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我国大部分煤矿位于山区
,
山区煤矿地下开采后在地表会形成大而积的采空
区
,
给矿区环境造成了极大破坏
。
随着国民经济的快速发展
,
大量的工程建设项
目处于采空区
,
在采空区地表上方进行工业及建筑物修建时
,
对于地表的稳定性
评价是非常重要的问题
,
而影响老采空区稳定性的主要因素是开采残余移动变形,
即残余变形量的大小及残余持续时间直接影响着该区域建筑物等设施的变形
。
针
对这些问题
,
本文主要做了如下工作:
(
1
)
在收集
、
整理三个山区煤矿采空区地表沉陷资料的基础上
,
通过对地表
观测站实测数据
、
地形图数据的处理
,
根据开采沉陷学原理以及采动覆岩动态移
动分析
,
揭示了残余移动变形的规律
,
得到残余移动变形的影响因素
,
如上覆岩
层性质
、
采煤与顶板管理办法
、
工作而开采宽深比
、
工作而位置及持续时间等
。
(
2
)
分析了残余移动变形产生的机理
,
得到采空区残余变形的分区性质
,利
用概率积分法确定其预计参数
,
建立了残余移动变形的预计模型
。
(
3
)
利用不同时期测绘的采空区地表地形图
,
从宏观区域上分析以往布设地
表观测站的同一采空区地表的高程变化情况
,
通过对比该区域高程值的变化得到
这一区域的下沉值
,
并与当年的观测数据相比较
,
得到这一区域内残余下沉值
。
(
4
)
根据残余变形的蠕变特性
,
建立残余变形值与延续时间的负指数相关性
函数
,
并用西曲矿不同年份测绘的地形图数据
,
验证残余下沉延续时间相关性的
正确性
。
关键词
:
开采沉陷
;
残余变形预计模型
;
持续时间
;
负指数函数
Abstract
Most
of
tlie
coal
mines
in
our
country
are
located
iii
tlie
moiuitains.
After
a
period
of
exploitation,
tlie
mountain
coal
mines
have
fbnned
a
large
area
on
tlie
surface.
It
caused
great
damage
to
the
milling
enviroiunent.
Witli
tlie
rapid
development
of
national
economy,
a
large
luunber
of
construction
projects
are
biiilt
on
empty
areas.
In
inined-out
area,
we
biiild
industiies
and
buildings
above
tlie
surface,
and
the
siuface
stability
evaluation
is
a
veiy
important
problem.
Aiid
tlie
main
factor
affecting
tlie
stability
of
goaf
is
the
size
of
tlie
residual
movement
aiid
defbnnation,
tliat
is,
the
amount
of
tlie
residual
defbnnation
aiid
tlie
lengtii
of
tlie
residual
duration
diiectly
influences
tlie
defbnnation
of
the
buildings
aiid
tlie
otlier
facilities.
To
solve
these
problems,
tliis
paper
maiiily
done
tlie
following
work:
(1)
On
tlie
basis
of
tlie
coal
mine
goaf
siuface
subsidence
data,
this
paper
deals
witli
tlie
measiued
data,
topograpliic
map.
According
to
the
principle
of
niiiiing
subsidence
and
tlie
analysis
of
tlie
milling
overbiuden
rock
dynamic
movement,
tliis
paper
reveals
the
regiilar
of
tlie
residual
movement
and
defbnnation,
and
gets
tlie
influencing
factors
of
residual
defbnnation,
such
as
tlie
nature
of
tlie
overlying
stiata,
coal
milling
aiid
roof
management
method,
wide
working
face
niiiiing
in
deptli
ratio,
face
location
and
duration,
etc.
(2)
Tliis
paper
analyzes
tlie
mechanism
of
the
residual
defbnnation,
aiid
obtains
tlie
paititioned
property
of
tlie
residual
defbnnation
of
the
mined-oiit
area.
Using
probability
integral
metliod
to
detennine
tlie
expected
paiaineters,
and
establish
the
residual
defbnnation
prediction
model.
(3)
Using
tlie
miiied-oiit
area
of
tlie
siuface
topography
of
surveying
aiid
mapping
in
diflferent
periods,
tliis
paper
analyzes
tlie
siuface
elevation
changes
by
the
macroscopic
area
before
setting
tlie
siuface
obseivation
station
of
tlie
same
goaf
By
comparing
tlie
changes
of
tlie
area
elevation
value
in
tlie
area
of
subsidence
value,
and
III
compared
witli
tlie
obseived
data,
getting
tlie
residual
subsidence
iii
tlie
area
of
values.
(4)
According
to
tlie
cieep
propeities
of
residual
defbnnation,
tliis
paper
establishes
the
negative
exponential
conelation
fiuiction
of
residual
defbnnation
value
aiid
tlie
duration.
Aiid
this
paper
uses
the
topograpliic
map
data
of
siuveying
and
mapping
in
different
years
in
Xi
Qu,
and
verifies
tlie
correctness
of
tlie
conelation
of
tlie
residual
subsidence.
Keywords:
milling
subsidence
;
residual
defbnnation
prediction
model
;
duration
;
negative
exponential
fiuiction
IV
摘要.
Abstract
目录.
图清单
表清单
1
绪论.
1.1
研究背景及意义.
1.1.1
研究背景
1.1.2
研究意义
1.2
国内外研究现状.
1.2.
1
国外研究进展
1.2.2
国内研究进展
1.3
研究内容及研究方法.
1.3.
1
研究内容.
1.3.2
研究方法.
1.4
技术路线
目录
III
V
VII
XI
4
6
6
6
2
山区煤矿开采地表移动观测资料分析.
9
2.1
采空区概况
9
2.1.1
观测区的地形地质和采矿条件
9
2.1.2
观测站设置与观测
11
2.2
地表观测站实测数据处理.
13
2.3
观测站区域地形图数据处理
17
2.
3.
1
地形图拼接.
17
2.3.2
地形等高线加密
18
2.3.3
预计点高程值求取.
21
V
2
・
4
本章小结
32
3
山区煤矿采空区地表残余移动变形分析.
35
3.1
观测站资料及地形图成果分析
35
3.1.1
实地观测成果分析.
35
3.1.2
地形图成果分析.
50
3.2
残余变形影响因素分析
52
3.2.1
采动覆岩动态移动分析.
52
3.2.2
残余移动变形影响因素分析.
57
3.3
山区地表残余移动变形规律分析
58
3.4
本章小结
60
4
残余移动变形机理分析及数学模型预测
残余移动变形产生的机理分析
…
…
4.1
4.2
残余变形预计参数
61
61
63
4.3
残余移动变形预计模型
67
4.4
残余移动变形与持续时间的相关性
72
4.
4.1
残余移动变形的持续时间
72
4.
4.
2
残余移动变形的持续时间预计计算.
73
4.5
实例验证
75
4.6
本章小结
76
5
结论与展望.
77
5.1
结论
77
5.2
展望
78
参考文献.
79
致谢
85
作者简历
87
学位论文数据集
89
VI
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