方位角；

步骤4043、采用所述数据处理器1且根据公式并通过所述参数输入模块7输入步骤4041中所述绝对重力观测点对应的正常重力值γ0，得到矿山采空区围岩球体3的引力线1在平面直角坐标系yoz上的投影与z轴之间的夹角θyoz,z；

步骤4044、采用所述参数输入模块7将步骤4042中得到的矿山采空区围岩球体3的引力线1在平面直角坐标系xoz上的投影与z轴之间的夹角θxoz,z和步骤4043中得到的矿山采空区围岩球体3的引力线1在平面直角坐标系yoz上的投影与z轴之间的夹角θyoz,z输入所述数据处理器6中，再采用数据处理器6调用引力线绘制模块，绘制出矿山采空区围岩球体3的引力线1；

步骤4045、多次重复步骤4041至步骤4045，得到矿山采空区围岩球体3的多条引力线1，则多条所述引力线1的交汇处为矿山采空区围岩球体的质心4；

步骤405、确定矿山采空区围岩球体的质心4的坐标p(xi,yi,zi)的竖坐标：采用所述数据处理器1根据步骤4045中得到的矿山采空区围岩球体的质心4，则得到矿山采空区围岩球体的质心4的坐标p(xi,yi,zi)的竖坐标zi；

步骤406、多次重复步骤401至步骤405，完成对各个采样时间所采集的多个绝对重力观测值进行处理，获取各个采样时间的矿山采空区围岩球体的质心4的坐标，且采用所述数据处理器6对矿山采空区围岩球体的质心4的坐标按照时间先后顺序进行排列，并分别记作p(x1,y1,z1)、p(x2,y2,z2)、p(x3,y3,z3)、...、p(xn,yn,zn)；其中，n表示绝对重力仪5采样点的总数；

步骤五、矿山采空区围岩球体的质心变化曲线的绘制及稳定变形量的获取：采用所述数据处理器调用曲线绘制模块，绘制矿山采空区围岩球体的质心变化曲线，并根据所述矿山采空区围岩球体的质心变化曲线获取矿山采矿区的变形量。

本实施例中，步骤五中绘制矿山采空区围岩球体的质心变化曲线，并根据所述矿山采空区围岩球体的质心变化曲线获取矿山采矿区的变形量，包括以下步骤：

步骤501、采用所述数据处理器6调用曲线绘制模块，分别绘制出矿山采空区围岩球体的质心4的横坐标xi随着时间t变化的曲线、矿山采空区围岩球体的质心4的纵坐标yi随着时间t变化的曲线和矿山采空区围岩球体的质心4的竖坐标zi随着时间t变化的曲线，获取矿山采空区围岩球体的质心4的横坐标变化曲线、矿山采空区围岩球体的质心4的纵坐标变化曲线和矿山采空区围岩球体的质心4的竖坐标变化曲线；

步骤502、采用所述数据处理器6分别对步骤501中得到的矿山采空区围岩球体的质心4的横坐标变化曲线、矿山采空区围岩球体的质心4的纵坐标变化曲线和矿山采空区围岩球体的质心4的竖坐标变化曲线进行判断，当相邻两个采样时刻的横坐标变化率小于等于横坐标变化设定值时，说明矿山采空区围岩球体的质心4的横坐标的变化量已稳定，且将相邻两个采样时刻中后一时刻的横坐标值记录为矿山采空区稳定变形后矿山采空区围岩球体的质心4的横坐标；

当相邻两个采样时刻的纵坐标变化率小于等于纵坐标变化设定值时，说明矿山采空区围岩球体的质心4的纵坐标的变化量已稳定，且将相邻两个采样时刻中后一时刻的纵坐标值记录为矿山采空区稳定变形后矿山采空区围岩球体的质心4的纵坐标；

相邻两个采样时刻的竖坐标变化率小于等于竖坐标变化设定值时，说明矿山采空区围岩球体的质心4的竖坐标的变化量已稳定，且将相邻两个采样时刻中后一时刻的竖坐标值记录为矿山采空区稳定变形后矿山采空区围岩球体的质心4的竖坐标；

步骤503、采用所述数据处理器6分别将步骤502中矿山采空区稳定变形后矿山采空区围岩球体的质心4的横坐标与矿山采空区围岩球体的质心4的横坐标x1、矿山采空区稳定变形后矿山采空区围岩球体的质心4的纵坐标与矿山采空区围岩球体的质心4的纵坐标y1和矿山采空区稳定变形后矿山采空区围岩球体的质心4的竖坐标与矿山采空区围岩球体的质心4的竖坐标z1进行差值计算，获取矿山采空区围岩球体的质心4在x方向、y方向和z方向的稳定变形量。

本实施例中，步骤四中所述预先设定的采样时间的取值范围为12h～24h。

本实施例中，所述数据处理器6为计算机。

本实施例中，步骤一中相邻两个绝对重力仪观测点的水平间距为0.2km～1km。

本实施例中，步骤502中所述横坐标变化设定值、所述纵坐标变化设定值和所述竖坐标变化设定值的取值范围均为1％～5％。

本实施例中，根据检测需求和经济成本考虑，实际矿山采空区中设置三个绝对重力仪观测点，分别记作绝对重力观测点a1、绝对重力观测点a2和绝对重力观测点a3，实际使用过程中，可根据矿山采空区检测需求设置其他数量的绝对重力仪观测点，满足检测需求即可。

如图4所示，本实施例中，根据设置的三个绝对重力仪观测点所获取的三个绝对重力观测值分别进行处理，得到矿山采空区围岩球体3的三条引力线1，则三条所述引力线1的交点为矿山采空区围岩球体的质心4。

本实施例中，通过矿山采空区围岩球体的质心4的坐标随时间的变化、波动趋势就是矿山采空区随时间发展发生变形过程的综合反馈，进而省略了矿山开采过程中的一系列物理、几何影响因素对采空区可能造成的影响，进而极大地简化了原有问题的复杂程度。

由上述内容可知，本发明方法步骤简单、设计合理且成本低，使用操作简便，利用重力异常能准确地对矿山采矿区的变形量进行监测，监测结果准确，且根据采矿区的变形量对矿山采矿区的稳定性进行评估，且获取矿山采矿区的稳定变形量，实用性强。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何限制，凡是根据本发明技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效结构变化，均仍属于本发明技术方案的保护范围内。