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开采沉陷预计系统

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开采沉陷数据处理系统探析

开采沉陷数据处理系统探析

开采沉陷数据处理系统探析1 概述矿区开采沉陷变形监测技术主要是建立地表移动观测站，对各监测点进行定期、重复观测，以确定各监测点在不同时期内空间位置的变化；对实测数据进行处理分析，了解并掌握地表移动变形规律，因此高效的数据处理就显得尤为重要。

其主要内容有：（1）对观测数据进行外业质量检核、预处理、平差计算，并将相邻测点距离改到观测线方向，确定各测点的高程等；（2）经过观测数据整理后，计算各测点间的移动和变形量，并绘制变形曲线图；（3）分析点位移动、变形的变化规律及最终变形值；（4）根据沉陷稳定后变形值计算概率积分法预计参数，分析开采引起地表移动规律。

这种野外观测数据具有周期性、数量大等特点，传统数据处理方法有明显弊端，而本文编制的集观测数据平差计算、变形分析与曲线绘制以及概率积分法参数预计等多功能的一体化开采沉陷数据处理软件将有效地提高工作效率和计算精确度。

2 系统分析及系统关键技术2.1 系统分析为了满足矿山变形监测数据处理及地表移动规律分析的需求，开采沉陷数据处理系统的主要功能有：（1）计算移动变形。

对观测数据进行平差，计算变形信息，主要包括下沉值、下沉速度、水平移动、水平变形、倾斜、曲率等变形值；（2）绘制移动变形曲线图。

该模块将实现整体测点和单个测点在不同时期内下沉、水平移动、倾斜及曲率等变形信息的自动绘制与输出；（3）估算概率积分法预计参数。

根据稳定后变形信息对概率积分法预计所需的参数进行估计，该模块采用最小二乘法和抗差估计法来实现对概率积分法所需参数的求解。

2.2 系统关键技术开采沉陷数据处理软件主要采用的技术有ActiveX技术、AutoCAD和Excel二次开发技术。

系统的实现主要采用对AutoCAD和Excel进行控制和操作，主要步骤为：先在工程中添加引用AutoCAD对象库，进而利用AutoCAD 中图形实体对象、样式设置对象、图形显示对象等对AutoCAD进行程序控制。

3 系统设计与实现3.1 系统结构设计该系统采用面向对象与结构化设计相结合的方法对系统结构进行设计。

开采沉陷预计方法研究

开采沉陷预计方法研究

摘要针对矿区开采造成的沉陷及其诱发的自然地质灾害，沉陷监测工作显得尤为重要，从监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、物安全提供灾害预报。

本文分析了目前常用的开采沉陷预计方法、不同预计方法的优缺点和适用情况。

在此基础上，选择目前使用较为广泛的基于概率积分法原理的预计方法，开展一个矿井的沉陷预计工作，根据预计结果分析这样的沉陷将给地表建筑物和构筑物造成的破坏，破坏是否会带来矿区人民生命和财产的危害。

最后对使用概率积分法进行的开采沉陷预计产生误差的原因进行了分析，并提出相应的处理措施，对提高开采沉陷预计的精度有一定的借鉴意义。

关键字：矿区开采沉陷预计ABSTRACTAccording to the subsidence caused by mining induced geological disasters and natural, subsidence monitoring work appears especially important, from monitoring data processing analysis, we can obtain the region may happen for the disaster or destroy, the person, content security surface provide disaster prediction. This paper analyzed the common subsidence prediction method, the advantages and disadvantages of different methods and apply is expected. On this basis, choose a wide range of currently using the principle based on probability integral method of the expected method, the subsidence is expected to begin a mine mining job, get the first panel on the surface subsidence curve, coal and coal seam of isoline map of surface subsidence, according to analysis of the results of such subsidence will give surface buildings and structures, whether the damage caused by mining damage will bring the people's lives and property damage. Finally an error of subsidence prediction, this paper analyses the reasons and puts forward the corresponding measures to improve subsidence prediction accuracy is a certain significance.Keyword：Mining Area Mined Subsidence prediction目录1 引言 (1)1.1 选题的意义和实用价值 (1)1.2 国内外开采沉陷学的发展历史及取得的成就 (1)1.2.1 国外的研究现状 (1)1.2.2 国内研究现状 (2)1.3 现代的开采沉陷预计体系介绍 (9)1.3.1 现代开采沉陷预测方法简介 (9)1.3.2 概率积分法 (9)1.3.3 典型曲线法 (10)1.3.4 剖面函数法 (10)1.3.5 数值计算法 (11)1.3.6 相似材料模拟方法 (12)1.3.7 人工神经网络预测法 (12)1.3.8 灰色系统理论法 (12)1.3.9 时序预计法 (13)2 基于概率积分法的开采沉陷预计 (14)2.1 概率积分法的原理简介 (14)2.1.1 走向主断面上充分采动、半无限开采时预计公式 (14)2.1.2 非充分采动时预计公式 (15)2.1.3 充分采动时，地表移动变形最大值计算公式 (15)2.2 利用概率积分法对一个煤矿开采沉陷进行预测 (16)2.2.1 矿井开拓概况 (16)2.2.2 地表移动变形预测基本参数选取 (16)2.2.3 地表移动变形预计 (17)3 对于提高概率积分法预计精度的方法探究 (20)3.1 现行概率积分法基本参数的确定 (20)3.1.1 下沉系数 (20)3.1.2 主要影响半径r (20)3.1.3 水平移动系数b (20)3.1.4 开采影响传播角θ (20)3.2 存在的缺陷 (21)3.3 数学回归分析的对象 (21)3.3.1 回归分析的对象 (21)3.3.2 回归分析的样本 (22)3.3.3 各参数影响因素的选取原则 (22)3.4 回归分析的步骤 (22)3.4.1 影响因素选取 (22)3.4.2 筛选完全样本 (22)3.4.3 散点图分析 (22)3.4.4 选择合适的回归模型 (23)3.4.5 回归分析(优中取优) (23)3.4.6 确定回归模型并进行误差验证 (23)3.5 概率积分参数的回归分析 (23)3.5.1 最大下沉值W (23)cm3.5.2 最大水平移动值U (24)cm3.5.3 影响半径r (24)3.5.4 开采影响传播角θ (24)3.6 误差分析 (25)3.7 改进预计方法 (25)4 地表沉陷对地表的影响及对地下水的破坏分析 (26)4.1 对建筑物的影响 (26)4.2 对土地、农田、植被及道路的影响 (26)4.3 对地下水的影响 (26)5 结论 (27)6 致谢 (28)参考文献 (29)1 引言1.1 选题的意义和实用价值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。

开采沉陷的预计方法及发展

开采沉陷的预计方法及发展
假如有一个波它的动量确定?p0则它的位置是完全不确定的?x如果粒子局域化?x0那么各粒子对应的是一切可能的波长或动量?p位置坐标和动量的这种不确定性是因为微观粒子具有波粒二象性因此描述微观粒子的位置不能用轨迹只能用波函数反映它在空间某点出现的几率描述微观粒子运动时不能用因果论不能建立运动学方程而只能建立相应状态下的薛定谔方程解出反映微观粒子在空间分布计是矿山开采沉陷的核心内容之一 ，它对开采沉 陷的 理论研究和生产实践都有重要意义。由于采 矿引起 的地面沉 陷损坏地 面建筑物 、 公路 、 铁路 等 ， 不但给人 民的生活带来威胁 ， 而且破坏环境 。 开采沉陷的预计 ， 对建筑物和生态环境的保 护有 重要意 义。因此 ， 有必 要对开采 沉陷预计方法进行探讨 ， 以指导矿山的开采 。 开采沉陷预计方 法很多 ， 按建立预计方法的途径可分可分 为三类 ： 于实测资料 的经验 基 方法 、 影响函数法和理论模拟法 】 。 ２开 采 沉 陷 预 测 方 法简 介 ． 基于实测 资料的经验方法是通过对大量 的已知开采沉 陷实测 资料 进行数据处理 ，确定开采沉陷中各种移 动变形值 的函数形式 和计算 预 计参数的经验公式 。这种方法在预测 时， 首先根据 开采 的地质条件 ， 确 定经验公式 中的预计参数 ，再代人公式确定 预计 函数进 而求 出移 动和 变形值。这种方法是当前最为可靠的一种预测 方法 。常见 的经验方法 有： 典型曲线法和剖面函数法等。 理论模拟法把岩体抽象为某个数学 的 、力学或数学 一力学 的理论 模型 ， 按照这个模型计算受 开采影响岩体产生 的移动 、 和应力的分 变形 布情况。 如认为岩层和地 表是一种连续的介质 ， 则此模型属于连续介质 模型 ； 否则 ， 就属于非连续介质模型。此法所用的函数一般均 由理论研 究得出 ， 所用 的参数常用实验室试验 或理论推导求得 ， 一般与现场实测 资料没有直接关 系。常用的理论模型法主要有连续介质力学法等。 影响函数法是介于经验方法和理论模 型方法之 间的一种方法 。它 是 在 １２ ９ ５年 由德 国 的凯 因 霍 尔斯 提 出 ， 后 经 巴 尔 斯 （９ ２ 、 耶 尔 之 １３ ）别 （ ９４）扎恩 （９４） １４ 、 １４ 和克诺特（９ ０ 逐步完善和系统化。后来 波兰学者 １５ ） 李特威尼申（ ｉ ｉｉ ｙ，９ ４ 院士创立 了岩层移动的随机介质理论。 Ｌｔ ｎｓ ｎ１５ ） ｗ ｚ 在 此基础上 ， 我国学者刘宝琛 、 国华提出了较 为实用 的概率积 分法 。影 廖 响函数法的实质是根据理论研 究或其他 方法确定微小单元开采对 岩层 或地表 的影 响（ 以影响函数表示 ）把整个开采 对岩层和地表 的影响看 ， 作采区内所有微小单元开采影响的总和 ，并据 此计算 整个开采引起 的 岩层和地表的移动和变形。 目前此方法中所 用的参数 根据实测资料 获 得 。常用 的影响 函数方法有 ： 概率积分法和下沉积分格 网法等。 目前 ， 国内外广泛使用 的地表移动计算方法主要有 ： 概率 积分法 、 典型曲线法和剖 面函数法等 。 ２１ 率 积 分 法 ．概 概率 积分法是因其所用的移动和变形预计公式 中含有概率积分 函 数而得名 ， 其基本原理如下 】 。 矿山岩体 中分布着许多原 生的节 理 、 裂隙和断裂等弱面， 因此 可以 将矿山岩体看成 为一种松散介质。开采引起 的岩层 与地表移动过程类 似于松散介质 的移动过程 ，可用概率论的方 法揭示 岩层与地 表移动 随 机 分 布 规律 。 如 果 把 岩石 移 动 过 程 作 为 某 种 随 机 过程 来 讨 论 ， 二 维情 况 下 ， 在 斯 莫那尔斯基（ Ｓ ｌｒ ｉ得到岩石在开采影响下 的正常规律为 ： Ａ． ａｓ ） ｍｏ ｋ

MSDFVS系统在开采沉陷预测中的应用

MSDFVS系统在开采沉陷预测中的应用
设计·开发
（ 2012 － 07）
·113·
MSDF ，姜 敏2
（ 1． 河南理工大学 能源科学与工程学院，河南 焦作 454003； 2． 山东科技大学 测绘科学与工程学院， 山东 青岛 266510）
摘 要： 为准确预计煤矿回采工作面的开采沉陷值，合理布置采区，减小由地下煤炭开采引起的
LI Dong － yin1 ，REN Yao1 ，JIANG Min2 （ 1． School of Energy Science and Engineering，Henan Polytechnic University，Jiaozuo 454003，China； 2． Surveying and Mapping
据库之间的联系，并利用其他语言如 VB、VC 对其进
行二次开发，得到了矿区地表变形预测预计与可视
化系统。
·114·
（ 第 43 卷第 7 期）
2 预计模型的编程实现及算法流程
MSDFVS 软件程序设计是由 VC 和 Map Basic 2 种编程语言结合完成的，并在 MapInfo 中实现了开 采沉陷预计子系统的界面、数据管理、数据可视化等 功能，这些功能由 Map Basic 编程语言来实现。预 计模型的计算部分主要通过可视化编程工具 VC 来 实现，并被编译成了独立的可执行应用程序。
用科学的方法预测不同采煤条件下回采工作面 的开采沉陷值，对合理的布置采区，减小由于地下煤 炭开采引起的地表移动破坏具有重要的现实意义。 目前，在开采沉陷领域已经开发出了一些预计分析 软件，文献［1］中利用 MATLAB 的图形工具，实现了 开采沉陷预计的可视化，并与 SUFFER、GIS 结合使 用，方便了其后期的数据处理与分析； 文献［2］中针 对 IDL 语言的特点和功能，从矩阵运算、图形处理及 三维可视化方面实现了矿区沉陷预计系统的关键功 能； 文献［3］中利用 MapInfo 和 Visual C + + 来实现 沉陷预计分析。

使用说明――采煤沉陷软件MSPS

使用说明――采煤沉陷软件MSPS

矿区沉陷预计(MSPS使用说明中国矿业大学开采损害及防护研究所二零零九年三月目录MSPS 使用说明 (11 安装 (11.1安装预计系统 (11.2卸载预计系统 (41.3 安装软件狗驱动 (42 程序使用 (72.1程序界面 (72.2 程序的使用 (82.2.1数据文件准备 (8(1数据文件结构 (8(2在AutoCAD中获取角点坐标 (8 2.2.2 预处理 (102.2.3预计计算 (112.2.4 绘图数据文件生成 (112.2.5绘等值线图 (122.2.6 CAD图层管理 (142.2.7 工程管理 (15MSPS 使用说明1 安装把软件狗插在主机箱后面的接口上。

把安装光盘放入光驱,自动运行弹出程序安装界面:图1 安装界面1.1安装预计系统点击“应用程序(P”开始安装预计系统。

弹出如下界面:图2 必需的技术文件对话框这个对话框的弹出与否与您的操作系统有关系,有的时候弹出,有的时候不弹出,您只需点击确定即可。

点击确定以后,弹出如下对话框:图3 预计系统安装界面一点击下一步:弹出许可协议对话框:图4 安装程序许可协议对话框选择同意,点击下一步,弹出用户信息对话框。

图5 用户信息对话框点击下一步,弹出安装文件夹对话框:图6 安装文件夹对话框点击更改,可以更改程序的安装路径。

点击下一步继续。

弹出快捷方式文件夹对话框:图7 快捷方式文件夹对话框点击下一步继续,弹出准备安装对话框图8 准备安装对话框点击下一步,程序将自动运行到安装结束。

弹出安装成功对话框:图9 安装成功对话框点击完成,退出安装。

安装完成以后您可以发现桌面有预计系统的快捷方式,表示安装成功。

1.2卸载预计系统如果你想卸载程序,可以按照下图提示进行:图10 程序卸载路径点击上面的卸载MSPS可以进行卸载。

图11 卸载对话框点击下一步,程序自动运行直到卸载完成。

点击完成退出卸载。

1.3 安装软件狗驱动点击图1中的软件狗驱动(D按钮,弹出软件狗的安装界面:图12 选择设置语言点击确定继续,图13 软件狗安装对话框一点击下一步,图14 许可协议点击是,进入下一步:图15 安装驱动程序程序自动运行,直到弹出如下对话框:图16 安装驱动程序结束对话框安装到这一步的时候驱动程序就安装好了,点击取消弹出对话框。

地表沉陷预计系统在缓倾斜煤层开采中的应用

地表沉陷预计系统在缓倾斜煤层开采中的应用
图 ２缓倾斜煤层开采沉陷预测系统整体流程图 ３ｓ ｆｒ ｕｅ 软件 的主 要功 能 Ｓｆｒ ｕ ｅ 是美 国 Ｇ ｌｅ ｏ ｎ软件公 司在 Ｗｉ ｏ ｓ环境下开发的地理数 ｄ ｎ ｗ ｄ
１概述
参数包括煤层埋深 、 煤层倾角 、 上山方位角 、 影响角系数 Ｋ 初次采动系 、 数 ｑ煤厚、 、 重复采动系数、 水平移动系数 、 下山影响角正切、 上山影响角
正切 、 面点数 、 工作 拐点平移信息 、 拐点平移系数 和工作面角点坐标及 编号。《 地表移动与变形预计系统》 界面菜单如图 １ 所示 ， 包括初始化 、 参数输 入及检查 、 参数查询 、 数据处理 、 绘制等值线图和库的查询等， 在 实际的应用中预计系统的主要工作流程如图 ２ 所示。
合理取舍预测参数值 ， 应用《 地表移动与 变形预计 系统》 ｓｒ 软件 二者结合 ， 和 ｕｒ ｅ 对地表沉陷进行预计 ， 出地表沉陷的二 维和 三维结果， 得 使 地表沉 陷能直观 的表现 出来， 以更好 的说 明煤层 开采 带来的地质环境 问题。
关 键 词 ： 煤 沉 陷 ； 动 变形 ； 维立 体 ； 采 移 三 系统
图 ３各 采 区工作面 划分 图
申申
Ｉ
建 编 ｌ 工 面 数 ｌ 算 据 ｌ 值 参 输入 立号 输八 作 参 Ｉ 数 线 数 计 Ｉ 等
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ｌ 入 格 计 数ｌ 动 形 弊 ｌ 制 值 输 网 预 参 移 变 计 绘 等 线Ｊ
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科技 论坛
・ ３・ ６
地表沉陷预计系统在缓倾斜煤层开采 中的应用
解钢锋 吴亚安 席 国 强
（ 中煤科 工集团西安研 究院 ， 陕西 西安 ７ ０ ５ ） １０ ４ 摘 要 ： 于平原地 带、 对 近水平煤层 的开采 沉陷特点 ， 用概 率积分法进行预 测研 究 ， 采 综合考虑矿 区开采地质及采矿技 术影响 因素 ，

近水平煤层开采地表沉陷预测系统研究


的地表 沉 陷预 计 进 行 了有 效 的探 索 ， 成 了集 沉 陷 形 预计理 论 与 电算 图 形 显 示 于 一 体 的沉 陷 预 计 系 统 。
近水平煤 层 开 采 沉 陷 预 计 ， 主要 考 虑 了 影 响 开 采 沉
制方 法 ， 覆岩 层 的性 质 ， 作 面形 状 和工 作 面推 进 上 工 速度 等 。
程 可 以表示 为概 率 密度 函数 的积 分公 式 。 近 水平 煤层 在 煤层 开采 边 界 一侧 的双 向无 限 开 采时 ， 垂直 于煤 层 开 采边 界 的 断面上 ， 煤层 半无 限开 采 时 地 表 移 动 盆 地 移 动 及 变 形 值 的 基 础 公 式
如下 ］ ：
发 ， 以把 整个 开 采 区 域 分 解 为 无 限个 微 小 单 元 的 可 开采 ， 整个 开采 对 岩 层及 地 表 的 影 响 等 于 各 单 元 开 采 对岩 层及 地 表 影 响之 和 。 随机 介质 理论 ， 按 单元 开 采 引起 的地 表单 元 下 沉 盆 地 呈 正 态 分 布 ， 与 概 率 且 密 度 的分 布一 致 。 因此 ， 整个 开 采 引起 的下 沉 剖面 方
采 煤沉 陷 预计 时 用 到 的地 质 采 矿 条 件有 ： 层 的 法 煤
向开采 厚 度 （ 煤层 采 高 ｍ） 煤层 倾 角 ， ， 采空 区下 山 边 界 、 山边 界 ， 向主 断 面上 的和 平 均 的 开 上 走
采 深度 、 ， 空 区倾 向长 、 向长 ， 板 控 采 走 顶
采 沉 陷 区的发展 变 化 情况 ， 预测 结果 实 用 ， 利于地 表 移 动 变形 的整体 分 析研 究 。 关键 词 ： 采煤 沉 陷预 计 ； 动 变形 ； 移 随机 介质 理 论 ； 测 系统 预

综合应用VB和VBA语言的开采沉陷预计及治理系统开发

综合应用VB和VBA语言的开采沉陷预计及治理系统开发刘占新;白丽扬;郭皓;赵金海;张世川【期刊名称】《金属矿山》【年(卷),期】2017(000)005【摘要】矿区沉陷预计和采空区综合治理是开采沉陷研究的重要内容.现有的开采沉陷预计软件程序功能单一,数据综合处理能力较低,为此,综合应用采用VB(Visual basic)、VBA(Visual basic for application)语言,并结合SUFER、EXCEL和CAD 软件,开发了融合地表移动观测站设计、资料整理、数据提取、拟合计算、残余变形预计以及塌陷区综合治理等功能为一体的软件系统.首先通过加载VBA程序提高观测站设计的自动化程度,增加了程序的可移植性;其次调用MATLAB拟合程序实现对概率积分法预计参数的精确求取,并利用求取的概率积分法预计参数以及采矿地质资料进行开采沉陷预计;然后通过调用SUFER、CAD软件程序实现开采沉陷预计的可视化.系统理论和实例分析表明,该系统一体化的设计提高了观测数据的处理效率,有助于提高开采沉陷预计的针对性和精确性,此外,该系统特别增加了适用于条带式、充填式采煤法的矿区地表沉陷预计模块,可为"三下"采煤方案优化设计、矿区生态环境保护以及矿区土地复垦等提供科学依据,为实现绿色开采提供参考.【总页数】8页(P111-118)【作者】刘占新;白丽扬;郭皓;赵金海;张世川【作者单位】山东科技大学矿业与安全工程学院,山东青岛266590;矿山灾害预防控制教育部重点实验室,山东青岛266590;山东科技大学矿业与安全工程学院,山东青岛266590;矿山灾害预防控制教育部重点实验室,山东青岛266590;山东科技大学矿业与安全工程学院,山东青岛266590;矿山灾害预防控制教育部重点实验室,山东青岛266590;山东科技大学矿业与安全工程学院,山东青岛266590;矿山灾害预防控制教育部重点实验室,山东青岛266590;山东科技大学矿业与安全工程学院,山东青岛266590;矿山灾害预防控制教育部重点实验室,山东青岛266590【正文语种】中文【中图分类】TD325【相关文献】1.基于MATLAB的开采沉陷预计系统开发及应用 [J], 解冰;牛海鹏2.基于C#语言和VS2010平台的矿区开采沉陷预计系统开发 [J], 刘磊3.任意形状工作面开采沉陷预计系统开发 [J], 李明;李琰庆;王红梅4.矿区开采沉陷预计方法与治理对策研究 [J], 朱明非;陈小轶;秦礼明5.矿区开采沉陷预计方法与治理对策研究 [J], 朱明非;陈小轶;秦礼明;因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

近水平煤层开采地表沉陷预测系统研究

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基于C#语言和VS2010平台的矿区开采沉陷预计系统开发

基于C#语言和VS2010平台的矿区开采沉陷预计系统开发刘磊
【期刊名称】《金属矿山》
【年(卷),期】2017(000)012
【摘要】针对目前常用的矿区沉陷预计软件精度较低、所得数据表现形式单一和兼容性差等不足,以概率积分法为基础,利用C#语言,基于VS2010平台,设计开发了一套开采沉陷预计系统.分析了该系统的总体架构、运行界面以及关键功能模块的设计流程和实现逻辑.将该系统应用于福建省上杭县紫金山铜矿进行工程试验,经过13个月对54个测点进行了21次实测,通过最小二乘法得到概率积分法开采沉陷预计所需的参数,并将系统沉陷预计值与实测值进行了对比分析,两者误差均小于10％,表明该系统的开采沉陷预计精度较高.此外,该系统还具有兼容性好、软件整合度高、数据可视化程度高和长期稳定性好等特点,是一套综合性能较优的开采沉陷预计系统,有一定的实用价值.
【总页数】6页(P93-98)
【作者】刘磊
【作者单位】四川商务职业学院信息技术系,四川成都611131
【正文语种】中文
【中图分类】TD325
【相关文献】
1.基于MATLAB的开采沉陷预计系统开发及应用 [J], 解冰;牛海鹏
2.综合应用VB和VBA语言的开采沉陷预计及治理系统开发 [J], 刘占新;白丽扬;郭皓;赵金海;张世川
3.基于遗传BP神经网络模型的矿区开采沉陷预计 [J], 毛文军
4.基于InSAR技术和GS-SVR算法的r矿区地表开采沉陷预计 [J], 马飞;隋立春;姚顽强;汤伏全
5.基于CAD平台的煤矿开采沉陷预计系统研发 [J], 田迎斌
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开采沉陷预பைடு நூலகம்系统
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式中 W0 仍为走向和倾向均达到充分采动时的地表最大下沉值，W(x)为倾 向方向达到充分采动时走向主断面上横坐标为 x 的点的下沉值，W(y)为走向方 向达到充分采动时倾向主断面上横坐标为 y 的点的下沉值。 根据下沉表达式，可推导出地表（X，Y）的其它移动变形值。注意：除下 沉外的其它移动变形都有方向性，同一点沿各个方向的变形值是不一样的，要对 单元下沉盆地求方向导数，然后积分。 2）沿 方向的倾斜 i(x，y， ) 设 角为从 x 轴的正向沿逆时针方向与指定预计方向所夹的角度。 坐标为(x，y)的点沿 方向的倾斜为下沉 W(x，y)在 方向上单位距离的变 化率，在数学上即为 方向的方向导数，即为： i(x，y， )＝
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该方法把井下煤层划分为若干小单元，先计算每个小单元对地表变形的影 响， 然后再把所有小单元对地表的影响叠加起来， 该叠加后的值就是地表变形值。 该方法符合先微分再积分的思维过程， 与剖面函数相比该方法能推广到三维空间 应用。 我国最著名的影响函数法是概率积分法。该方法来源于波兰学者李特维尼 申的随机介质理论，后来我国学者刘宝琛将其实用化，发展为概率积分法。概率 积分法将采空区上方覆岩岩层看成松散介质， 将地表移动看成服从统计规律的随 机过程，该方法符合叠加原理。概率积分法自从引入国内以来，很多学者对其研 究， 提出修正模型以适应中国的地质采矿条件。概率积分法比较利于编制计算机 程序，是我国开采沉陷预计运用最广泛的方法，也是本系统开发采用的方法。
1.2 开采沉陷预计方法
对一个计划进行的开采，在开采进行以前，根据其他地质采矿条件和选用的 预计函数、参数、预先计算出岩层和地表变形，称为开采沉陷预计。我国的开采 沉陷预测方法大概有如下几种： （1） 剖面函数法 该方法利用剖面函数来描述地表下沉盆地。剖面函数很直观，而且方便使用 计算机解算。 对实测资料分析可以较快地确定函数的参数值。但剖面函数和实际 下沉盆地形状有一定差异， 特别是在地表变形特征点处差异明显。对于相同地质 条件下， 该种方法比较适合矩形工作面开采的地表变形预计。我国著名的剖面函 数预计方法有：皮尔森函数法、双曲函数法、负指数函数法等。 （2）典型曲线法 该方法通过对研究区域设立观测站，观测工作面主断面上方的地表移动情 况，把地表变形观测值绘制成无因次曲线，通过无因次曲线来描述地表的下沉、 倾斜、曲率、水平移动和水平变形的分布规律，在我国有名的典型曲线是峰峰矿 区典型曲线，平顶山矿区典型曲线。该方法预计精度高，但局限性大，不能大面 积推广。 （3）影响函数法
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1 开采沉陷预计技术概述 1.1 煤炭资源开采对环境的损害
煤炭资源的开采在我国高速发展的国民经济中发挥了重要的作用，但与此同 时，也给矿区生态环境造成了比较严重的影响。影响主要分为以下几个方面：破 坏耕地，使耕地面积减少或是植物产量减少；使土壤水渍或盐渍化；使大规模村 庄房屋损害，地面交通路线损害；对矿区水资源破坏，等等。在我国的“十二五” 规划中， 进一步建立能源可持续发展的政策和标准体系是发展方向之一，加快推 进有利于能源产业健康发展的政策、标准体系建设，缓解能源安全和环保压力是 工作重点。 矿区开采沉陷是影响其生态环境的主要因素之一，一方面要开采煤炭 资源为国家建设提供生产能源； 一方面又要顾及对矿区环境的影响，做好环境评 价、土地复垦规划以加强生态修复的措施，减少采矿对环境的损害。而环评和复 垦的重要依据正是对矿区地表沉陷的预计计算，本预计系统的研发，目的在于为 “三下”采煤、矿区的环境评价、土地复垦等方面提供决策支持，本研究顺应了 我国大力保护矿区环境的潮流，对矿区的可持续发展有重要作用。
Weoi ( x, y) (1 r 2 ) exp( ( x xi ) 2 / r 2 ) exp( ( y yi li ) 2 / r 2 )
1-1
式中：r 为主要影响半径， r H 0 tg ； H0 为平均采深； tgβ ，预计参数，为主要影响角β li=Hi·Ctgθ ，θ ，预计参数，为最大下沉角； (xi,yi)—— i 单元中心点的平面座标； (x,y)—— 设工作面范围为：0～p，0～a 组成的矩形。 1）地表任一点的下沉为：
W ( x, y) W0 Weoi ( x, y)dxdy
1-2
式中：W0 为该地质采矿条件下的最大下沉值，单位 mm ，W0＝mqcosα ， q，预计参数，下沉系数； p 为工作面走向长，m； a 为工作面沿倾斜方向的水平距离，m。 也可以写为： W(x，y)＝
1 ×W(x)×W(y) W0
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开采沉陷预计系统 用户手册
作者：蔡来良博士
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目
录
1 开采沉陷预计技术概述 .................................................................................................. 3 1.1 煤炭资源开采对环境的损害 ........................................................................................ 3 1.2 开采沉陷预计方法 ........................................................................................................ 3 1.3 预计软件研究现状及本软件的优势 ............................................................................ 4 1.4 本软件采用的数学模型 ................................................................................................ 5 2 本软件系统组成 ........................................................................................................... 10 3 软件的安装与卸载 ....................................................................................................... 11 3.1 安装软件锁驱动 ........................................................................................................ 11 3.2 软件的安装 ................................................................................................................ 13 3.2 软件的卸载 ................................................................................................................ 17 4 软件的使用 ................................................................................................................... 18 4.1 软件界面介绍 ............................................................................................................ 18 4.2 准备数据文件 ............................................................................................................ 18 4.3 数据载入 .................................................................................................................... 20 4.3 预计计算与等值线的生成 ........................................................................................ 21 4.3 土地破坏等级分区 .................................................................................................... 25 5 软件的升级 ................................................................................................................... 27
1.3 预计软件研究现状及本软件的优势
开采沉陷学是一个交叉学科，计算机技术在其中发挥了重要作用。为了让资 料处理自动化，数据可视化，不少研究人员开发了开采沉陷预计系统。通过对比 和测试发现本系统具有以下几点优势: （1）采用最新的软件开发平台开发，系统兼容性好，经过测试，本软件能 支持目前所有的 WINDOWS 操作系统。 （2）软件整合度高，功能集成度高，只需要使用本软件即可完成数据运算， 工程图生成等功能，不需要借助别的平台来后处理预计数据。 （3）软件运算速度高。结合目前的计算机多核 CPU 硬件技术的发展，本软 件的预计计算采用了并行算法，极大地利用了计算机资源,提高了计算速度。 （4）数据可视化程度高。本系统结合开采沉陷预计理论和等高线的自动生 成原理，以及计算机图形学技术，集成了地表变形等值线的自动生成功能。本系 统输出的等值线格式支持目前所有版本的 CAD 软件和 GIS 软件， 极大地方便了预 计结果在多个学科中的运用，并且预计和出图一体化，使用方便。同时考虑到面 积统计的工作量较大， 利用地籍测量学中的解析法求面积原理，逐一自动统计出 不同变形指标下的土地破坏面积，提高了统计分析工作效率。本系统还开发了下 沉盆地的三维可视化功能，界面友好，数据可分析程度高。 （5）集成了土地破坏分区功能，目前国内的其他软件的土地剖坏分区都是 在预计结果的基础上， 结合 CAD 软件手动分区。本系统结合地表变形场的基本规 律，开发了自动分区功能，为用户节约了大量时间，并提高了分析精度。 （6）数据兼容性好，本软件能处理任意多变形（凸多边形，凹多边形）的 开采区域的地表变形预计， 各种煤层倾角影响下的开采沉陷预计，以及山区地表 移动预计，功能强大，适用范围广。 结合作者多年来对开采沉陷预计的研究和国内外预计技术的发展， 本软件必