开采沉陷地表下沉系数1.docx
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开采沉陷地表下沉系数1
开采沉陷地表下沉系数1
摘要.........................................................................................................................3ABSTRACT...........................................................................................................................41选题意义及其背景..............................................................................................................11.1我国煤炭分布及其规律................................................................................................1
1.1.1我国煤炭分布情况.................................................................................................1
1.1.2我国煤炭分布规律.................................................................................................21.2地表下沉系数与煤层地质采矿条件关系的研究问题及方法.......................................6
1.2.1地表下沉系数与地质采矿条件研究中出现的问题................................................6
1.2.2地表下沉系数与各地质采矿条件研究中用到的方法............................................62地表下沉系数相关概念及理论.........................................................错误～未定义书签。
72.1地表最大下沉的形成相关过程...................................................错误～未定义书签。
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2.1.1地表移动.............................................................................错误～未定义书签。
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2.1.2地表移动盆地的形成..........................................................错误～未定义书签。
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2.1.3充分采动和非充分采动......................................................错误～未定义书签。
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2.1.3地表移动盆地的特征..........................................................错误～未定义书签。
92.2地表移动分析...........................................................................错误～未定义书签。
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2.2.1下沉变形和水平移动........................................................错误～未定义书签。
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2.2.2倾斜变形...........................................................................错误～未定义书签。
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2.2.3曲率变形...........................................................................错误～未定义书签。
123地质采矿因素对开采沉陷的影响...................................................错误～未定义书签。
133.1影响开采沉陷的地质采矿因素.................................................错误～未定义书签。
133.2地表下沉系数的主要地质采矿影响因素分析........................错误～未定义书签。
154地表下沉系数的计算方法..............................................................错误～未定义书签。
174.1地表下沉系数的确定方法........................................................错误～未定义书签。
174.2地表下沉系数的一般计算方法................................................错误～未定义书签。
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4.2.1关键层判定计算方法........................................................错误～未定义书签。
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4.2.2人工神经网络计算方法....................................................错误～未定义书签。
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4.2.3国内地表下沉系数计算方法.............................................错误～未定义书签。
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4.2.4极限跨度理论计算地表下沉系数.....................................错误～未定义书签。
225地表下沉系数与主要地质采矿条件之间的函数关系（规律）...错误～未定义书签。
265.1地质采矿因素计算表...............................................................错误～未定义书签。
265.2分析地质采矿因素与地表下沉系数之间关系..........................错误～未定义书签。
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5.2.1松散层与地表下沉系数的变化规律.................................错误～未定义书签。
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5.2.2深厚比与地表下沉系数的变化规律.................................错误～未定义书签。
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5.2.3D/m与地表下沉系数的变化规律......................................错误～未定义书签。
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5.2.4普氏系数f与地表下沉系数的变化规律...........................错误～未定义书签。
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5.2.5重复采动与地表下沉系数的变化规律..............................错误～未定义书签。
41结论.............................................................................................错误～未定义书签。
42参考文献.............................................................................................错误～未定义书签。
43致谢.................................................................................................................................8
摘要
煤炭在我国国民经济中占有很重要的地位，占一次性消耗能源组成的70,以上，同时也是重要的化工原料等。
煤炭的开采意义重大。
而煤层开采各项参数中，地表下沉系数是重要的参数。
当煤层开采后,岩层与地表产生移动和变形,地表形成下沉盆地。
地表下沉系数与一些地质采矿条件存在对应的统计规律关系。
在以往简单计算公式的基础上，利用大量实测数据和资料，分析了在不同条件下，煤层地质采矿条件和地表下沉系数之间的对应关系，在过程中，综合分析了煤层开采深度、煤层岩石单向抗压强度等因素。
煤层地质采矿条件与地表下沉系数之间的规律对煤炭挖掘开采有重大联系。
只有正确地认识和掌握这些规律因素的影响，才能合理有效地解决矿山生产中所遇到的实际问题。
关键词:
地表下沉系数;地质采矿条件;统计分析规律
ABSTRACT
CoalinChinaoccupiesaveryimportantpositionthenationaleconomy,accountingformorethan70%ofthecompositionoftheone-timeenergyconsumption,butalsoanimportantchemicalrawmaterials.Significanceofcoalminingisgreat.thesubsidencecoefficientisaoneofthemostimportantparametersofthecoalseam.Afterthecoalseamsaremined,theterranesandtheearth'ssurfacewillbeenbroughtsomemovementanddeformationandsomebasinwillbeformedinsteadofformerearth'ssurface.TherearesomerelationshipsofthecorrespondingstatisticsbetweenthesubsidencecoefficientandtheGeologicalandminingconditions
Basedonthepastsimpleformula,alargenumberofmeasureddataandinformationareusedtoanalyzetherulebetweenthesubsidencecoefficientandGeologicalandminingconditionsindifferentconditions.thecoalseamdipangleandrockunilateralcompressivestrengtharetakenintoaccountintheprocess.TherearegreatconnectionswiththerulebetweenthesubsidencecoefficientandGeologicalandminingconditionsinthecoalmining.Onlyifwithaproperunderstandingandmasteryoftheimpactoftheselaws,practicalproblemscanbeeffectivelyandreasonablysolved.
Keywords:
Subsidencecoefficient;Geologicalandminingconditions;
StatisticalAnalysis
中国矿业大学（北京）2005级本科生毕业设计（论文）
1选题意义及其背景
1.1我国煤炭分布及其规律
1.1.1我国煤炭分布情况
我国煤炭资源丰富,在探明的能源资源总量构成中，煤炭占87.4%，石油占2.8%，天然气占0.3%，水能占9.5%。
截至2004年底，累计发现和查明煤炭资源10997亿吨，保有资源量10295亿吨，居世界第3位。
其中已利用3938亿吨，尚未利用资源量6358亿吨，其中，精查储量752亿吨，详查1113亿吨，普查1437亿吨，找煤量3000多亿吨。
我国煤炭资源分布既广泛又集中，在全国煤炭地质总储量中，以大别山—秦岭—昆仑山为分界线，北部区域的煤炭资源量大大多于南方。
北方包括东北、华北、西北和苏北、鲁、皖北、豫西17个省市区，国土面积500万平方公里，占全国总面积的52%，煤炭地质储量占全国的93.5%;南方包括西南、两湖、两广、海南和赣、浙、沪、闽14个省市区，国土面积460万平方公里，占全国总面积的48%，煤炭地质储量仅占全国的6.5%。
在南
省，煤炭地质储量占南方总方区域，煤炭资源又主要集中在云、贵、川3
储量的90%。
以京广铁路为分界线，西部区域的煤炭资源大大多于东部。
西部包括西北、西南和晋、蒙西、豫西13个省市区，国土面积约610万平方公里，煤炭地质储量占全国的85%;西部地区煤炭资源又主要集中在以山西为中心的周边地区，国土面积110万平方公里，煤炭地质储量占全国的51%。
东部地区18个省市区，国土面积350万平方公里，煤炭地质储量仅占全国的15%。
从省区来看，新疆、内蒙古、山西和陕西4省区的煤炭地质储量占全国的81.3%;东北3省占1.6%;华东7省市区占2.8%，江南9省占1.5%。
根据我国煤炭生产与消费格局，习惯将全国煤炭分布划分为三个区带，即东部调入带（京广铁路线以东区域）、中部调出带（晋、陕、蒙西、宁省
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中国矿业大学（北京）2005级本科生毕业设计（论文）区）和西部自给带（包括新疆、甘肃、青海、西藏四省区和西南地区）。
东部调入带查明地质储量1628亿吨,保有储量1363亿吨，已经利用储
。
东部调入带分为东北规量876亿吨，尚未利用487亿吨，储量利用率64%
划区、华北东部规划区和华南规划区。
该区经济发达，煤炭需求量大，供不应求，需要从中部规划区大量调入，是我国煤炭净调入区带。
该区地质工作程度高，煤炭开发强度大，很多矿井资源枯竭，急需接替资源。
中部调出带查明地质储量8090亿吨，保有储量7819亿吨，已经利用储量2598亿吨，尚未利用5221亿吨，储量利用率33%。
该区是我国煤炭资源最丰富的地区，集中了我国64%的煤炭资源量，既有我国最优质的动力用煤，也有最优质的炼焦用煤和无烟煤，是我国主要煤炭供给区。
西部自给带查明地质储量1279亿吨，保有储量1115亿吨，已经利用储量463亿吨，尚未利用660亿吨，储量利用率42%。
西部自给带分为西部规划区和云贵川规划区。
西部规划区包括新疆、甘肃、青海和西藏四省（区），该区煤炭资源丰富，但地质工作程度很低，尚有不少地区为煤炭地质勘探工作空白区，是我国主要的煤炭资源后备区。
西南规划区是我国南方资源最丰富的地区,虽然煤层硫分普遍较高，但煤系中部及黔西北地区也
以上,是我国华南、西南以及西电有大量低硫煤，占全区查明资源量的50%
东送工程（南线）坑口电站主要煤炭供给区。
该区经济发展水平较低，工业尚不发达，交通运输条件较差，煤炭需求量相对较少，煤炭主要在规划区内流动，生产和消费呈现自产自销的基本态势，是我国煤炭自给区带。
1.1.2我国煤炭分布规律
（一）我国煤炭资源在地理分布上的总格局是西多东少、北富南贫。
我国煤炭资源主要集中分布在目前经济还不发达的山西、内蒙古、陕西、新疆、贵州、宁夏等6省（自治区），它们的煤炭资源总量为4.19万亿t,占全国煤炭资源总量的82.8%;截止1996年末煤炭保有储量为8229亿t,占全国煤炭保有储量的82.1%，而且煤类齐全，煤质普遍较好。
而我国经济最发达，工业产值最高，对外贸易最活跃，需要能源最多，耗用煤量最大的京、津、冀、辽、鲁、苏、沪、浙、闽、台、粤、琼、港、桂等14个
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中国矿业大学（北京）2005级本科生毕业设计（论文）
东南沿海省（市、区）只有煤炭资源量0.27万亿t,仅占全国煤炭资源总量的5.3%;截止1996年末煤炭保有储量只有548亿t,仅占全国煤炭保有储量的5.5%，资源十分贫乏。
其中，我国最繁华的现代化城市——上海所辖范围内，至今未发现有煤炭资源赋存;开放程度较高的广东省，截止1996年末，只有煤炭保有储量6亿t,天津市只有4亿t,浙江省只有1亿t,海南省不足1亿t。
不仅资源很少，而且大多数还是开采条件复杂、质量较次的无烟煤或褐煤，不但开发成本大，而且煤炭的综合利用价值不高。
我国煤炭资源赋存丰度与地区经济发达程度呈逆向分布的特点，使煤炭基地远离了煤炭消费市场，煤炭资源中心远离了煤炭消费中心，从而加剧了远距离输送煤炭的压力，带来了一系列问题和困难。
从目前我国的主要煤炭生产基地——山西大同，到东部和南部的用煤中心沈阳、上海、广州、京津等地，分别为1270、1890、2740和430km。
随着今后经济高速发展，用煤量日益增大，加之煤炭生产重心西移，运距还要加长，压力还会增大。
（二）煤炭资源与水资源呈逆向分布
我国水资源比较贫乏，仅相当于世界人均占有量的1/4，而且地域分不均衡，南北差异很大。
以昆仑山—秦岭—大别山一线为界，以南水资源较
（市、自治区）的丰富，以北水资源短缺。
据初步统计，我国北方17个省
水资源量总量，每年为6008亿m3，占全国水资源总量的21.4%，地下水天然资源量每年为2865亿m3，占全国地下水天然资源量的32%左右。
北方以太行山为界，东部水资源多于西部地区。
例如，山西、甘肃、宁夏3省（自治区）的水资源量仅占北方水资源量的7.5%，地下水天然资源量仅占北方地下水天然资源量的8.9%这3个省（自治区）及其周围的陕西、内蒙古和新疆自治区，年降雨量多在500mm以下，还有一些地区不足250mm,加之日照时间长，蒸发量大，水资源十分贫乏。
据山西井坪气象站资料，晋北平朔矿区一带，1957,1992年平均降雨量为426.2mm,年平均蒸发量为2239.0mm;据陕西神木气象站资料，陕北神府矿区一带，枯水年降雨量仅有108.6mm（1965年），丰水年降雨量为819.1mm（1967年），多年平均降雨量为435.7mm（1957,1991年），多年平均蒸发量为1774.1mm（1978,1990年）;据内蒙古气象台1951,1980年资料和内蒙古东胜气象站1981,1993年资料，东胜矿区一带，年平均日照时间为3044,3186h，历年平均降雨量为
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中国矿业大学（北京）2005级本科生毕业设计（论文）
281.2,401.6mm,历年平均蒸发量为2082.2,2535.0mm。
年蒸发量均大于年降雨量的4,5倍以上，而且地处我国西部大沙漠，属于典型的干旱或半干旱严重缺水地区。
与此相反，这些地区却蕴藏着丰富的煤炭资源，不仅数量多，而且埋藏相对较浅，煤质好，品种齐全，是我国现今和今后煤炭生产建设的重点地区，也是我国现今与未来煤炭供应的主要基地。
据统计，
（自治区）共有煤炭资源位于这一地区的晋、陕、内蒙古、宁、甘、新6省
量4.19万亿t,占全国煤炭资源总量的82.8%;埋藏深度浅于1000m的资源量为2.24万亿t,占全国同样深度煤炭资源总量的83.8%;截止1996年末，共有煤炭保有储量7807亿t,占全国煤炭保有储量的77.9%。
（三）优质动力煤丰富，优质无烟煤和优质炼焦用煤不多
我国煤类齐全，从褐煤到无烟煤各个煤化阶段的煤都有赋存，能为各工业部门提供冶金、化工、气化、动力等各种用途的煤源。
但各煤类的数量不均衡，地区间的差别也很大。
在1996年末的10025亿t保有储量中，各煤类的储量和所占比重。
通常将煤的基本用途划分为炼焦用煤和非炼焦用煤两大部分，前者占全国煤炭保有储量的25.4%，后者为72.9%。
由此看来，我国非炼焦用煤储
长焰煤、不粘煤、弱粘煤及其未分类量很丰富。
特别是其中的低变质烟煤（
煤）所占比重较大，共有保有储量4262亿t,占全国煤炭保有储量的42.5%，占全国非炼焦用煤的58.3%，资源十分丰富。
这三类煤的最大特点是灰分低、硫分低、可选性好，各主要矿区的原煤灰分一般均在15%以下，硫分小于1%。
其中，不粘煤的平均灰分为10.85%，硫分为0.75%;弱粘煤的平均灰分为10.11%，硫分为0.87%。
从总体上看，不粘煤和弱粘煤的煤质均好于全国其他各煤类。
无烟煤除作动力用煤外，在工业上有着广泛的用途。
我国无烟煤保有储量为1156亿t,仅占全国煤炭保有储量的11.5%。
主要分布在山西和贵州两省。
其次是河南和四川。
山西省的无烟煤，只有产于山西组中的灰分和硫分一般较低，而产于太原组中的则多为中高硫至特高硫煤;贵州省和四川省的无烟煤多属高硫至特高硫煤;河南省的无烟煤灰分、硫分均较低，但多属粉状构造煤，其应用范围较小。
虽然，我国宁夏汝箕沟的无烟煤，灰分、硫分都很低，在国际市场上享有盛誉;湖南湘中金竹山的无烟煤，灰分为3%,7.5%，硫分0.6%;宁夏碱沟山的无烟煤，灰分小
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于7%，硫分0.6%,2.9%，都是少有的优质无烟煤，但这些矿区规模不大，储量有限。
因此，我国优质无烟煤不多。
我国炼焦用煤（气煤、肥煤、焦
的保有储量为2549亿t,占全国煤炭保有储量的25.4%，不仅比煤和瘦煤）
重不大，而且品种也不均衡。
其中气煤占炼焦用煤的40.6%，而肥煤、焦煤和瘦煤三个炼焦基础煤，分别仅占18.0%，23.5%和15.8%。
炼焦用煤的原煤灰分一般在20%以上，多属中灰煤，基本上没有低灰和特低灰煤，而且硫分偏高，约有20%以上的炼焦用煤硫分超过2%，而低硫高灰者，可选性一般较差。
华北地区晚石炭世太原组和早二叠世山西组是炼焦用煤的主要含煤时代。
山西组煤的灰分、硫分相对较低，可选性较好，是我国目前炼焦用煤的主要煤源，但其结性一般不如太原组煤好;太原组煤属中—中高硫者居多，脱硫困难。
北方早、中侏罗世产有少量气煤，其灰分、硫分均较低，可选性也较好，但因粘结性差，很少能用于炼焦。
此外，还有相当一部分虽属炼焦用煤，但因灰分或硫分过高，可选性很差，精煤回收率极低，从经济效益考虑不宜入选，只能当作一般燃料使用。
因此我国优质炼焦用煤也不多。
（四）煤层埋藏较深，适于露天开采的储量很少，适于露天开采的中、高变质煤更少。
据第二次全国煤田预测结果，埋深在600m以浅的预测煤炭资源量，占全国煤炭预测资源总量的26.8%，埋深在600,1000m的占20%，埋深在1000,1500m的占25.1%，1500,2000m的占28.1%。
据对全国煤炭保有储量的初略统计，煤层埋深小于300m的约占30%，埋深在300,600m的约占40%，埋深在600,1000m的约占30%。
一般来说，京广铁路以西的煤田，煤层埋藏较浅，不少地方可以采用平峒
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