本文選題：開采沉陷　切入點：動態(tài)預計　出處：《安徽理工大學》2017年碩士論文

【摘要】：開采沉陷是一個隨時間、空間變化的復雜過程,為進一步探究開采沉陷的機理,減小開采沉陷對環(huán)境的影響,需對由地下開采引起的地表移動變形動態(tài)過程進行研究。本文中選取了兩淮礦區(qū)三個工作面,以工作面地表移動變形觀測站實測數(shù)據(jù)為基礎,分析開采沉陷地表下沉的動態(tài)規(guī)律。根據(jù)地表下沉的速度特點將其分為四個階段:采前穩(wěn)定期、加速下沉期、減速下沉期和采后穩(wěn)定期,各階段特征和占總下沉時間的比例根據(jù)工作面地質(zhì)采礦條件和地表點位與工作面相對位置不同而改變。推導并分析了目前在開采沉陷動態(tài)預計中應用最為廣泛的Knothe時間函數(shù),利用實測數(shù)據(jù)求取Knothe時間函數(shù)所需參數(shù),反演地表動態(tài)下沉過程并與實測值進行比較,結果表明:Knothe時間函數(shù)在描述地表下沉速度方面有一定缺陷,利用其預計地表動態(tài)下沉過程往往會造成較大的誤差。鑒于Knothe時間函數(shù)的不足,本文在Knothe時間函數(shù)的基礎上添加了一個新的參數(shù)τ,其意義為地表點位下沉速度峰值出現(xiàn)的時刻,以τ為間斷點利用分段函數(shù)建立改進的Knothe時間函數(shù)模型,改進的Knothe時間函數(shù)能夠克服原始Knothe時間函數(shù)在描述地表下沉速度方面的不足,以更高的精度預計或反演地表下沉的動態(tài)過程。分析了改進Knothe時間函數(shù)中各參數(shù)的作用,該函數(shù)模型通過地表最終下沉量W0控制函數(shù)的上下邊界;時間因素影響系數(shù)C和最大下沉速度出現(xiàn)時刻τ共同影響函數(shù)曲線的形態(tài)。探討了各參數(shù)的求取方法,其中地表最終下沉量W0可利用概率積分法模型或D-Insar方法獲取;時間因素影響系數(shù)C可通過觀測站實測數(shù)據(jù)擬合解算或根據(jù)工作面地質(zhì)采礦條件計算其取值范圍;最大下沉速度出現(xiàn)時間τ根據(jù)礦區(qū)最大下沉速度滯后角公式求取也可通過對實測數(shù)據(jù)進行回歸分析而得。根據(jù)實驗工作面地表移動觀測站實測數(shù)據(jù)解算改進Knothe時間函數(shù)所需參數(shù),根據(jù)求參結果建立工作面地表下沉動態(tài)預計模型,將預計值與實測值對比,分析改進Knothe時間函數(shù)精度,結果表明改進的Knothe時間函數(shù)能夠以較高的精度模擬開采沉陷地表下沉的動態(tài)過程,模擬結果符合地表下沉動態(tài)規(guī)律。最后以地表積水范圍和建筑物損壞等級預計為例探究了改進Knothe時間函數(shù)的應用。
[Abstract]:Mining subsidence is a complex process with time and space variation. In order to further explore the mechanism of mining subsidence and reduce the impact of mining subsidence on the environment, the dynamic process of surface movement and deformation caused by underground mining should be studied.In this paper, three working faces in Lianghuai mining area are selected, and based on the measured data of ground surface movement and deformation observation station, the dynamic law of surface subsidence in mining subsidence is analyzed.According to the velocity characteristics of surface subsidence, it is divided into four stages: pre-mining stable period, accelerated subsidence period, deceleration subsidence period and postharvest stable period,The characteristics of each stage and the proportion of the total subsidence time vary according to the geological and mining conditions of the working face and the relative position of the surface point and the working face.The Knothe time function, which is widely used in the prediction of mining subsidence dynamic, is derived and analyzed. The parameters of Knothe time function are obtained from the measured data, and the dynamic subsidence process of the ground surface is retrieved and compared with the measured data.The results show that the time function of: Knothe has some defects in describing the subsidence velocity of the earth's surface, and using it to predict the dynamic subsidence process of the earth's surface often results in large errors.In view of the shortage of Knothe time function, a new parameter 蟿 is added to the Knothe time function, which means the time when the peak value of subsidence velocity of surface point occurs.The improved Knothe time function model is established by using the piecewise function with 蟿 as the discontinuity point. The improved Knothe time function can overcome the shortcoming of the original Knothe time function in describing the subsidence velocity of the earth's surface.The dynamic process of predicting or retrieving ground subsidence with higher accuracy.The function of the parameters in the improved Knothe time function is analyzed. The function model controls the upper and lower boundaries of the function by controlling the final subsidence of the surface W _ 0, and the influence coefficient C of time factor C and the time of maximum subsidence velocity 蟿 jointly affect the shape of the function curve.The methods of obtaining the parameters are discussed, in which the final subsidence W0 can be obtained by using the probabilistic integration model or D-Insar method.The influence coefficient C of time factor can be calculated by fitting the measured data of observation station or calculating the range of values according to the geological and mining conditions of the working face.The occurrence time 蟿 of maximum subsidence velocity can also be obtained by regression analysis of measured data according to the formula of lag angle of maximum subsidence velocity in mining area.According to the measured data of the ground movement observation station of the experimental working face, the parameters needed to improve the Knothe time function are calculated, and the dynamic prediction model of the surface subsidence of the working face is established according to the result of the calculation of the parameters. The accuracy of the improved Knothe time function is analyzed by comparing the predicted value with the measured value.The results show that the improved Knothe time function can simulate the dynamic process of mining subsidence with high precision, and the simulation results accord with the dynamic law of surface subsidence.Finally, the application of the improved Knothe time function is explored by taking the scope of surface water and the prediction of building damage grade as examples.
【學位授予單位】：安徽理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2017
【分類號】：TD327

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本文編號：1722442