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山区开采沉陷监测及数据处理方法研究

作　者: 陈祖玺
导　师: 汤伏全
学　校: 西安科技大学
专　业: 大地测量学与测量工程
关键词: 山区开采沉陷监测网优化数据插补
分类号: TD325.4
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
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内容摘要

煤炭开采引起的地层沉陷是一个十分严重的环境破坏问题，它将引起地表塌陷、裂缝，导致建（构）筑物变形甚至倒塌，造成土壤失水和生态环境恶化等。西部山区作为我国重要的煤炭生产基地，其地貌地质环境复杂，开采沉陷规律研究尚不充分，尤其是对于山区地表沉陷的现场监测，还有许多技术问题亟待解决。本文分析了山区开采沉陷监测的特点。在满足监测精度和减少工作量的前提下，论述了多种监测手段用于山区开采沉陷监测的可行性。针对实地观测资料部分缺失的情况，探讨了观测数据插补的数学方法，并结合工程实例进行了验证分析。论文的主要研究结果如下：（1）综合分析了开采沉陷监测的各种技术手段及其适用性，提出了山区开采沉陷监测采用GPS结合全站仪联合作业的方式。（2）根据开采沉陷监测精度要求和所使用仪器的性能，利用GPS测量误差不累计的特点，并考虑全站仪导线的测角量边误差对监测点坐标影响的权值大小，经计算得出全站仪支导线的最多转站数。（3）针对某些观测点测量数据缺失的现象，基于数学差值和概率积分预计模型提出了两种数据插补方法。经实例验证表明，采用数学插值方法获取类观测数据比概率积分模型法更为可靠。（4）以亭南煤矿204工作面开采沉陷监测工程为例，根据论文研究结果制定了山区开采沉陷监测方案，对所得观测数据进行处理和分析，获得了该工作面地表移动信息，并对移动机理进行了合理解释。

全文目录

摘要  2-3
ABSTRACT  3-7
1 绪论  7-11
  1.1 研究的背景及研究意义  7-8
  1.2 国内外研究现状  8-10
  1.3 本文研究的主要内容  10-11
2 观测线的布设及常规测量精度的分析  11-18
  2.1 观测线布设及精度要求  11-13
    2.1.1 观测站布置原则  11
    2.1.2 地表移动观测站的设计方法  11-12
    2.1.3 地表移动观测站的施测  12-13
    2.1.4 测点精度要求  13
  2.2 影响测量精度的因素分析  13-18
    2.2.1 GPS 测量误差产生的原因  13-14
    2.2.2 测角误差分析  14-16
    2.2.3 测边误差分析  16-18
3 观测方案设计的理论分析  18-30
  3.1 GPS 与导线测量相结合的观测方法  18-19
  3.2 GPS 应用开采沉陷监测的精度要求  19-20
  3.3 GPS 网形优化设计  20-24
    3.3.1 GPS 控制网的优化设计指标  20-22
    3.3.2 GPS 网形的优化设计理论  22-24
  3.4 支导线测量误差传播分析  24-28
  3.5 由支导线点位误差确定附合导线的布设  28-30
4 观测资料的插补  30-38
  4.1 从时间维度上插补  30-32
    4.1.1 插值的概念  30
    4.1.2 拉格朗日插值  30-32
  4.2 从空间维度上求解  32-34
    4.2.1 概率积分法的定义  32
    4.2.2 地表移动概率积分法参数的确定  32-33
    4.2.3 概率积分法计算公式  33-34
  4.3 类观测数据预计流程及方法  34-38
    4.3.1 拉格朗日插值法求解类观测值  35-36
    4.3.2 概率积分法求解类观测数  36-38
5 亭南煤矿 204 工作面地表移动规律研究  38-52
  5.1 矿区基本情况介绍  38-39
    5.1.1 地质采矿条件  38
    5.1.2 井田构造  38-39
    5.1.3 204 工作面布置情况  39
  5.2 地表移动观测站设计  39-40
    5.2.1 地表移动参数选取  39
    5.2.2 采动影响距离  39-40
  5.3 地表移动观测站与观测方案的设计  40-42
    5.3.1 观测线位置  40
    5.3.2 观测方案的设计  40-42
  5.4 地表移动观测实施  42-44
    5.4.1 全面观测  43
    5.4.2 日常水准观测  43-44
  5.5 观测成果整理与分析  44-52
    5.5.1 内业整理计算  44-46
    5.5.2 移动和变形计算模型  46-48
    5.5.3 变形曲线分析  48-52
6 结论与展望  52-53
  6.1 结论  52
  6.2 展望  52-53
致谢  53-54
参考文献  54-57

山区开采沉陷监测及数据处理方法研究

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