基于ST和SPSS軟件的煤礦地表沉降監(jiān)測分析

李鵬飛，馬羽，袁興明

（1.山東電力工程咨詢院有限公司，濟(jì)南250013；2.山東省國土測繪院，濟(jì)南250102；3.山東工業(yè)職業(yè)學(xué)院，山東 淄博256414）

1 引言

該煤礦位于山東省滕州市，礦井于2006年3月正式開工，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”開采問題，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)村莊下煤柱的開采難題和安全生產(chǎn)中存在的問題，在礦區(qū)5206、5207 工作面上布設(shè)了地表巖移觀測站，觀測分析地表變化規(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)有建筑沉降觀測的理論知識和實(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)測量采用了先進(jìn)的測量儀器和測量方法，在內(nèi)業(yè)數(shù)據(jù)處理中，采用ST 沉降觀測分析軟件和SPSS數(shù)據(jù)分析軟件[1]，及時對開采的情況進(jìn)行分析，分析出變化的曲線，做到了理論與實(shí)際開采沉陷相結(jié)合。觀測獲得的數(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。傾向觀測線位于主斷面內(nèi)，與走向觀測線垂直，在走向主斷面圖上自開切眼用(δ-Δδ)角和Φ 角向工作面推進(jìn)方向劃線交地表于E 點(diǎn)，傾向線觀測線在工作面推進(jìn)方向上超過E 點(diǎn)的位置。根據(jù)實(shí)地情況在兩個工作面上布設(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。

圖1 監(jiān)測線布設(shè)示意圖

表1 傾向線B 沉降量統(tǒng)計(jì)表

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。

圖2 傾向線B沉降過程線組合

圖3 傾向線B沉降累計(jì)柱形圖

圖4 SPSS擬合B11點(diǎn)沉降曲線

分析圖3和圖4 可以得出，通過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)測分析。

5 結(jié)論

①本文利用ST 軟件對地表監(jiān)測線傾向線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)測分析功能可以對沉降監(jiān)測進(jìn)行短期地預(yù)測。通過兩種軟件的分析，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。