【正文】 nalyzed, so as to find out the geological environment of mining factors effect on the ground surface movement law, indepth 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 important sense, the area of under three mining has a certain theoretical value and guiding significance. Key words： ground movement Laws。本文通過概率積分法對(duì)大量實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理分析，從而找出本地質(zhì)環(huán)境采煤因素對(duì)地表移動(dòng)的影響規(guī)律 ，深入研究王莊礦 6206 礦區(qū)地表沉陷變形規(guī)律，準(zhǔn)確預(yù)測(cè)和控制該礦區(qū)工作面地表沉陷，為“三下”采煤提供可靠安全的參考數(shù)據(jù)。王莊礦 6206 礦區(qū)地表有重要建筑物，屬于“三下”采煤課題。為了保護(hù)地表重要建筑物，使它們不受或少受采空區(qū)造成的有害影響，必須研究地下開采引起的地表移動(dòng)規(guī)律。 各專業(yè)完整優(yōu)秀畢業(yè)論文設(shè)計(jì)圖紙 本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 題目 王莊礦 6206工作面地表移動(dòng) 觀測(cè)數(shù)據(jù)處理和分析 院（系部） 專業(yè)名稱 年級(jí)班級(jí) 學(xué)生姓名 指導(dǎo)教師 2021 年 6 月 7 日 河南理工大學(xué)本科畢業(yè)論文 I 摘要 地下資源的開采，一方面給人們提供了豐富的礦產(chǎn)資源，另一方面也帶來了一系列的環(huán)境和生態(tài)問題。因?yàn)榈叵碌拿翰沙龊?，?huì)在地表形成一 個(gè)比采空區(qū)大得多的下沉盆地，這樣的下沉盆地會(huì)對(duì)地表上的建筑物、鐵路以及水體造成很大的損害。在對(duì)觀測(cè)數(shù)據(jù)的處理分析中，我們可以獲取該地區(qū)可能會(huì)發(fā)生的災(zāi)害或破壞，為地表的人、物安全提供災(zāi)害預(yù)報(bào)。在保證安全高效生產(chǎn)的同時(shí)，又要有效地保護(hù)好地面建筑物，實(shí)現(xiàn)礦區(qū)可持續(xù)發(fā)展。本論文的研究成果對(duì)本礦區(qū)具有重要意義，對(duì)本礦區(qū)的“三下”采煤具有一定的理論價(jià)值和指導(dǎo)意義。 predicting parameters。在此過程中，使巖層和地表產(chǎn)生連續(xù)的移動(dòng)、變形和非連續(xù)的破壞，這種現(xiàn)象稱為“開采沉陷” [1] 。為了極大限度的保護(hù)地標(biāo)建筑物，使之少受到或不受到地下礦區(qū)開采的影響，對(duì)所得的各項(xiàng)地表移動(dòng)參數(shù)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和處理，更好的指導(dǎo)和服務(wù)煤礦“三下”開采。地表移動(dòng)的過程非常的復(fù)雜，只有不斷地實(shí)地測(cè)量，獲取大量實(shí)測(cè)資料，然后將這些資料所得數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和處理，幫助井下安全高效的進(jìn)行煤炭開采作業(yè)。 王莊礦位于山西省長(zhǎng)治市以北約 30km，地處潞安礦區(qū)的中部東緣，處于文王山南斷層與二崗山北斷層之間。王莊礦總體為一走向?yàn)楸蔽鞣较?，傾向?yàn)槟衔鞣较虻膯涡睒?gòu)造，地層傾角為 2176。該礦 大部分為第四系地層所覆蓋，僅在井田的西北部有少量的基露巖，南厚北薄，巖性屬于硬巖層。如何最大限度地合理開采將“三下”壓煤尤其是建筑物下壓煤開采出來，確保礦區(qū)生產(chǎn)水準(zhǔn) ，同時(shí)控制地面的沉陷與變形，保護(hù)地面建（構(gòu)）筑物不受破壞， 是該礦可持續(xù)發(fā)展的關(guān)鍵問題。進(jìn)行系統(tǒng)的地表移動(dòng)觀測(cè)，通過實(shí)際觀測(cè) 并進(jìn)行計(jì)算分析，求得地表移動(dòng)觀測(cè)及地表移動(dòng)的規(guī)律，為保護(hù)煤柱和“三下”開采提供的科學(xué)數(shù)據(jù)。隨著開采深度的增加，所留設(shè)的建（構(gòu)）筑物保護(hù)煤柱的范圍也會(huì)越來越大。因此，對(duì)于解放建筑物下壓煤，同時(shí)保證地表建筑物、構(gòu)筑物盡量少受到開采破壞的影響，開采沉陷預(yù)計(jì)就顯的尤為重要 [1]。從而控制好巖層及地表沉陷，保護(hù)井上下建筑物、構(gòu)筑物，以及水體免受因?yàn)殚_采二造成的有害影響。 本論文的研究對(duì)于促進(jìn)“三下”采煤技術(shù)的應(yīng)用和發(fā)展，提高 6206 工作面地下煤炭資源采出率，保護(hù)地表建筑物和生態(tài)環(huán)境，實(shí)現(xiàn)該礦可持續(xù)發(fā)展等，具有重要的理論價(jià)值和實(shí)際意義。將論文內(nèi)容定制如下： （ 1）對(duì)通過全面觀測(cè)、連接測(cè)量、日常測(cè)量等階段的觀測(cè)工作而獲得的原始基礎(chǔ)資料進(jìn)行分析，確認(rèn)這些數(shù)據(jù)中是否存在粗差，控制點(diǎn)有沒有發(fā)生變化等。 （ 2）研究分析地表移動(dòng)變形參數(shù)的求取方法，求取地表移動(dòng)變形預(yù)計(jì) 參數(shù)和角量參數(shù)，并分析研究所求取的地表移動(dòng)變形參數(shù)與地質(zhì)采礦因素之間的關(guān)系，把握礦區(qū)地表與巖層移動(dòng)規(guī)律。 （ 2） 運(yùn)用地表移動(dòng)預(yù)計(jì)求取的地表移動(dòng)角量參數(shù)，分析所求取得地表移動(dòng)參數(shù)與各地質(zhì)采礦因素之間的關(guān)系。所以，可以認(rèn)為地表沉陷是一種準(zhǔn)自然災(zāi)害，我國(guó)作為一個(gè)發(fā)展中國(guó)家，在開發(fā)礦業(yè)的同時(shí)，必須對(duì)環(huán)境保護(hù)有全面的、周密的考慮。 河南理工大學(xué)本科畢業(yè)論文 3 地表沉陷對(duì)建（構(gòu)）筑物的危害 在地下開采影響下，建筑物的變形與破壞，是由于地表移動(dòng)與變形作用于建筑物的基礎(chǔ)，導(dǎo)致建筑物收到附加應(yīng)力的作用而產(chǎn)生的。 地層沉陷對(duì)建筑物的影響基本可以歸為四大類：下沉和水平移動(dòng)的影響；地表傾斜變形的影響；地表水平變形的影響；地表曲率變形的影響。導(dǎo)致土地淹沒、鹽漬化，土壤肥力下降。 （ 3） 使土壤結(jié)構(gòu)發(fā)生變化。 （ 4） 在淺部地區(qū)開采、巖溶區(qū)開采、急傾斜煤層露頭開采是，是地面出現(xiàn)塌陷坑、塌陷漏斗，導(dǎo)致土壤肥力和水分流失，影響農(nóng)作物的生長(zhǎng)和生產(chǎn)。在有表土覆蓋的地區(qū)，裂縫的深度一般為2m3m，最大不超過 10m；在無(wú)表土覆蓋的地區(qū)，裂縫深度可達(dá)幾十米。此地區(qū)潛水位較低，年降雨量偏小，開采沉陷后只有小部分沉陷區(qū)發(fā)生常年積水。 河南理工大學(xué)本科畢業(yè)論文 4 2 王 莊礦 6206 工作面概況 概況 王莊礦位于山西省長(zhǎng)治市以北約 30km，建成于 1966年 12 月 ,原設(shè)計(jì)能力為 90萬(wàn)噸 ,經(jīng)過多次改造擴(kuò)建，到 2021 年，該礦實(shí)際生產(chǎn)能力達(dá)到 710 萬(wàn)噸全礦現(xiàn)有職工 7000 余人實(shí)行礦隊(duì)兩級(jí)管理 ,擁有兩支能力達(dá) 600 萬(wàn)噸的高效綜采隊(duì) ,一支年單進(jìn)水平達(dá) 12021米的高效綜掘隊(duì) ,一支巖巷千米開拓隊(duì)和一座 全國(guó)十佳優(yōu)質(zhì)高效選煤廠 .屬質(zhì)量 ,環(huán)境 ,職工健康體系認(rèn)證企業(yè) ,全國(guó)首批 現(xiàn)代化礦井 ,高產(chǎn)高效礦井 ,部特級(jí)高效礦井 .一貫以高技術(shù) ,高效率 ,高效益而聞名全國(guó) ,生產(chǎn)技術(shù)先進(jìn) ,目前的主要采 煤手段 綜采放頂煤技術(shù) ,在全國(guó)際上處于領(lǐng)先水平 ,是全國(guó)平均水平的 10 倍。 圖 21 王莊礦地理位置 近年來 ,該礦先后榮獲 全國(guó)特級(jí)高產(chǎn)高效礦井。所生產(chǎn)的主導(dǎo)產(chǎn)品 14 級(jí)混煤和 11 級(jí)洗煤精塊雙雙榮獲 全國(guó)質(zhì)量信的過產(chǎn)品。 河南理工大學(xué)本科畢業(yè)論文 5 地質(zhì)采礦條件 王莊礦位于山西省長(zhǎng)治市以北約 30km，地處潞安礦區(qū)的中部東緣，處于文王山南斷層與二崗山北斷層之間。王莊礦總體為一走向?yàn)楸蔽鞣较?，傾向?yàn)槟衔鞣较虻膯涡睒?gòu)造，地層傾角為 2176。該礦大部分為第四系地層 所覆蓋，僅在井田的西北部有少量的基露巖，南厚北薄，巖性屬于硬巖層。該工作面成刀把形，近走向布置，走向長(zhǎng)約 1780m，傾向?qū)?140~248m。 6206 工作面開采 3煤層，該煤層位于山西組的中下部，為陸相湖泊型沉積，煤層厚度穩(wěn)定，約為 ~，煤層采深 302~330m，平均開采深度為 316m。夾矸多為炭質(zhì)泥巖或泥巖，結(jié)構(gòu)較為簡(jiǎn)單。工作面從整體上看，里部是一個(gè)傾向南的單斜構(gòu)造，煤層傾角大，一般在 5176。；從外部來看，總體為傾向西的單斜構(gòu)造，煤層傾角一般在 2176。；中間是有一個(gè)向斜和背斜組成，兩翼煤層傾角一般在 3176。工作面在形成過程中，共揭露六條斷層，分別為 F26 F26 F26F25 F25 F273。 6206 觀測(cè)站簡(jiǎn)介 6206 觀測(cè)站與 2021 年初開始建立，與 2021 年底巖移觀測(cè)系統(tǒng)建立完成。其中走向觀測(cè)線長(zhǎng) 1120m，布設(shè)有 47 個(gè)觀測(cè)點(diǎn)（ 44 個(gè)工作點(diǎn)和 3 個(gè)控制點(diǎn)），其中工作點(diǎn)編號(hào)為 90~137，測(cè)點(diǎn)間距 20 m（個(gè)別點(diǎn)受到地形或其他原因的影響，間距在 40~100m左右）；控制點(diǎn)編號(hào)為 G、 H、 I，測(cè)點(diǎn)間距為 45m。常規(guī)面傾向觀測(cè)線觀測(cè)線長(zhǎng) 965m，布設(shè)有 43 個(gè)觀測(cè)點(diǎn)（ 40 個(gè)工作點(diǎn)和 3 個(gè)控制點(diǎn)），其中工作點(diǎn)編號(hào)為 42~81，測(cè)點(diǎn)間距 20 m；控制點(diǎn)編號(hào)為 D、 E、 F，測(cè)點(diǎn)間距為 45m。 根據(jù)煤礦測(cè)量規(guī)程對(duì)地表觀測(cè)站的觀測(cè)要求，王莊礦地質(zhì)科于 2021 年 12 月開始第一次全面觀測(cè)。在歷時(shí) 30 個(gè)月的觀測(cè)中，共進(jìn)行了 11 次全面觀測(cè)和 24 次水準(zhǔn)觀測(cè)。然而總體來講，觀測(cè)站的觀測(cè)是按照相關(guān)規(guī)定和章程來實(shí)施的，加上煤層開采厚度大，地表的沉陷也變得較為劇烈，觀測(cè)誤差相對(duì)于觀測(cè)結(jié)果而言影響較小，觀測(cè)資料和數(shù)據(jù)能夠反映地表移動(dòng)變形的實(shí)際情況。 圖 22 6206 工作面地表移動(dòng)觀測(cè)站平面布置圖 河南理工大學(xué)本科畢業(yè)論文 7 3 數(shù)據(jù)處理模型及巖移角量參數(shù)計(jì)算 數(shù)據(jù)處理模型 下沉 地表點(diǎn)的沉降叫下沉，是地表移動(dòng)向量的垂直分量，用 w 表示，它反映了一個(gè)點(diǎn)不同時(shí)間在垂直方向上的變化量，用地表某一點(diǎn) n 的首次與 m 次觀測(cè)點(diǎn)的標(biāo)高差表示： 0n n nmw h h?? (31) 式中， nw —— 地表 n 點(diǎn)的下沉， mm； 0nh ， nmh —— 地表 n 點(diǎn)首次和 m次觀測(cè)時(shí)的高程， mm。用地表某一點(diǎn) n 的 m次于首次測(cè)得的從該點(diǎn)至控制點(diǎn)的水平距離差表示： 0n nm nu l l?? (32) 式中， nu —— 地表 n 點(diǎn)的水平移動(dòng)， mm； nml ， 0nl —— m次和首次觀測(cè)時(shí)地表 n 點(diǎn)到觀測(cè)線控制點(diǎn) R 間的水平距離， mm。它反映了地表移動(dòng)盆地沿某一方向的坡度，通常用 i 表示。 曲率 曲率是兩相鄰線段的傾斜差與兩線段中點(diǎn)間的水平距離的比值。計(jì)算式如下： 1 ()2n p n mm n pm n n piikll????????? (34) 式中， nmi? ， npi? —— 地表 mn 和 np 點(diǎn)間的平均斜率， mm/m； mnl? ， npl? 地表 mn 和 np 點(diǎn)間的水平距離， m； mnpk?? —— 線段 mn 和線段 np 的平均曲率， mm/m2 。水平變形是表示單位長(zhǎng)度線段的拉伸或壓縮，計(jì)算形式為： n m n mmnm n m nu u ull? ?? ?????? (35) 式中， mu ， nu —— 地標(biāo)點(diǎn) m， n 的水平移動(dòng)， mm； mnl? —— 地表點(diǎn) m， n 的水平距離， m； mn?? —— 地表點(diǎn) m， n 的水平變形， mm/m。而對(duì)于地表移動(dòng)角量參數(shù)，可根據(jù)實(shí)測(cè)資料求取地表移動(dòng)的角量參數(shù)（由于測(cè)量數(shù)據(jù)相對(duì)不全，因此對(duì)于角度值的求取造成不利的影響，因此只能根據(jù)所有的文獻(xiàn)資料求取大概的角度值，跟實(shí)際的角值有稍微的差異，但不 會(huì)影響整個(gè)巖移規(guī)律的研究）。工作面正上方出現(xiàn)了明顯的下沉盆地，地表的沉降變形異常劇烈，尤其在工作面兩側(cè)平行于工作面走向方向拉伸變形明顯；在下沉盆地中，壓縮變形明顯。 靜態(tài)移動(dòng)盆地角量參數(shù)求取 王莊礦松散層較厚，約為 ，參照規(guī)程和類似條件礦區(qū)的實(shí)測(cè)參數(shù)取松散層移動(dòng)角 φ=50o。 在傾向刀把面觀測(cè)線上，根據(jù)全面觀測(cè)的下沉值記錄可知傾向刀把面觀測(cè)線下沉值等于 10mm 的點(diǎn)出現(xiàn)在 67 之間、 3233 之間?？紤]到不充分采動(dòng)、地面窯洞抗變