地表变形计算及预计系统设计与实现

论文摘要

由于煤矿开采导致的矿区地面沉陷、塌陷和山体开裂等地质环境破坏及其诱发的地质灾害,已经成为影响煤矿生产与安全、矿区陆面变化与生态环境,制约煤矿区经济、社会可持续发展的重要因素。在采前对采煤沉陷进行准确预计,是限制开采、控制采煤沉陷的前提。为此,加强对开采沉陷规律的研究具有重要理论与现实意义。论文的主要工作及结论如下:地表沉陷预计系统将开采沉陷预测理论与地理信息系统相集成,用于研究和预测煤矿开采导致的矿区地面沉陷,是确保煤矿开采、安全生产的重要技术手段之一。本文基于现有系统现状分析,以数字矿山专业GIS平台lrgis3.0为基础,以多种变形预测模型为手段,研建了一个基于概率积分法、负指数函数法和威布尔分布法的地表变形计算与预计原型系统。该系统具有较为广泛的适应性,能够应用于不同地质构造环境。系统在枣庄矿业集团某矿区的应用,准确地预计了该矿区域岩层与地表及地表建筑物沉陷规律。研究结果为矿区的生产设计提供重要的参考依据。研究与实践结果表明,该系统在生产实际过程中应用良好,适合于我国各类矿山的实际情况,有广阔的应用前景。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 地表沉陷预计理论的研究与发展
• 1.2.1 地表沉陷预计理论研究的意义
• 1.2.2 国内外地表沉陷预计理论
• 1.3 目前地表沉陷预计系统软件
• 1.3.1 地表沉陷预计系统软件
• 1.3.2 沉陷预计系统软件的特点
• 1.4 研究方法和技术路线
• 1.4.1 研究思路
• 1.4.2 研究方法
• 1.5 本章小结
• 第二章 沉陷预计理论
• 2.1 概率积分法
• 2.1.1 基本假设
• 2.1.2 概率积分法的基本原理
• 2.2 典型曲线法
• 2.2.1 下沉典型曲线原理
• 2.2.2 倾斜和曲率典型曲线原理
• 2.2.3 水平移动和水平变形典型曲线原理
• 2.3 威布尔分布法
• 2.3.1 基本假设
• 2.3.2 预计公式
• 2.4 本章小结
• 第三章 地表沉陷预计系统的总体设计与实现
• 3.1 系统结构设计
• 3.1.1 系统设计目标
• 3.1.2 系统的总体结构设计
• 3.1.3 数据流程
• 3.2 系统功能模块设计
• 3.2.1 地表观测数据处理模块
• 3.2.2 开采沉陷预计模块
• 3.2.3 曲线、等值线绘制模块
• 3.2.4 三维可视化模块
• 3.2.5 设计原则
• 3.3 功能实现程序
• 3.3.1 预计坐标系及预计函数的设计
• 3.3.2 预计参数的设计
• 3.3.3 三维结构体的设计
• 3.4 本章小结
• 第四章 沉陷预计系统应用
• 4.1 蒋庄矿概况
• 4.1.1 井田位置
• 4.1.2 地层结构特点
• 4.1.3 煤层
• 4.1.4 地质构造
• 4.2 开采方法与顶底板条件
• 4.2.1 开采方法
• 4.2.2 可采煤层顶底板条件
• 4.3 观测数据处理及预计计算
• 4.3.1 观测数据说明
• 4.3.2 地表移动与变形量计算
• 4.4 结果分析
• 4.4.1 系统程序实现
• 4.4.2 下沉机理分析
• 4.5 本章小结
• 第五章 结论与展望
• 5.1 论文的主要研究成果
• 5.2 论文展望
• 参考文献
• 致谢
• 攻读学位期间主要的研究成果及参加项目