王庄矿6206工作面地表移动观测数据的处理和分析学士学位论文.doc
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1、各专业完整优秀毕业论文设计图纸 本 科 毕 业 设 计 题目 王庄矿6206工作面地表移动 观测数据处理和分析 院(系部)专业名称 年级班级 学生姓名 指导教师 2012年6月7日 河南理工大学本科毕业论文摘要地下资源的开采,一方面给人们提供了丰富的矿产资源,另一方面也带来了一系列的环境和生态问题。因为地下的煤采出后,会在地表形成一个比采空区大得多的下沉盆地,这样的下沉盆地会对地表上的建筑物、铁路以及水体造成很大的损害。为了保护地表重要建筑物,使它们不受或少受采空区造成的有害影响,必须研究地下开采引起的地表移动规律。在对观测数据的处理分析中,我们可以获取该地区可能会发生的灾害或破坏,为地表的人
2、、物安全提供灾害预报。王庄矿6206矿区地表有重要建筑物,属于“三下”采煤课题。在保证安全高效生产的同时,又要有效地保护好地面建筑物,实现矿区可持续发展。本文通过概率积分法对大量实测数据进行处理分析,从而找出本地质环境采煤因素对地表移动的影响规律,深入研究王庄矿6206矿区地表沉陷变形规律,准确预测和控制该矿区工作面地表沉陷,为“三下”采煤提供可靠安全的参考数据。本论文的研究成果对本矿区具有重要意义,对本矿区的“三下”采煤具有一定的理论价值和指导意义。关键词:地表移动规律;预计参数;角量参数ABSTRACTThe exploitation of underground resources, h
3、and to provide people with rich mineral resources, on the other hand, it also brings a series of environmental and ecological problems. Because of the underground coal mining, will be formed at the surface of a much larger than the goaf subsidence basin, the subsidence basin on the surface of buildi
4、ngs, railways and water bodies caused great damage. In order to protect the surface of important buildings, so that they do not or less affected by mined out area caused by the harmful effects, we must study the law of surface movement caused by underground mining. In the processing of observation d
5、ata analysis, we can obtain the area may be occurring disasters or destruction, for surface, safety to provide disaster forecast. Wang Zhuang mine 6206mine surface are important building, which belongs to the under three mining project. To ensure the safety and high efficiency production at the same
6、 time, but also effectively protect the buildings on the ground, realize sustainable development of mining area. This article through the probability integral method of massive measured data are analyzed, so as to find out the geological environment of mining factors effect on the ground surface mov
7、ement law, in-depth study of Wang Zhuang mine 6206mine area surface subsidence deformation, accurate prediction and control of surface subsidence in the mining work face, as the under three to provide a reliable reference data of coal mining safety. The research results of the mining area has import
8、ant sense, the area of under three mining has a certain theoretical value and guiding significance.Key words:ground movement Laws; predicting parameters; angle parameteII 河南理工大学本科毕业论文目 录1绪论11.1选课的意义和背景11.2论文研究的目的和意义11.3论文研究内容与方法21.3.1研究内容21.3.2研究的方法21.4 地表沉陷的危害简述21.4.1地表沉陷对建(构)筑物的危害31.4.2地表沉陷对耕地的影响3
9、2 王庄矿6206工作面概况42.1概况42.2地质采矿条件52.3 6206工作面及观测站简介52.3.1 6206工作面简介52.3.2 6206观测站简介53 数据处理模型及岩移角量参数计算73.1数据处理模型73.2 6206工作面观测站地表移动角量参数83.2.1静态移动盆地角量参数求取83.2.2地表移动动态参数求取123.3最大下沉滞后角计算193.4 6206工作面角量参数综合计算汇总194地表移动和变形预计方法简述204.1开采沉陷预计方法204.2基于概率积分法求取预计参数214.3.1最大值求取模型214.3.2预计参数的求取模型234.3概率积分法优缺点简述245 62
10、06地表移动观测站地表变形预计参数计算255.1 6206走向主断面实测数据绘图与分析255.2 6206倾向刀把面实测数据绘图与分析265.3倾向常规面实测数据绘图与分析285.4 6206工作面实测资料对预计参数的分析306 结 论33致 谢35参考文献36381绪论1.1选课的意义和背景 地下有用矿物采出后,开采区周围岩土体的应力平衡状态遭到破坏,应力重新分布,达到新的平衡。在此过程中,使岩层和地表产生连续的移动、变形和非连续的破坏,这种现象称为“开采沉陷”。开采煤炭资源所造成的地表沉陷,不仅破坏矿区生态环境,而且对地表建筑物造成了严重的损害。为了极大限度的保护地标建筑物,使之少受到或不
11、受到地下矿区开采的影响,对所得的各项地表移动参数数据进行分析和处理,更好的指导和服务煤矿“三下”开采。每个地区的矿区的地质都有所不同,综合不同地质采煤因素影响,地表移动的过程和结果也各不相同。地表移动的过程非常的复杂,只有不断地实地测量,获取大量实测资料,然后将这些资料所得数据进行分析和处理,帮助井下安全高效的进行煤炭开采作业。在保证地面建筑物安全的前提下,最大限度的开采煤炭资源是开采沉陷学科目前面临的最主要问题。 王庄矿位于山西省长治市以北约30km,地处潞安矿区的中部东缘,处于文王山南断层与二岗山北断层之间。横跨市郊区和屯留县两区,其东邻石圪节煤矿,西与常村矿接壤,北邻漳村煤矿。王庄矿总体
12、为一走向为北西方向,倾向为南西方向的单斜构造,地层倾角为26,该矿大部分为第四系地层所覆盖,仅在井田的西北部有少量的基露岩,南厚北薄,岩性属于硬岩层。由于地面开采强度大,回采后将出现剧烈的沉陷变形和地表裂缝,甚至出现台阶状破换,对这些建(构)筑物将造成不同程度的损坏,可能危及正常安全使用。如何最大限度地合理开采将“三下”压煤尤其是建筑物下压煤开采出来,确保矿区生产水准 ,同时控制地面的沉陷与变形,保护地面建(构)筑物不受破坏,是该矿可持续发展的关键问题。 6206观测站于2007年初开始建立,与2007年底观测系统基本建立完成。进行系统的地表移动观测,通过实际观测并进行计算分析,求得地表移动观
13、测及地表移动的规律,为保护煤柱和“三下”开采提供的科学数据。1.2论文研究的目的和意义 煤矿开采深度的增加,如果按照浅部开采地表移动规律,在“三下”采煤时,根据地质采矿条件以岩层移动角为依据,来对受保护的建(构)筑物留设保护煤柱。随着开采深度的增加,所留设的建(构)筑物保护煤柱的范围也会越来越大。这样,建筑物下所压滞的煤炭量也会急剧增大。因此,对于解放建筑物下压煤,同时保证地表建筑物、构筑物尽量少受到开采破坏的影响,开采沉陷预计就显的尤为重要1。通过对本课题的研究,掌握矿区地表移动的数据,确实查清准备开采的6206工作面的地面倾斜、水平移动、曲率、水平变形、和下沉速率的参数,为压煤开采和留设煤
14、层提供重要依据和数据。从而控制好岩层及地表沉陷,保护井上下建筑物、构筑物,以及水体免受因为开采二造成的有害影响。从而确保安全生产和现代化建设矿山。本论文的研究对于促进“三下”采煤技术的应用和发展,提高6206工作面地下煤炭资源采出率,保护地表建筑物和生态环境,实现该矿可持续发展等,具有重要的理论价值和实际意义。1.3论文研究内容与方法1.3.1研究内容 为了更好地指导和帮助“三下”压煤条件下的煤炭资源采出率,保护矿区生态环境和地表建筑物,必须要深入的对矿区地表移动观测站数据进行分析和处理,研究地表移动变形参数变化的规律以及趋势,为生产实践提供理论基础。将论文内容定制如下: (1)对通过全面观测
15、、连接测量、日常测量等阶段的观测工作而获得的原始基础资料进行分析,确认这些数据中是否存在粗差,控制点有没有发生变化等。然后对这些处理后的数据进行整理分析,建立求取地表移动观测变形参数的一个数据库。 (2)研究分析地表移动变形参数的求取方法,求取地表移动变形预计参数和角量参数,并分析研究所求取的地表移动变形参数与地质采矿因素之间的关系,把握矿区地表与岩层移动规律。1.3.2研究的方法根据论文总体内容,准备采用理论分析、数据分析、现场调研及数值模拟相结合的研究方法对6206工作面的岩层与地表移动规律进行研究,主要研究方法如下:(1) 基于地表移动观测站实测资料,以开采沉陷学、数理统计学等理论为基础
16、对观测进行整理和分析,研究运用经验法求取地表移动预计参数。(2) 运用地表移动预计求取的地表移动角量参数,分析所求取得地表移动参数与各地质采矿因素之间的关系。1.4 地表沉陷的危害简述 地层沉陷往往会带来严重的后果,它可以危害到建筑物、水体、公路和铁路、井筒、山体和露天矿边坡,造成冲击地压和矿震,破坏自然环境。所以,可以认为地表沉陷是一种准自然灾害,我国作为一个发展中国家,在开发矿业的同时,必须对环境保护有全面的、周密的考虑。目前我国许多矿山都面临这发展损害了环境、环境有限制了发展的恶性循环,所以,再进行地表移动观测站数据分析和处理的前提下,有效地为矿区可持续发展做指导,最大限度的限制地表沉陷
17、的发生,从而达到保护环境,合理开采的目的。1.4.1地表沉陷对建(构)筑物的危害在地下开采影响下,建筑物的变形与破坏,是由于地表移动与变形作用于建筑物的基础,导致建筑物收到附加应力的作用而产生的。在不同的地表移动变形作用下,对建筑物将产生不同的影响。地层沉陷对建筑物的影响基本可以归为四大类:下沉和水平移动的影响;地表倾斜变形的影响;地表水平变形的影响;地表曲率变形的影响。1.4.2地表沉陷对耕地的影响开采沉陷对耕地的影响主要表现为1:(1) 是耕地标高降低、潜水位上升。导致土地淹没、盐渍化,土壤肥力下降。(2) 耕地坡度变化,导致水土流失。(3) 使土壤结构发生变化。研究表明,位于地表拉伸区的
18、土壤空隙度增加,位于压缩区的土壤空隙度减小,密实度增加。(4) 在浅部地区开采、岩溶区开采、急倾斜煤层露头开采是,是地面出现塌陷坑、塌陷漏斗,导致土壤肥力和水分流失,影响农作物的生长和生产。(5) 使采空区边缘附近出现裂缝。在有表土覆盖的地区,裂缝的深度一般为2m-3m,最大不超过10m;在无表土覆盖的地区,裂缝深度可达几十米。王庄矿位于山西省长治市郊区,采煤环境属于黄河以北平原矿区。此地区潜水位较低,年降雨量偏小,开采沉陷后只有小部分沉陷区发生常年积水。一般多为季节性积水。2 王庄矿6206工作面概况2.1概况王庄矿位于山西省长治市以北约30km,建成于1966年12月,原设计能力为90万吨
19、,经过多次改造扩建,到2005年,该矿实际生产能力达到710万吨全矿现有职工7000余人实行矿队两级管理,拥有两支能力达600万吨的高效综采队,一支年单进水平达12000米的高效综掘队,一支岩巷千米开拓队和一座全国十佳优质高效选煤厂.属质量,环境,职工健康体系认证企业,全国首批现代化矿井,高产高效矿井,部特级高效矿井.一贯以高技术,高效率,高效益而闻名全国,生产技术先进,目前的主要采煤手段-综采放顶煤技术,在全国际上处于领先水平,是全国平均水平的10倍。在全国行业中名列前茅。图2-1 王庄矿地理位置近年来,该矿先后荣获全国特级高产高效矿井。全国十佳煤矿,全国模范职工之家,全国安康杯竞赛优胜企业
20、,中国能源化学工会功勋矿井,全国煤炭工业科技创新矿井,全国煤炭综合利用与多种经营先进企业,中国煤炭知名出口企业,全国质量服务消费者满意企业,全国诚信示范企业等10多项国家级荣誉,荣获山西省模范集体,山西省文明单位,山西省集体一等功等20多项省级荣誉。所生产的主导产品14级混煤和11级洗煤精块双双荣获全国质量信的过产品。产品远销湖南,湖北,福建,上海,等十多个省市,并出口到十多个国家个地区,受到国内外用户的高度赞誉,在国内塑造起了较高的政治荣誉,品牌荣誉,管理荣誉,企业的社会知名度显著提高。 2.2地质采矿条件王庄矿位于山西省长治市以北约30km,地处潞安矿区的中部东缘,处于文王山南断层与二岗山
21、北断层之间。横跨市郊区和屯留县两区,其东邻石圪节煤矿,西与常村矿接壤,北邻漳村煤矿。王庄矿总体为一走向为北西方向,倾向为南西方向的单斜构造,地层倾角为26,该矿大部分为第四系地层所覆盖,仅在井田的西北部有少量的基露岩,南厚北薄,岩性属于硬岩层。2.3 6206工作面及观测站简介2.3.1 6206工作面简介6206工作面位于62采区西部,东面为6204工作面,西为王庄矿西部边界,北邻62采区下山皮带和轨道巷煤柱,南邻刘家畛大断层煤柱,四周均为开采。该工作面成刀把形,近走向布置,走向长约1780m,倾向宽140248m。该工作面从南向北仰斜推进,与2008年5月下旬开始回采,至2009年11月回
22、采完毕,推进速度37m/d左右,最大推进速度达到9m/d。6206工作面开采3#煤层,该煤层位于山西组的中下部,为陆相湖泊型沉积,煤层厚度稳定,约为6.26.8m,煤层采深302330m,平均开采深度为316m。全煤含夹石5层,上部含矸2层,下部含矸3层,累计厚度达到0.40m。夹矸多为炭质泥岩或泥岩,结构较为简单。直接顶厚度1.13.3m,平均厚度7.1m,主要为黑色泥岩,含植物化石,局部地段为砂质泥岩;老顶厚度2.05.8m ,平均厚度3.9m,为灰色、细粒砂岩,主要成分为石英、长石,钙质胶结,含云母片;直接底厚度为1.54.8m,平均厚度3.15m,为黑色泥岩,质均质密,含植物化石,局部
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