Главная | Автореферат | Ссылки | Электронная библиотека

Донецкий национальный технический университет
83000 Украина, Донецк, ул. Артема, 58
специальность: Маркшейдерское дело (7.090307)

Галемский Павел Вячеславович
galemsky@ukr.net

Автореферат магистерской выпускной работы
Научный руководитель - Грищенков Николай Николаевич

Разработка геоинформационной системы наблюдений за сдвижениями и деформациями земной поверхности вследствие влияния очистных работ

Общая характеристика работы

Краткое содержание работы

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы

Вопрос прогнозирования сдвижений и деформаций земной поверхности вследствие ведения очистных работ насущная проблема не только маркшейдерских отделов шахт но и самих предприятий, отрасли. Именно прогноз и наблюдения сдвижений и деформаций позволить осуществить рациональное ведение горных работ - максимальное извлечение запасов угля при минимальных затратах на мероприятия по защите и ремонту зданий и сооружений от вредного влияния сдвижений и деформаций. Геоинформационная система (далее ГИС) - это тот универсальный инструмент, который не только позволит осуществить прогноз сдвижений и деформаций но расширить возможность обработки данных маркшейдерских наблюдений.

Цель работы

Разработать геоинформационную систему наблюдений за сдвижениями и деформациями земной поверхности вследствие влияния очистных работ, данные по которым станет надежным инструментом в наблюдении и прогнозе вредного влияния сдвижений и деформаций для условий центрального Донбасса.

Научная новизна

  1. Анализируются математические модели методов расчета сдвижений и деформаций, построенных с помощью Mathcad 2001.
  2. Используются данные по наблюдательным станциям для корректировки функции типовых кривых (для ограниченных горно-геологических условий).
  3. Применяется методика вертикальных сечений для расчета сдвижений и деформаций.

Практическая ценность

В результате выполнения данной работы получена ГИС, которая базируется как на общепринятой методике типовых кривых. Возможно комбинирование данной системы с другими ГИС. Например, в информационных технологиях по назначению мер охраны зданий и сооружений, по оценки недвижимости на подрабатываемых территориях.

Разработанная ГИС ориентирована на решение практической задачи наблюдения за сдвижениями и деформациями земной поверхности вследствие ведения очистных работ.

Реализация результатов работы

Внедрение данной работы предусмотрено на шахтах ГХК "Донуголь", а также в учебном процессе, в курсе маркшейдерского дела, при подготовке специалистов горного профиля.

Методы исследования

Используется комплексный метод исследования:

Апробация работы

По работе был сделан доклад на научно-технической конференции "Маркшейдерское обеспечение горных работ" в ДонНТУ 24 апреля 2002 года.

 

КРАТКОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Введение
 1. Цель и задачи исследований
 1.1 Анализ технологических способов создания геоинформационных систем
 2. Методы компьютерного моделирования, изучения и расчета основных характеристик процесса сдвижения породного массива
 3. Разработка баз данных и программных средств геоинформационной системы наблюдений за сдвижениями и деформациям вследствие ведения очистных работ
 4. Анализ результатов и графическая интерпретация результатов наблюдений
Перечень ссылок


Введение

 

Один из самых актуальных вопросов маркшейдерской службы является изучение процессов сдвижений и деформаций земной поверхности вследствие ведения очистных работ. Необходимость эффективного решения такой задачи возрастает в Донецком угольном бассейне в связи тем, что подработаны большие участки застроенной части поселков и городов.

 

Использование геоинформационных систем позволяет более всесторонне исследовать процессы сдвижений и деформаций, расширить возможности управления и контролирования ими с целью защиты зданий, сооружений и горных выработок от вредного влияния ведения очистных работ и рационального использования недр. На основе ГИС технологий можно создать систему для поддержки принятия решений о выборе мер защиты подрабатываемых объектов, их экономической целесообразности и эффективности.

Поэтому, в Министерстве угольной промышленности Украины подготовлен отраслевой документ "Концепция развития ГИС и программа поэтапного внедрения ее на предприятиях и в организациях" и издан приказ №621 от 27.12.99, определяющий ряд мер, направленных на реализацию данной концепции [1].

Еще острее этот вопрос становится в условиях формирования рынка недвижимости, необходимости учета вредного влияния очистных работ на объекты.

Создание геинформационных технологий даст возможность использовать имеющиеся методики, корректируя, дополняя и расширяя их, с одновременным применением новых способов прогноза на основе накапливаемого банка данных.

 

1 Цель и задачи исследований

Основная цель исследований - это создание геоинформационной системы, которая позволила бы для конкретных горно-геологических условий выполнить оптимальный прогноз сдвижений и деформаций вследствие ведения горных работ.

Задачи исследования:

1. Разработка программных средств расчета сдвижений и деформаций горного массива.
2. Разработка баз данных.
3. Проведение экспериментальных расчётов.
4. Графическая интерпретация полученных величин согласно [2, 3].
5. Анализ полученных результатов.



1.1 Анализ технологических способов создания геоинформационных систем

 

В качестве платформы для разрабатываемой системы используется ГИС ArcView 3.1.

 

В пользу такого выбора говорит простота создания и поддержания атрибутивных баз данных, наличие встроенного объектно-ориентированного языка программирования Avenue с большими возможностями пространственного анализа, достаточный набор инструментов для векторизации исходных графических данных.

 


2. Методы компьютерного моделирования, изучения и расчета основных характеристик процесса сдвижения породного массива

 

Существуют следующая классификация методик по [4]:

  1. По способу выполнения: аналитические; графические; аналоговые; при помощи ЭВМ.
  2. По видам получаемого результата: методы вычисления по точкам; методы определения максимальных значений; методы типовых кривых.
  3. По основным предпосылкам метода: эмпирические; методы, основанные на функциях влияния; методы основанные на теоретических моделях.

Методы компьютерного моделирования в свою очередь можно сгруппировать в несколько основных разделов, в выделении которых следуют общепринятым классификациям по [4]:

  1. Метод, "теоретической базой", которых являются эмпирические методы.
  2. Методы, базой которых являются подходы, использующие функции влияния (основываются на нескольких принципах: принцип ограниченного угла, принцип эквивалентности, принцип суперпозиции, принцип постоянства объема и др.).
  3. Методы, "теоретической базой" которых являются подходы механики сплошных сред (МСС).
  4. Методы, основанные на использовании стохастических моделей.
  5. Методы, "теоретической базой", которых являются подходы, относящиеся к группе эспериментально-аналитических.

В моей работе использую наиболее эффективные и действенные методики, базирующиеся на экспериментально-аналитическом подходе, совмещающие в себе достоинства строгих аналитических рассуждений и результаты обработки конкретных детерминированных эмпирических данных [4].

3. Разработка баз данных и программных средств геоинформационной системы наблюдений за сдвижениями и деформациям вследствие ведения очистных работ

 

По исходной горно-графической документации формируются виды – интерактивные чертежи: “План”, “Разрез”. По данным маркшейдерских наблюдений создаются новые виды: “Деформации”, “Кривизна”, “Оседания”.

 

В ГИС создаются новые виды для каждого из рассчитанных сдвижений и деформации, если выбранное направление не совпадает с профильными линиями реперов на наблюдательных станциях, и добавляется в виде новой темы к существующим видам, если направления совпадают. Значения сдвижений и деформаций заносятся в атрибутивные таблицы соответствующих тем.

Для хранения информации, необходимой для расчёта организуется база данных, которая состоит из атрибутивной таблиц тем “План”, “Разрез”и дополнительных таблиц

При разработке программных средств геоинформационной системы использовался встроенный, в среду ArcView 3.1, объектно-ориентированный язык программирования Avenue.

Для организации интерфейса, интеграции внешних программных модулей, управления базой данных были написаны программы (скрипты) на языке Avenue.


4. Анализ результатов и графическая интерпретация результатов прогноза


По полученным графикам анализируется соответствие рассчитанных  величин и данных натурных наблюдений. По результатам анализа корректируются типовые кривые путем аппроксимации исходных функций и полученных в результате маркшейдерских измерений.

 

Анализ результатов расчёта деформаций и сдвижений земной поверхности необходим для правильного выбора той или иной методики, для получения в дальнейшем надежных величин сдвижений и деформаций.

Графическая интерпретация результатов прогноза представляет собой построение, с помощью системы Surfer, Excel в виде требуемой [2, 3] и необходимой гарфической документации для более полного анализа полученных результатов.




Перечень ссылок

1. Разработка ГИС мониторинга подрабатываемых территорий // Грищенков Н.Н., Кулибаба С.Б., Донецкий государственный технический университет, УДК 622.831.1:681.3.065.

2. Инструкция по наблюдениям за сдвижением горных пород, земной поверхности и подрабатываемыми сооружениями на угольных и сланцевых месторождениях / Мин-во угольно промышленности СССР: Утв. 30.12.87. Разраб ВНИМИ; Состав.: И.А. Петухов, Н.И. Мичкина, В.Н. Замисев и др. - М.: Недра, 1989. - 96 с.: ил.

3. Правила охраны сооружений и природных объектов от вредного влияния подземных горных разработок на угольных месторождениях/ Ми-во угольной пром-ти СССР. - М., "Недра", 1981, 288 с.

4. Журавков М.А., Невельсон И.С.. Методы компьютерного моделирования, изучения и расчета основных характеристик процесса сдвижений породного массива // Маркшейдерский вестник №1, 2000.

На главную

Дата последнего обновления 27.04.2002г.