【摘要】：任何物體在地球表面或附近空間都受到地球重力的作用,地下物質(zhì)分布不均勻?qū)鹬亓鲎兓ｋS著礦產(chǎn)從地下采出,形成采空區(qū),也會導(dǎo)致地面重力場發(fā)生變化。在開采沉陷區(qū)進(jìn)行重力勘查時,隨著煤炭資源不斷從地下采出,將引起地表不斷下沉,這種采空區(qū)隨時間由下向地面不斷發(fā)展的過程中,將導(dǎo)致地面重力值發(fā)生動態(tài)變化。因此,在煤礦區(qū)研究開采引起的重力異常變化規(guī)律,對采空區(qū)位置探測及礦區(qū)大地水準(zhǔn)面精化研究等具有重要意義。本文利用開采沉陷理論分析了采空區(qū)殘余空洞大小及分布特征,針對煤礦開采沉陷的特點(diǎn),以現(xiàn)有的重力異常理論模型為基礎(chǔ),利用高斯公式對其進(jìn)行數(shù)學(xué)變換,將三重積分變換成二重積分,并采用有限元法實現(xiàn)數(shù)值計算。同時,利用Matlab2014a軟件平臺進(jìn)行模擬計算,探討了影響有限元數(shù)值計算精度的因素,發(fā)現(xiàn)其精度與單元大小、計算方法及計算點(diǎn)至單元體的距離等密切相關(guān)。為了更好地發(fā)現(xiàn)重力異常與地質(zhì)異常體之間的關(guān)系,利用Matlab編寫了重力異常正演GUI程序,能夠準(zhǔn)確地展現(xiàn)出地質(zhì)異常體產(chǎn)生的重力異常。煤礦開采引起的地面沉陷按照概率積分法計算模型求取,并利用上述重力異常正演程序計算出工作面開采前、后的地面沉陷及相應(yīng)的重力異常變化,通過回歸分析得出重力場與地面沉陷的關(guān)系模型。同時,計算出采空區(qū)殘余空洞引起的重力異常附加值。依據(jù)重力場的可疊加性,得到工作面開采及地表沉陷所引起的重力異常變化。本文的研究改進(jìn)了重力異常計算模型的適用性,建立了煤礦開采沉陷與重力異常的關(guān)系模型,具有一定的理論和實用價值。
[Abstract]:Any object on or near the earth's surface is affected by the earth's gravity, and the uneven distribution of underground material will cause the gravity field to change. With the mining of minerals from the underground, the formation of goaf will also lead to the change of ground gravity field. When gravity exploration is carried out in the mining subsidence area, with the continuous mining of coal resources from the underground, the surface will continue to sink, and the goaf will lead to dynamic changes in the gravity value of the ground in the process of continuous development from down to the ground with time. Therefore, it is of great significance to study the variation law of gravity anomaly caused by mining in coal mining area for the detection of goaf position and the study of geoid refinement in mining area. In this paper, the size and distribution characteristics of residual voids in goaf are analyzed by using mining subsidence theory. According to the characteristics of coal mining subsidence, based on the existing theoretical model of gravity anomaly, the mathematical transformation is carried out by using Gao Si formula. The triple integral is transformed into double integral, and the finite element method is used to realize the numerical calculation. At the same time, the simulation calculation is carried out by using Matlab2014a software platform, and the factors that affect the accuracy of finite element numerical calculation are discussed. It is found that the accuracy is closely related to the size of the element, the calculation method and the distance from the calculation point to the element body. In order to better find out the relationship between gravity anomaly and geological anomaly body, the forward GUI program of gravity anomaly is compiled by Matlab, which can accurately show the gravity anomaly produced by geological anomaly body. The surface subsidence caused by coal mining is calculated according to the probability integration method, and the surface subsidence and the corresponding gravity anomaly change before and after mining are calculated by using the above gravity anomaly forward program. The relationship model between gravity field and ground subsidence is obtained by regression analysis. At the same time, the abnormal added value of gravity caused by residual voids in goaf is calculated. According to the superposition of gravity field, the abnormal variation of gravity caused by mining and surface subsidence in working face is obtained. In this paper, the applicability of gravity anomaly calculation model is improved, and the relationship model between mining subsidence and gravity anomaly is established, which has certain theoretical and practical value.
【學(xué)位授予單位】：西安科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TD821;P312

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本文編號：2492759