优秀测绘工程硕士论文篇一
1绪论
1.1选题背景及研究意义
据预测，到2050年煤炭资源仍占我国能源需求的70%。为落实淮南矿业（集团）有限责任公司实施的“建大矿、办大电、做资本”战略决策，加快“煤电一体化”的进程，进一步坚持"高投入、高素质、严管理"的安全工作方针，在集团公司的统筹安排下，矿区矿井建设项目部加快了矿井建设步伐，计划在2013年12月进行南二釆区11-2煤1414 (1)综釆工作面的首次开釆。矿区地表移动变形规律研究资料不仅可以满足矿井“三下”安全开展釆煤工作的需要，安全合理的留设保护煤柱和解放压煤量、节约煤炭资源；而且可以合理妥善安排采动区上方村庄搬迁时间顺序；同时也为恢复和重建矿区生态环境提供依据。为掌握工作面釆动引起的地表移动变形的特征与规律以及为后期研究重复采动的地表移动变形规律提供基础资料⑴，《煤矿测量规程》相关规程明确规定矿区的首采面必须建立地表移动观测站进行观测研究。2013年下半年，淮南矿业(集团）有限责任公司矿区矿井建设项目部与安徽理工大学开始联合开展“矿区1414 (1)首釆工作面地表移动规律研究”项目，建立地表移动观测站，经过外业数据实测、处理和初步分析，获取矿区地质釆矿条件下的地表移动变形参数，为进一步的生产决策服务。
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1.2开采沉陷的研究现状
我国能源供给是以煤炭为主，但是开采沉陷研究的起步较晚，直到新中国成立之后才开始。“岩层与地表移动”作为一门专门的学科在1955年正式成立[2]。我国的第一个矿区沉陷地表移动观测站1954年由开溁矿务局建设成果。开溧煤炭研究所矿山测量研究室1956年首次成立，开展地表移动的观测、分析和研究工作。煤炭科学研究院北京开釆所矿压室1959年开始专门从事开釆沉陷及防护的研究及实验工作。1960年幵始岩层与地表移动规律的研究和建筑物下采煤的实验工作。中国的开釆沉陷研究工作从此迅速的得到发展，成果丰硕，为煤炭行业和国民经济的发展提供十分可靠的参考[2]。学者刘宝深和廖国华1965年编著的《煤矿地表移动的基本规律》首次将概率积分法引入我国，这方法至今仍是矿山开采沉陷预计的主要方法之一。马为民和王金庄在1983年编制了 “煤岩层与地表移动”，这本书详细地总结了各种研究成果。中国开釆沉陷实践和理论研究自80、90年开始日新月异的变化。平顶山矿区20世纪60年代建立了中国第一个网状观测站，此后开始了对开采沉陷理论体系的研究。到20世纪90年代研究人员通过处理分析不同类型的观测站实测数据，得出相对应的地质条件下地表移动参数和预测方法[3]。21世纪，许多适合岩土工程数值计算的数值软件纷纷出现。目前随着计算机技术和信息科技的发展以及生产生活的需求，以各矿区实测地表沉陷数据为基础，很多高校、与能源矿产相关的科研机构都做了开釆沉陷的预计及处理等不同程度的研究。
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2观测站的设计与建立
2.1测区地理地质简介
顾桥煤矿由中央区和南区共同组成，南区工广位于淮南市辖风台县顾桥镇境内，位于桂集乡白塘庙东、张塘庙以西、大冯家以南区域，工广范围约0. 16krn2。南区主要作为整个矿井的后备采区，为顾桥矿的后备主力采场，出煤系统仍由中央区主井承担。考虑到行人运料战线长以及通风能力不足，南K布设进风井和回风井2个立井，设计断面进风井￠8. 6m、回风井4) 7. 2m，由合肥设计研究院设计。回风井2007年7月1日正式开挖，进风井2007年10月1日正式开挖，第一水平设计标高-796m，第二水平-905m。井田范围北起F8I断层，南止F2U断层，西自1煤层隐伏露头，东至三十一勘探线和13煤层-1000m底板等高线地面垂直投影线。全井田南北走向长平均约13km，东西倾斜宽平均11km左右，面积约IdOkm"。地质构造：本井田地层形态总体为一走向近南北、倾向东的反“S”型单斜构造。共发现断层167条，大致可划分为近东西、北西、北东向3个断层组。由于受区域构造作用影响，井田五线以北构造中等，五线断层之间构造简单，F92断层以南构造中等偏复杂。煤炭：9层可釆煤层共有地质储量（因无D级储量，亦为工业储量）26. 3亿吨。可采储量12. 97亿吨（-850ni以上7.60亿吨）。煤质：为中灰富灰、特低硫、低磷特低磷、富油高油、高溶难溶灰分、具较强粘结的气煤和1/3焦煤。可供动力、炼焦配煤和化工之用。水文：本井田新生界松散层自上而下可分为3部分；每部分又分为3个含水组和3个隔水组，共计分为4个含水组、4个隔水组和1个碎石层。其中下3含水组在七线以北与基岩直接接触，为基岩含水层的主要补给水源；二叠系砂岩以中、细粒为主，富水性弱，以储存量为主，为矿坑的充水因素之一；煤系地层下伏的太原群灰岩距1煤层约16-20in,灰岩水水压较高，在开釆1煤层时需釆取疏水降压措施。
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2.2地表移动观测站设计概况
为了获得可靠、准确和有代表性的实测资料，矿区1414 (1)首面地表移动观测站设计时，需要遵循以下一般原则[9]:
1)观测路线需要尽量布设在地表的移动盆地主断面上。因为主断面上地表的移动盆地范围最大、地表的移动最充分并且移动的量最大，布设在主断面上有利于分析采动过程中地表移动的变形规律，获取相关变形参数。如果可以保证能准确获取相关变形参数的条件下，受到限制地形条件时，观测线布设也可偏离地表移动盆地的主断面。但考虑最利于分析釆动过程中的地表移动的变形规律和采动相关参数（如启动距、边界角、超前影响距和最大下沉值等），工作面边界附近的观测线部分布设尽量应在主断面上。
2)考虑到矿区近几年的开拓计划，设站地区应尽量避免邻近开采面对首釆工作面地表移动观测站的临近影响。
3)为确定移动旳盆地边缘，求得该地质采矿条件下的移动角、边界角和裂缝角，观测线长度必须要大于地表移动盆地范围。
4)通过观测点的移动变形情况代表性地反映地表移动变形情况，需要布设观测线上的点应有一定的密度。为了大致用相同的精度求移动值和变形值，测量监测点一般采用等间距。测点密度的确定不仅与釆深有关外，也与地形条件、设站目的等有关。如为了比较准确的确定最大下沉点的位置或移动盆地边界，必须要在移动变形盆地边界附近或预测移动盆地中心大致位置适当加密测点。
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3观测站观测和数据处理评价..........15
3.1 确定观测方案.......... 15
3.2观测站外业观测综述.......... 16
3.3平面连接测量数据处理及质量评价.......... 19
3.4高程连接测量数据处理及质量评价.......... 30
3.5首次观测数据处理及质量评价 .......... 32
3.6其它阶段数据处理及质量评价.......... 34
4地表移动规律初步分析..........37
4.1计算移动变形量..........38
4.2地表移动变形曲线.......... 47
4.3采动过程中地表移动动态变形参数.......... 49
4地表移动规律初步分析
本章以1414 (1)工作面设计埋设的地表移动观测站走向观测线和倾斜观测线在各个时期中实测的数据为基础，依据地表移动变形公式计算出观测线上各观测点的下沉量、水平移动量、水平变形量、倾斜和曲率值等数据，并分别绘制出对应的曲线。根据曲线的变化特征，分析研究厚松散层薄基岩条件下煤层开釆地表移动与变形的一般规律和表现特征。地表移动变形规律由观测站基本参数、采动过程中的地表移动变形动态规律、地表稳定后的特征等方面共同构成。矿区1414 (1)首采工作面地表移动观测站的的首次全面观测（相隔1-2个星期的两次独立观测兼联系测量)、1次巡视测量（兼全面观测）、地表受采动影响移动过程中的3次日常观测和8次全面观测工作实测的与后续处理的观测点各期的平面坐标、高程和精度数据等，是计算各观测的移动变形值与分析地表移动变形规律的基础资料。地表移动观测站的数据处理工作：首先是移动变形量的计算，其次是移动变形参数的求解，最终工作是初步分析地表移动变形的规律。矿区1414 (1)首采工作面地表移动观测站数据处理流程见图10。
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结论
从走向动态下沉曲线来看，当工作面推进距切眼约为42.5m时，观测点ML76附近地表下沉值达到了 7.3mm (其后在逐渐增加)，开始形成移动盆地。此后随着工作面的推进，地表釆动点移动经历启动、活跃和衰退过程，地表移动盆地范围不断扩大，地表下沉量逐渐增加，直至工作面停采一段时间后地表移动盆地才稳定。在整个动态变形过程中，走向下沉曲线由开始的对称碗形状逐渐发展成大致对称的平底盆形。主断面的倾斜和水平移动在动态发展过程中形状基本相似，工作面掘进退尺增加，移动变形大小与范围持续增加，最后稳定在开切眼与停采线附近，出现一正一负移动变形极值；主断面水平变形和曲率变形移动变形量相对较本（特别是曲率变形)，动态变形易受测量误差及其它非采动因素干扰，因此在工作面推进过程中主断面变形特征曲线存在一定的波动性，但总体变形趋势符合水平煤层、非充分釆动、厚松散层覆盖工作面开采的地表移动变形规律。由此，我们得出以下结论：
1)矿区1414 (1)首采面总体变形趋势符合近水平煤层、非充分采动、厚松散层覆盖工作面开釆的地表移动变形规律
