基于ST和SPSS軟件的煤礦地表沉降監(jiān)測(cè)分析

李鵬飛，馬羽，袁興明

【摘 要】礦山工作面回采結(jié)束之后，地表預(yù)應(yīng)力發(fā)生變化，破壞了原有的平衡，導(dǎo)致采空區(qū)上方的建筑物、構(gòu)筑物出現(xiàn)裂縫和塌陷。論文主要利用建筑物沉降分析軟件和數(shù)理統(tǒng)計(jì)軟件，對(duì)采空區(qū)上方的地表進(jìn)行沉降規(guī)律分析，得出最大沉降量、最大沉降速率以及每個(gè)點(diǎn)的沉降曲線等，為當(dāng)?shù)氐慕ㄔO(shè)提供了強(qiáng)有力的數(shù)據(jù)支撐，為礦山開(kāi)采提供了安全保障。

【Abstract】After the end of mining at the working face of the mine， the surface prestressing force changes and destroys the original balance， resulting in cracks and collapses of buildings and structures above the mine goaf. This paper mainly uses building settlement analysis software and mathematical statistics software to analyze the settlement law of the surface above the mine goaf， and obtains the maximum settlement， the maximum settlement rate and the settlement curve of each point， which provides strong data support for the local construction and safety guarantee for mining.

【關(guān)鍵詞】沉降監(jiān)測(cè);裂縫;開(kāi)采沉陷; SPSS

【Keywords】settlement monitoring; cracks; mining subsidence; SPSS

【中圖分類號(hào)】TD854 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 【文獻(xiàn)標(biāo)志碼】A ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?【文章編號(hào)】1673-1069（2019）11-0158-02

1 引言

該煤礦位于山東省滕州市，礦井于2006年3月正式開(kāi)工，2010年3月正式聯(lián)合試運(yùn)轉(zhuǎn)。礦井設(shè)計(jì)生產(chǎn)50萬(wàn)噸/年，預(yù)計(jì)服務(wù)年限為66.1年。為了解決礦區(qū)的“三下”開(kāi)采問(wèn)題，準(zhǔn)確地設(shè)計(jì)了各種保護(hù)煤柱，保障生產(chǎn)安全，為了解決礦區(qū)內(nèi)村莊下煤柱的開(kāi)采難題和安全生產(chǎn)中存在的問(wèn)題，在礦區(qū)5206、5207工作面上布設(shè)了地表巖移觀測(cè)站，觀測(cè)分析地表變化規(guī)律，共布設(shè)了走向線和傾向線四條。

建筑沉降分析系統(tǒng)ST是基于現(xiàn)代計(jì)算機(jī)應(yīng)用技術(shù)，總結(jié)現(xiàn)有建筑沉降觀測(cè)的理論知識(shí)和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，系統(tǒng)化、規(guī)范化地進(jìn)行建筑沉降分析的軟件工具;SPSS軟件在一元回歸分析中，首先繪制自變量與因變量的散點(diǎn)圖，再根據(jù)散點(diǎn)圖擬合出相應(yīng)圖形曲線。

外業(yè)測(cè)量采用了先進(jìn)的測(cè)量?jī)x器和測(cè)量方法，在內(nèi)業(yè)數(shù)據(jù)處理中，采用ST沉降觀測(cè)分析軟件和SPSS數(shù)據(jù)分析軟件[1]，及時(shí)對(duì)開(kāi)采的情況進(jìn)行分析，分析出變化的曲線，做到了理論與實(shí)際開(kāi)采沉陷相結(jié)合。觀測(cè)獲得的數(shù)據(jù)準(zhǔn)確、精度高，研究成果可靠，變化規(guī)律清晰，完全可以應(yīng)用于該煤礦的采礦生產(chǎn)中。

2 監(jiān)測(cè)點(diǎn)的布設(shè)

根據(jù)最大下沉值，在傾向主斷面上確定出地表最大下沉點(diǎn)，通過(guò)該點(diǎn)沿礦體的走向做剖面線，得到走向線的平面位置，可以根據(jù)移動(dòng)角值計(jì)算出影響范圍的邊界點(diǎn)。走向線1和走向線2布設(shè)思路是沿著工作面走向自南向北布設(shè)的。傾向觀測(cè)線位于主斷面內(nèi)，與走向觀測(cè)線垂直，在走向主斷面圖上自開(kāi)切眼用（δ-Δδ）角和Φ角向工作面推進(jìn)方向劃線交地表于E點(diǎn)，傾向線觀測(cè)線在工作面推進(jìn)方向上超過(guò)E點(diǎn)的位置。根據(jù)實(shí)地情況在兩個(gè)工作面上布設(shè)了兩條傾向線，傾向線A、傾向線B，具體布設(shè)如圖1所示。

3 基于ST軟件的沉降量統(tǒng)計(jì)分析

傾向線B自西向東沉降變化逐漸增大，B11出現(xiàn)最大下沉值。

4 傾向線沉降計(jì)算

沉降計(jì)算從2015年5月5日（第1期）開(kāi)始，繪圖從第1期到第18期，具體如下。

分析圖2可以得出，最大累計(jì)沉降為-329.1mm;最大期沉降為-65.1mm;最后一期最大沉降為-7.7mm。累計(jì)沉降為

-218.2mm;最大期沉降為-42.7mm;最后一期沉降為-4.5mm。

分析圖3和圖4可以得出，通過(guò)沉降變化曲線和累計(jì)沉降圖可以得出，傾向線B自西向東沉降變化逐漸增大，B11出現(xiàn)最大下沉值，通過(guò)分析沉降速度可以發(fā)現(xiàn)，最大期沉降出現(xiàn)在14期，第15期之后沉降速度開(kāi)始變小。應(yīng)用SPSS數(shù)理統(tǒng)計(jì)軟件能夠?qū)Τ两禂?shù)據(jù)進(jìn)行擬合分析，得出相應(yīng)的曲線和擬合公式，可以用于后續(xù)的沉降預(yù)測(cè)分析。

5 結(jié)論

①本文利用ST軟件對(duì)地表監(jiān)測(cè)線傾向線B進(jìn)行分析，得出了單點(diǎn)沉降量、沉降速率、最大沉降量以及沉降變化曲線，分析出了地表的沉降變化規(guī)律，為采空區(qū)上方建筑物安全提供了基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。數(shù)理統(tǒng)計(jì)軟件能夠?qū)﹄x散的數(shù)據(jù)點(diǎn)擬合出變化的曲線，為分析沉降規(guī)律提供有效的處理方法，其預(yù)測(cè)分析功能可以對(duì)沉降監(jiān)測(cè)進(jìn)行短期地預(yù)測(cè)。通過(guò)兩種軟件的分析，采空區(qū)上方地表基本趨于穩(wěn)定。

②結(jié)合應(yīng)用兩類不同領(lǐng)域的軟件對(duì)煤礦地表的沉降進(jìn)行分析，能夠分析出地表的沉降變化規(guī)律，為工程建設(shè)、地質(zhì)災(zāi)害以及地表塌陷的預(yù)防提供技術(shù)支持。

【參考文獻(xiàn)】

【1】王東波，黃鶴.地表沉降變形監(jiān)測(cè)技術(shù)研究與系統(tǒng)設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)[J].北京測(cè)繪，2016（06）：41-44+59.