大屯矿区岩移参数规律研究
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摘要
我国建(构)筑物下压煤量巨大,地下煤炭的采出,使岩体的原始力学平衡状态受到破坏,上覆岩层产生移动与变形。当开采面积达到一定范围后,移动与变形将扩展到地表,使地表发生移动和变形,形成开采沉陷问题。为最大限度地减少由于开采沉陷而造成的损失,并能够对开采过程中将会出现的沉陷状况有一个正确的预测,必须掌握地表与覆岩受采动影响的移动和变形规律。
本文以大屯矿区现有的姚桥煤矿、徐庄煤矿、孔庄煤矿、龙东煤矿4对生产矿井的主要地表移动变形观测站的观测资料为基础,分析整理了历年来地表移动变形观测资料和观测站相关地质采矿技术条件,应用岩层与地表移动变形的模型识别和参数识别的先进理论和方法,结合现今广泛应用的概率积分法原理,求取矿区具体地质采矿技术条件下开采引起的岩层与地表移动变形参数(包括计算参数、角值参数),并绘制各种移动变形曲线图,为研究开采沉陷预测及控制提供直观可靠的技术依据。
同时,应用现代技术手段分析了开采沉陷规律,以所求得的参数作为样本空间,利用回归分析方法,结合MATLAB这一强大的数值计算软件为平台,研究矿区开采引起的岩移参数与具体地质采矿条件数据之间的关系,通过统计分析、曲线拟合,建立回归方程并对方程的可靠性进行检验,系统地给出了不同开采深度和不同开采方法的岩移参数规律。为矿区生产及类似地质采矿条件下岩移参数求取等提供依据。
There are huge coals under the building or construct in China. The original mechanical balance of the rock strata is broken due to mining, with rock strata moving and deforming. When the mining area is up to a certain range, movement and deformation will be extended to the ground surface, which is called the subsidence due to mining. In order to minimize the loss, and make a correct for the status during, the laws of movement and deformation of ground and rock strata must be mastered.
This paper was based on the observational data of mining subsidence of Yaoqiao, Xuzhuang, kongzhuang, Longdong coal mine on Datun mining area, and the observational data and geological condition of the observatory were analyzed and collated. By using advanced theory and method of ground movement models and parameters identification and principle of probability-integral method, the parameters of the rock strata and surface movement in condition of the special geological mining were determined and the curve map of the deformation were protracted in this paper. The map can be the basis for mining subsidence forecasting and controlling.
The laws of subsidence due to mining was analyzed by means of modern technology, using the method of regression analysis and MATLAB software, the formula were set up based on studying relations between parameters of rock strata and surface movement due to mining and geological condition at different mining depths and methods. The dependability of the formula has been verified, and it can provide the basis for the generation of mining and the similar conditions.
本文以大屯矿区现有的姚桥煤矿、徐庄煤矿、孔庄煤矿、龙东煤矿4对生产矿井的主要地表移动变形观测站的观测资料为基础,分析整理了历年来地表移动变形观测资料和观测站相关地质采矿技术条件,应用岩层与地表移动变形的模型识别和参数识别的先进理论和方法,结合现今广泛应用的概率积分法原理,求取矿区具体地质采矿技术条件下开采引起的岩层与地表移动变形参数(包括计算参数、角值参数),并绘制各种移动变形曲线图,为研究开采沉陷预测及控制提供直观可靠的技术依据。
同时,应用现代技术手段分析了开采沉陷规律,以所求得的参数作为样本空间,利用回归分析方法,结合MATLAB这一强大的数值计算软件为平台,研究矿区开采引起的岩移参数与具体地质采矿条件数据之间的关系,通过统计分析、曲线拟合,建立回归方程并对方程的可靠性进行检验,系统地给出了不同开采深度和不同开采方法的岩移参数规律。为矿区生产及类似地质采矿条件下岩移参数求取等提供依据。
There are huge coals under the building or construct in China. The original mechanical balance of the rock strata is broken due to mining, with rock strata moving and deforming. When the mining area is up to a certain range, movement and deformation will be extended to the ground surface, which is called the subsidence due to mining. In order to minimize the loss, and make a correct for the status during, the laws of movement and deformation of ground and rock strata must be mastered.
This paper was based on the observational data of mining subsidence of Yaoqiao, Xuzhuang, kongzhuang, Longdong coal mine on Datun mining area, and the observational data and geological condition of the observatory were analyzed and collated. By using advanced theory and method of ground movement models and parameters identification and principle of probability-integral method, the parameters of the rock strata and surface movement in condition of the special geological mining were determined and the curve map of the deformation were protracted in this paper. The map can be the basis for mining subsidence forecasting and controlling.
The laws of subsidence due to mining was analyzed by means of modern technology, using the method of regression analysis and MATLAB software, the formula were set up based on studying relations between parameters of rock strata and surface movement due to mining and geological condition at different mining depths and methods. The dependability of the formula has been verified, and it can provide the basis for the generation of mining and the similar conditions.
引文
1.邹友峰,邓喀中,马伟民.矿山开采沉陷工程[M].徐州:中国矿业大学出版社,2003.
2.国家煤炭工业局制定.建筑物、水体、铁路及主要井巷煤柱留设与压煤开采规程[S],北京:煤炭工业出版社,2000.
3.陈祥恩,李德海,勾攀峰.巨厚松散层下开采与地表移动[M].徐州:中国矿业大学出版社,2001.
4.尹士献.厚黄土覆盖层村镇下条带开采研究[D],西安科技大学硕士学位论文,2004.7.
5.赵德深.煤矿区采动覆岩离层分布规律与地表沉陷控制研究[D],辽宁工程技术大学博士学位论文,2001.7.
6.刘宝神,廖国华.煤矿地表移动的基本规律[M].北京:中国工业出版社,1965.
7.刘天泉.矿山岩体采动影响与控制[J].煤炭学报,1995,(2).
8.何万龙.开采影响下山区地表移动[J].煤炭科学技术,1981,(3).
9.何万龙,胡德礼等.山区采动滑移的应力变模型与滑移量分析[J].山西矿业学院学报,1991(1).
10.杨硕著.采动损害空间变形力学预测[M].北京:煤炭工业出版社,1994.
11.邓喀中.开采沉陷中的岩体结构效应研究[M].北京:中国矿业大学出版社,1993.
12.蔡怀恩.开采沉陷预计的方法与发展趋势[J].露天采矿技术,2007,(4):43-44
13.李松涛.基于GIS的新汶矿区地表沉陷规律系统研究[D],山东科技大学硕士学位论文,2005.5.
14.成枢.模型和参数识别理论与方法[J],煤炭学报,2000,25:46-48.
15.蒋书法.相关系数在回归分析中的应用[J],上海电力学院学报,1999,15(1):34-38.
16.李永树,王金庄,周雄.PTS采动沉陷模型研究[J].河北煤炭建筑工程学报,1996,(3):33-38.
17.煤炭科学研究研北京开采所.煤矿地表移动与覆岩破坏规律及其应用[M].北京:煤炭工业出版社,1981.
18.张玉卓,陈立良,周万茂.村庄下采煤的理论基础一地表沉陷预测与控制[J].煤炭科学技术,1998,26(4):40-42.
19.李永树,王金庄,陈勇.开采沉陷地区下沉系数分析[J].矿业研究与开发,1998,(4):1-3.
20.邹友峰.开采沉陷预计参数的确定方法[J].焦作工学院学报,2000,20(4):253-255.
21.吴启森,吴侃,周鸣.任意形工作面开采时求沉陷预计参数的新方法[J],矿山测量,1998,(Ⅰ):25-27.
22.G.Brauner:《Subsidence due to underground Mining》,1973.
23.李永树.不规则形状地下空间开挖条件下地表沉陷预计方法研究[J].测绘工程,2001,10(3):14-15.
24.姜岩,田茂义.矿山开采地表下沉与变形预计新方法[J].矿山压力与顶板管理,2003,20(3):74
25.李凤鸣,梁京华.厚冲积层矿区地表移动参数与地质采矿条件之间的关系及其特点[J].煤炭科学技术,1996,24(3):29-32.
26.蒋书法.相关系数在回归分析中的应用[J].上海电力学院学报,1999,15(1):34-38.
27.李金海.多元回归分析在预测中的应用[J].河北工业大学学报,1996,25(3):58-59.
28.中国科学院数学研究所数理统计组编.回归分析方法[M].北京:科学出版社,1974.
29.龚镇雄.普通物理实验中的数据处理[M].陕西:西北电讯工程出版社,1985,131-133.
30.孟尔熹,曹尔第.实验误差与数据处理[M].上海:上海科学出版社,1985,145-153
31.任若恩,王惠文.多元统计数据分析——理论、方法、实例[M].北京:国防工业出版社,1997.
32.金学林主编.误差理论与测量平差[M].北京:煤炭工业出版社,1990.
33.浙江大学数学系高等数学教研组编.概率论与数理统计[M].北京:人民教育出版社,1979.
34.包翠莲.MATLAB语言在多元线性回归中的应用[J].安徽教育学院学报,2005,23(3):55-56.
35.程卫国,冯峰,姚东等编著.MATLAB5.3应用指南[M].北京:人民邮电出版社,1999.
36.尹泽明,丁春利.精通MATLAB6[M].北京:清华大学出版社,2002.
37.罗成汉,刘小山.曲线拟合的MATLAB实现[J].现代电子技术,2003,20:16-17.
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39.D.M.SHU,A.K.BHATTACHARYYA.Prediction of sub-surface subsidence movements due to underground coal mining[J].Geotechnical and Geological Engineering,1993,11(4):221-234.
40.Syds Peng.Subsidence Engineering Society for mining[J].Metallurgy and Exploration Inc,1992.
41.Daniel W.H.Su.Finite Element Modeling of Surface Subsidence Induced by Underground Coal Mining[J].3rd Subsidence Workshop due to Underground Mining.
42.Cheng Shu and others.Identification of the Model and Parameters on Mining Subsidence and Their Practical Use[J].Ground Movements and Structures,Vol.4,London,1991.
43.Cheng Shu and others.New Method of Numerical Analysis for the Movement of Rock Strata and Ground Surface[J].Proceedings of International Symposium on Application of Computer Methods in Rock Mechanics and Engineering,China,1993.
44.Brauner.Subsidence due to underground mining[M].Bureau of Mines,USA,1973.
45.Peng.S.Models Predict Subsidence Influence,Coal Age,1997(2).
46.李德仁.误差理论和可靠性理论[M].北京:测绘出版社,1992.
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48.易芳.采用MATLAB的线性回归分析[J].软件技术,2004,23(1):68-69.
49.华仁海.一元线性回归模型检验中应注意的问题[J].南京经济学院学报,1998,31-33.
50.吴文全,察豪.小样本采样数据的预处理[J].海军工程大学学报,2004,16(3):66-68.
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52.胡友健,余春林.地表水平移动预计方法的探讨[J].矿山测量,1998,2:44-46.
53.梁明,黄朝华.开采沉陷预计中参数误差对移动变形值的影响[J].西安科技学院学报,2001,21(1):51-54.
54.成枢,徐泮林.厚冲积层下薄煤层开采的地表移动观测研究[J].矿山测量,1999,3:39-41.
55.栾元重,佟文亮.地表岩移参数与采深_冲积层厚度关系[J].矿山压力与顶板管理,2001,1:61-63.
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57.李春意,郭增长.地表移动观测站数据处理方法探讨[J].河南理工大学学报,2006, 25(6):481-483.
58.赵辉,邵素华,谢东坡.分析数据中离群值的处理方法[J].周口师范学院学报,2004,21(5):70-71.
59.周玉珠,姜奉华.实验数据的一元线性回归分析及其显著性检验[J].大学物理实验,2001,14(4):43-45.
60.程兰春.关于统计预测过程中趋势模型的建立问题[J].统计与预测,1998,(5):18-19.
61.基于MATLAB的工程运算可视化系统的设计与实现[D].昆明理工大学硕士学位论文,2006.
62.柴华彬,毋保中.MATLAB在开采沉陷预计可视化中的应用[J].焦作工学院学报,2004,23(1):26-29.
63.陈光,任志良,孙海.最小二乘曲线拟合及Matlab实现[J].软件技术,2005,24(3):107-108.
64.邓勃.数理统计方法在分析测试中的应用[M].北京:化学工业出版社,1984.
65.张菊清,张勤,李斌.沉降监测数据管理与分析系统的研制[J].西安工程学院学报,2001,23(1):75-78.
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2.国家煤炭工业局制定.建筑物、水体、铁路及主要井巷煤柱留设与压煤开采规程[S],北京:煤炭工业出版社,2000.
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26.蒋书法.相关系数在回归分析中的应用[J].上海电力学院学报,1999,15(1):34-38.
27.李金海.多元回归分析在预测中的应用[J].河北工业大学学报,1996,25(3):58-59.
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