地表移动参数规律研究——以五沟煤矿1013首采工作面为例

摘要

地下煤炭资源的开采，使得矿区的生态环境、建筑物和构筑物之间的平衡遭到破坏。地表移动参数的最优性质决定了预测的准确性，求取地表移动参数是本文研究的主要内容，如何根据任意观测线地表移动观测资料求取地表移动参数和动态预计参数是本文研究的重点。 本文以五沟煤矿1013首采工作面为例，建立地表移动观测站，通过对11期观测数据的处理和分析，得到采后全面观测的高程中误差和点位中误差分别为1．30mm和3．45mm。求得各种角量参数（边界角、移动角、裂缝角）、动态参数（起动距、超前影响角、超前影响距等）、预计参数（下沉系数q、主要影响角正切tgβ、拐点移动距S、最大下沉角θ）以及动态预计参数。分析了最速下沉法、高斯-牛顿法及Levenberg-Marquard法的优缺点，采用了Levenberg-Marquard法求取预计参数，根据最小二乘法拟合了动态q、tgβ、S3以及θ的经验公式，总结了在该地质采矿条件下的地表移动参数规律，并进行了地表沉陷预计。同时采用了三维快速拉格朗日有限差分法（FLAC3D数值模拟），模拟了动态下沉盆地。 本文采用可视化编程语言Visual Studio2005，编制了求取概率积分法预计参数以及预测地表沉陷的程序。本文的研究成果对其它具有相似地质采矿条件的矿区有一定的指导意义。

目录

文摘

英文文摘

声明

1 绪论

1.1 课题研究的背景及意义

1.1.1 课题研究的背景

1.1.2 课题研究的目的和意义

1.2 国内外研究历史、现状

1.2.1 国外研究历史与现状

1.2.2 我国研究历史与现状

1.3 技术路线及主要研究内容

1.3.1 本论文研究的内容

1.3.2 拟采用技术路线

2 地表移动与变形的基本规律

2.1 地表移动盆地

2.1.1 地表移动盆地的形成

2.1.2 地表移动盆地的特征

2.2 地表移动盆地边界的确定

2.2.1 地表移动盆地边界的划分

2.2.2 边界的角量参数

2.3 采动过程中地表移动变形特征

2.4 厚松散层综放开采地表沉陷规律及特点

2.5 地表移动与变形的计算

2.6 本章小结

3 地表移动概率积分预计方法

3.1 概率积分法的基本原理

3.1.1 开采沉陷随机介质模型

3.1.2 下沉盆地

3.1.3 单元水平移动

3.2 预计公式

3.2.1 地表移动和变形预计的基本公式

3.2.2 有限开采地表盆地走向主断面移动和变形预计公式

3.2.3 有限开采地表盆地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 本章小结

4 地表移动参数

4.1 预计参数

4.2 概率积分法预计参数的数学模型

4.2.1 曲线拟合的基本原理

4.2.2 下沉预计公式模型

4.2.3 水平移动预计公式模型

4.3 非线性最小二乘求参

4.3.1 最速下降法

4.3.2 高斯—牛顿法

4.3.3 阻尼最小二乘法(Levenberg—Marqurt法)

4.4 本章小结

5 实例分析

5.1 矿区基本概况

5.1.1 矿井地质采矿条件

5.1.2 1013 首采工作面地质采矿条件

5.2 地表移动观测站的建立

5.2.1 地表移动观测站设计

5.2.2 地表移动观测站的观测工作

5.3 地表移动观测站数据处理

5.3.1 观测站数据的处理

5.3.2 观测站数据的可视化

5.4 地表移动参数

5.4.1 角量参数

5.4.2 动态参数

5.4.3 预计参数

5.4.4 动态预计参数

5.4.5 下沉盆地预测

5.5 五沟煤矿1013 首采工作面综放开采地表沉陷规律及特点

5.6 动态下沉盆地模型

5.6.1 FLAC3 D软件的原理

5.6.2 计算模型

5.6.3 数值模拟

5.7 本章小结

6 结论与展望

参考文献

致谢

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