地表移动参数规律-研究——以五沟煤矿1013首采工作面为例

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1、安徽理工大学硕士学位论文目前难以采用理论方法准确地预测，必须借助实测资料综合分析，采用数理统计方法寻求地表移动参数与地质采矿条件之间的关系，以便找出不同地质采矿条件下参数变化规律，为矿区生产和建设服务。因此本文研究的意义如下：1．为矿区建筑物下开采提供较准确的地表移动预测方法和参数，指导矿区建筑物下压煤开采。2．为矿区合理留设各类保安煤柱提供依据，减少不必要的压煤损失和工农纠纷，缓和工农矛盾。3．为采区及工作面的合理布局，保证生产正常接续提供基础数据。特别是近年来，由于矿区建设的发展，建筑物下压煤问题日益突出，要想避开村庄布置工作面十

2、分困难。在新村址难选的条件下，合理布置工作面，保证矿井生产，暂缓村庄搬迁十分重要。1．2国内外研究历史、现状1．2．1国外研究历史与现状地下开采引起的岩层及地表移动是一复杂的时空过程，由于岩体介质的复杂性，开采方法的多样性，复杂岩体及地表移动预测尚难以采用理论方法解决，即使建立的理论，也需要实测数据确定参数。为此，世界各国均在不同矿区建立了大量的地表移动观测站，取得了大量的实测数据，以根据矿区实测结果建立不同的预测方法和预测参数体系，指导本矿区的开采实践。由此对开采沉陷学的研究也日益变得重要。开采沉陷对人类的生产、生活影响较突出的和较

3、早被人们认识的应该算是地表移动和地下水的流失。地表移动可能导致财产损失、人员伤亡和一些不可预期的灾害，例如高速公路、铁路的断裂、倾斜、扭曲变形，隧道的塌陷以及山体滑坡或导致水库水体的渗漏流失，河流的决堤。十九世纪以前人类的开采活动规模较小，完全没有必要考虑开采建筑物、铁路和水体下的矿藏，因而不存在或很少有开采沉陷问题。十九世纪末至今，随着能源需求量的增加，矿区开采范围逐步扩大，“三下”采矿问题被提到采矿的议事日程，如何最大限度地开采地下矿藏，同时又能有效地保护目标，成为人们日益关注的课题。到20世纪60年代形成了独立的学科。其发展大致

4、有两个阶段：第一阶段为19世纪末到第二次世界大战期间为初始阶段。采矿业刚刚涉及到“三下”开采问题，人们依据实测资料提出地表下沉的经验公式。第l章绪论1947年，前苏联学者阿维尔辛应用塑性理论和经验方法提出了下沉剖面方程呈指数函数形式，并提出了水平移动与地面倾斜成正比的著名观点，这一观点己被许多资料证实。1950年以后，波兰学者克诺特(Knothe)提出了几何理论，布德雷克解决了克诺特(Knothe)提出下沉盆地中的水平移动和水平变形问题，这一理论现被称为布德雷克和克诺特理论【3】，其高斯型的影响曲线对近水平煤层的下沉描述十分成功。另一

5、波兰学者李特维尼申(Litwiniszyn)在1954年对岩层移动计算进行了深入研究[41。他把开采沉陷过程视为一个随机过程，提出了开采沉陷的随机介质理论。20世纪60年代初，英国学者贝里(Berry)和Wales根据弹性理论讨论了均质岩层平面和横观各向同性平面以及三维条件下的地表移动表达式。在此期间英国大量研究和发展了应用典型曲线计算地表移动变形的方法。美国学者萨拉蒙(Salamaon)(1960)对地表移动也有一些研究，他几乎与Berry同时期研究弹性理论求解地表移动。第二阶段为第二次世界大战到现在为迅速发展阶段。随着计算机技术的

6、发展解决了很多复杂繁重的计算问题，使理论和实践结合有了衔接的契机，人们将经典理论的算法编成计算机程序，使得过去难于计算的问题成为可能。有限元、边界元、离散元等三种数值方法均在开采沉陷中得到广泛的应用，开采沉陷计算正在向着自动化、智能化、可视化的方向发展，计算结果能以各种图形方式给出、直观可视。1．2．2我国研究历史与现状我国是在解放后才开始涉足这个领域的。峰峰矿区从五十年代末、六十年代初设立地表移动观测站，共计建立了四十余个各种不同类型的观测站，1981年底峰峰矿务局与中国矿业大学合作对观测资料进行了全面分析，建立了各种角量参数与地质

7、采矿条件之关系，形成了参数预测体系，并提出了采动过程中地表任意点、任意时刻下沉速度和下沉预测方法。这些参数和地表移动预测方法的建立，为指导我国其它矿区的“三下”采煤中发挥了巨大的作用。1991年，原东煤矿区生产部地测处组织完成了《东煤矿区地表与岩层移动观测资料综合分析报告》，共分析了365个不同类型的观测站(线)，根据上覆岩性的不同，将观测资料分为三类，获得了不同地质采矿条件下，地表移动预测参数和预测方法，建立了各种参数与地质采矿条件之关系。另外，枣庄矿区、开滦矿区、平顶山矿区、淮北矿区、徐州矿区、淮南矿区、阳泉矿区、皖北矿区等相继在

8、实测资料分析的基础上，建安徽理工大学硕士学位论文立了相应的预测方法和预测参数体系，这些在指导矿区“三下’’采煤中发挥了巨大的作用，其经济和社会效益是巨大的【5】【61。由于地质采矿条件的复杂性，地表移动变形规律受地质采矿