地表移动与变形规律研究——以青东煤矿726首采工作面为例

摘要

随着煤层不断的开采出来，煤层周围岩体的原始平衡应力将会被打破，随着时间的不断推移，被破坏的应力会重新达到平衡状态。被开采煤层的周边岩体将会不断的发生空间的变形、移动甚至破坏，当这种破坏达到一定的程度时，采空煤层上方的地表将会产生下沉，同时这种地表下沉将会对周边人民的正常生活和生态环境带来不可逆转的影响和破坏。地表移动与变形规律是本文进行研究的主要内容，本文的重点是依据地表移动观测的原始数据，进一步求得相应的地表移动参数及其可视化。
　　本文以青东煤矿726首采工作面为例，布设地表移动观测站，对5期观测数据进行分析和处理，在开采之后得到全面观测的数据，其中的沉降中误差为1.7mm，水平位置中误差为3.2mm。得到的边界角、裂隙角、移动角都属于角量参数，得到的下沉系数q、主要影响正切角tgβ、拐点移动距S、最大下沉角θ属于预计参数。运用概率积分法计算预计参数，总结了该地质和开采条件下的地表移动规律，并实现其可视化。
　　文章主要采用可视化的编程语句，开发并编制了地表移动变形可视化程序。本文研究的结果对具有相似采矿条件的矿区及矿区的其他工作面都有不同程度的指导作用。

目录

声明

摘要

1 绪论

1．1 课题研究的背景及意义

1．2 研究历史与发展

1．2．1 研究历史与现状

1．2．2 研究发展趋势

1．3 主要研究内容与技术路线

1．3．1 主要研究内容

1．3．2 技术路线

2 地表移动与变形的基本规律

2．1 地表移动盆地的形成及其边界的确定

2．1．1 地表移动盆地的形成过程

2．1．2 地表移动盆地边界的确定

2．2 地表移动与变形的计算

2．3 厚松散层地表移动规律及特点

2．4 本章小结

3 地表移动预计方法与预计参数

3．1 概率积分法的基本原理

3．1．1 随机介质模型

3．1．2 下沉盆地计算

3．1．3 单元水平移动的确定

3．2 地表移动与变形预计公式

3．2．1 地表移动与变形的基本公式

3．2．2 有限开采地表走向主断面移动和变形预计公式

3．2．3 有限开采地表倾向主断面移动和变形预计公式

3．2．4 地表任意点移动和变形预计公式

3．3 预计参数

3．4 概率积分法预计参数的数学模型

3．4．1 曲线拟合的基本原理

3．4．2 下沉预计模型

3．4．3 水平移动预计模型

3．5 非线性最小二乘求参

3．5．1 最速下降法

3．5．2 高斯—牛顿法

3．5．3 阻尼最小二乘法(Levenberg—Marqurt法)

3．6 本章小结

4 实例分析

4．1 矿区概况

4．1．1 矿井地质采矿条件

4．1．2 726首采工作面地质采矿条件

4．2 地表移动观测站的建立

4．2．1 地表移动观测站设置

4．2．2 地表移动观测站观测

4．3 地表移动观测站数据处理

4．3．1 观测站数据处理

4．3．2 观测站数据可视化

4．4 地表移动参数

4．4．1 角量参数

4．4．2 预计参数

4．4．3 地表移动与变形可视化

4．5 726首采工作面地表沉陷规律及特征

4．6 本章小结

5 结论与展望

参考文献

致谢

作者简介