深部煤层采动地表移动规律及可视化软件开发研究
本文关键词：深部煤层采动地表移动规律及可视化软件开发研究
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【摘要】：煤炭作为我国的主要能源,在我国一次能源结构中一直占据首要位置。截止2015年,我国煤炭的探明储量在1.53万亿吨。其中,只有约4%的煤炭可作露天开采,地下开采仍是我国最主要的煤炭开采方式。随着浅层煤矿资源的枯竭,采煤的范围逐步向深部发展,由于深部开采的地层厚、应力高,岩体的应力及位移变化规律跟浅部煤矿的开采有较大的不同,开采引发的采空塌陷也存在差异。因此,开展深部煤层开采的地表移动规律研究对保障煤矿安全生产及矿区群众正常生活有重要意义。本文以宁夏平罗某矿区深部煤层为研究对象。采用概率积分法和数值模拟法相结合的手段,研究了深部缓倾煤层经长壁法和条带法两种开采方案分别开采后地表的移动变形规律,并进行了可视化计算软件的开发。主要研究成果如下:1、基于概率积分法分析总结了深部缓倾煤层经长壁法和条带法分别开采后的地表移动规律,以及对地表风电厂基础的影响。结果表明:采用长壁法进行开采后的地表沉陷盆地的形态和规模与采用条带法开采后的沉陷盆地大致相同,但地表移动变形值比采用条带法开采的地表移动变形值大;地表沉陷变形对地表风电厂基础的影响较大,倾斜变形的影响较小。2、基于数值模拟法研究了深部缓倾煤层开采的地表移动规律。认为在采用长壁法开采后,地表移动变形值较大,且产生了南北不均匀的地表移动变形,条带法开采后虽然地表移动变形值大大减小,但也产生了波浪形沉陷盆地问题。3、对概率积分法和数值模拟法两种地表移动的研究方法进行了对比。通过分析得出在计算过程方面,采用概率积分法计算更加高效;在计算结果方面,采用概率积分法求出的地表移动值要大于采用数值模拟法的计算结果。4、基于VB语言对概率积分法地表移动计算进行了软件开发,并在计算的基础上,通过在软件内调用Matlab图形平台实现了计算结果的可视化处理。经开发后的软件具有计算速度快、数据精准、结果直观等优点。
【关键词】：深部煤层 地表沉陷 概率积分 数值模拟 可视化软件
【学位授予单位】：中国地质大学(北京)
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TD325
【目录】：
- 摘要5-6
- Abstract6-10
- 第1章 绪论10-19
- 1.1 选题背景及意义10-11
- 1.2 国内外研究现状11-17
- 1.2.1 深部煤层开采地表移动研究现状11-16
- 1.2.2 地表移动可视化研究现状16-17
- 1.3 研究内容与技术路线17-19
- 1.3.1 研究内容17-18
- 1.3.2 技术路线18-19
- 第2章 研究区概况19-28
- 2.1 自然环境及地质概况19-24
- 2.1.1 地理位置19
- 2.1.2 气象水文19-20
- 2.1.3 地形地貌20
- 2.1.4 地质构造20-22
- 2.1.5 地层岩性22-24
- 2.2 煤炭资源及煤层开采概况24-26
- 2.2.1 煤炭资源赋存情况24-25
- 2.2.2 开采区域及开采方案25-26
- 2.3 本章小结26-28
- 第3章 基于概率积分法的深部开采地表移动研究28-42
- 3.1 概率积分法计算原理及计算方法28-30
- 3.2 计算参数的确定30-36
- 3.2.1 地质、煤层及开采参数30-31
- 3.2.2 地表移动参数31-34
- 3.2.3 采空区计算长度及影响半径34
- 3.2.4 最大位移变形值及比值函数34-35
- 3.2.5 非充分开采移动变形值35-36
- 3.3 计算过程及结果分析36-41
- 3.3.1 初始数据选取及处理36-37
- 3.3.2 不同开采方案计算结果37-41
- 3.3.3 不同开采方案对比分析41
- 3.4 本章小结41-42
- 第4章 基于数值模拟法的深部开采地表移动研究42-52
- 4.1 数值模拟法计算原理42-43
- 4.2 Flac3D模型建立43-46
- 4.2.1 模型范围的确定43
- 4.2.2 模型的建立与导入43-44
- 4.2.3 模型参数确定及准则选取44-46
- 4.3 数值模拟结果及分析46-51
- 4.3.1 长壁法模拟结果46-47
- 4.3.2 条带法模拟结果47-48
- 4.3.3 不同开采方案对比分析48-49
- 4.3.4 概率积分法与数值模拟法对比分析49-51
- 4.4 本章小结51-52
- 第5章 地表移动可视化计算软件开发52-67
- 5.1 地表移动可视化计算软件简介52-57
- 5.1.1 计算及可视化实现原理52-53
- 5.1.2 软件操作界面53-57
- 5.2 程序开发57-62
- 5.2.1 变量的设置及定义58
- 5.2.2 输入及输出数据格式58
- 5.2.3 重难点过程的实现58-62
- 5.3 软件使用指南62-66
- 5.3.1 配置说明62-63
- 5.3.2 软件功能63-65
- 5.3.3 技术支持65-66
- 5.4 本章小结66-67
- 第6章 结论67-69
- 6.1 结论67-68
- 6.2 展望68-69
- 致谢69-70
- 参考文献70-73
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，本文编号：850613
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