简单地质—开采条件下的采煤沉陷预测程序设计
【摘要】：煤炭资源的大规模开采,引起或诱发的煤矿区地面沉陷、塌陷和山地开裂等地质环境破坏及其诱发的地质灾害称之为采煤沉陷。采煤沉陷已经成为制约煤矿区经济与社会发展的主要因素。本文在全面分析地质、采矿等因素与采煤沉陷关系的基础上,从地质的角度,揭示了采煤沉陷的发生、发展规律,进一步完善了采煤沉陷研究的理论体系及采煤沉陷动态演化预测的理论基础;结合陕西省典型煤矿区实际,用计算机语言 VB 开发出能在开采前对采煤沉陷进行准确预测预报的采煤沉陷动态演化预测系统软件,以仿真模拟随着工作面推进,地表移动变形的发生、发展过程。
本系统可以对近水平煤层或中倾斜煤层在充分采动或非充分采动情况下的地表下沉、倾斜、曲率、水平移动及水平变形等五种移动变形参数进行预测,并能输出主剖面上的地表各移动变形参数的预测曲线图;可以计算出采煤沉陷盆地任意一点的地表移动变形值,并可绘制采煤沉陷盆地地表移动变形等值线;可以对整个采煤沉陷过程进行动态模拟,以曲线图和关系表的形式,输出在一定的地质、采矿条件下,工作面每推进 10m,地表相应的移动变形参数;能够作出在一定时间内不同开采速度条件下的地表移动变形曲线。
通过与教材中的典型算例进行验算,本系统运算精度完全可靠。通过与铜川矿区王石凹井田东部采区 291 工作面地表岩移观测结果的对比,本系统预测精度在允许范围之内,能够满足现场需求。
论文的研究成果,可为煤矿区经济与环境协调发展提供科学依据和技术支持,成为铜川煤矿区确定合理开采强度和对采煤沉陷进行准确预测预报的依据和手段。该成果对其它大型矿区的采煤沉陷控制也将具有一定的参考价值和推广应用前景。
【关键词】：采煤沉陷 移动变形 动态模拟 预测 【学位授予单位】：西安科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2005
【分类号】：TD327
【DOI】：CNKI:CDMD:2.2005.079523
【目录】：
- 1 绪论8-15
- 1.1 问题的提出与研究的意义8-9
- 1.2 国内外研究现状9-12
- 1.2.1 采煤沉陷预计的主要理论与方法9-10
- 1.2.2 新方法在采煤沉陷预计中的应用10-11
- 1.2.3 采煤沉陷动态演化的计算机模拟11-12
- 1.3 研究思路与研究内容12-13
- 1.3.1 研究思路12
- 1.3.2 研究内容12-13
- 1.4 研究方法与技术路线13-15
- 1.4.1 研究方法13-14
- 1.4.2 技术路线14-15
- 2 采煤沉陷动态演化预测的理论基础15-31
- 2.1 采煤沉陷的基本特征15-19
- 2.1.1 采煤引起地表移动变形的演化过程15
- 2.1.2 煤层覆岩移动变形的“三带”分布15-16
- 2.1.3 采煤引起地表移动变形的破坏类型16-17
- 2.1.4 采煤沉陷盆地及其移动变形特征参数17-19
- 2.2 采煤沉陷的主要影响因素19-25
- 2.2.1 采矿因素19-22
- 2.2.2 地质因素22-25
- 2.3 影响采煤沉陷预测值的主要参数25-31
- 3 采煤沉陷动态演化预测系统的设计31-46
- 3.1 系统需求分析31
- 3.2 系统主要功能31-32
- 3.3 系统窗体结构32-35
- 3.4 主要窗体和模块35-46
- 3.4.1 误差函数积分35-37
- 3.4.2 移动变形曲线37-40
- 3.4.3 坐标初始化40-42
- 3.4.4 沉陷盆地等值线42-46
- 4 采煤沉陷动态演化预测功能的实现46-67
- 4.1 近水平煤层开采地表主断面移动变形预测47-55
- 4.1.1 充分采动时主断面的移动和变形47-49
- 4.1.2 非充分采动时主断面的移动和变形49-55
- 4.2 中倾斜煤层开采地表主断面移动变形预测55-57
- 4.2.1 充分采动时主断面的移动和变形55-56
- 4.2.2 非充分采动时主断面的移动和变形56-57
- 4.3 采煤沉陷盆地主断面地表移动变形动态演化模拟57-58
- 4.4 采煤沉陷盆地预测58-60
- 4.4.1 沉陷盆地任意点移动变形预测58-59
- 4.4.2 沉陷盆地移动变形等值线绘制59-60
- 4.5 考虑时间因素的地表移动变形预测60-67
- 4.5.1 地表动态移动变形60-61
- 4.5.2 主要预测公式61-62
- 4.5.3 预测示例62-67
- 5 采煤沉陷动态演化预测系统的应用67-72
- 5.1 铜川王石凹井田地质概况67
- 5.2 291工作面地质与采矿条件67-68
- 5.3 开采引起地表移动变形的观测及预测68-72
- 6 结语72-74
- 6.1 主要结论72-73
- 6.2 主要创新73
- 6.3 研究展望73-74
- 致谢74-75
- 参考文献75-77
- 附录部分源程序代码77-85
- 攻读学位期间发表的论文85-93
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