基于ST和SPSS软件的煤矿地表沉降监测分析

李鹏飞，马羽，袁兴明

（1.山东电力工程咨询院有限公司，济南250013；2.山东省国土测绘院，济南250102；3.山东工业职业学院，山东 淄博256414）

1 引言

该煤矿位于山东省滕州市，矿井于2006年3月正式开工，2010年3月正式联合试运转。矿井设计生产50万吨/年，预计服务年限为66.1年。为了解决矿区的“三下”开采问题，准确地设计了各种保护煤柱，保障生产安全，为了解决矿区内村庄下煤柱的开采难题和安全生产中存在的问题，在矿区5206、5207 工作面上布设了地表岩移观测站，观测分析地表变化规律，共布设了走向线和倾向线四条。

建筑沉降分析系统ST 是基于现代计算机应用技术，总结现有建筑沉降观测的理论知识和实践经验，系统化、规范化地进行建筑沉降分析的软件工具；SPSS软件在一元回归分析中，首先绘制自变量与因变量的散点图，再根据散点图拟合出相应图形曲线。

外业测量采用了先进的测量仪器和测量方法，在内业数据处理中，采用ST 沉降观测分析软件和SPSS数据分析软件[1]，及时对开采的情况进行分析，分析出变化的曲线，做到了理论与实际开采沉陷相结合。观测获得的数据准确、精度高，研究成果可靠，变化规律清晰，完全可以应用于该煤矿的采矿生产中。

2 监测点的布设

根据最大下沉值，在倾向主断面上确定出地表最大下沉点，通过该点沿矿体的走向做剖面线，得到走向线的平面位置，可以根据移动角值计算出影响范围的边界点。走向线1和走向线2 布设思路是沿着工作面走向自南向北布设的。倾向观测线位于主断面内，与走向观测线垂直，在走向主断面图上自开切眼用(δ-Δδ)角和Φ 角向工作面推进方向划线交地表于E 点，倾向线观测线在工作面推进方向上超过E 点的位置。根据实地情况在两个工作面上布设了两条倾向线，倾向线A、倾向线B，具体布设如图1所示。

3 基于ST 软件的沉降量统计分析

倾向线B 自西向东沉降变化逐渐增大，B11 出现最大下沉值。

图1 监测线布设示意图

表1 倾向线B 沉降量统计表

4 倾向线沉降计算

沉降计算从2015年5月5日（第1期）开始，绘图从第1期到第18期，具体如下。

分析图2 可以得出，最大累计沉降为-329.1mm；最大期沉降为-65.1mm；最后一期最大沉降为-7.7mm。累计沉降为-218.2mm；最大期沉降为-42.7mm；最后一期沉降为-4.5mm。

图2 倾向线B沉降过程线组合

图3 倾向线B沉降累计柱形图

图4 SPSS拟合B11点沉降曲线

分析图3和图4 可以得出，通过沉降变化曲线和累计沉降图可以得出，倾向线B 自西向东沉降变化逐渐增大，B11出现最大下沉值，通过分析沉降速度可以发现，最大期沉降出现在14期，第15期之后沉降速度开始变小。应用SPSS数理统计软件能够对沉降数据进行拟合分析，得出相应的曲线和拟合公式，可以用于后续的沉降预测分析。

5 结论

①本文利用ST 软件对地表监测线倾向线B 进行分析，得出了单点沉降量、沉降速率、最大沉降量以及沉降变化曲线，分析出了地表的沉降变化规律，为采空区上方建筑物安全提供了基础数据。数理统计软件能够对离散的数据点拟合出变化的曲线，为分析沉降规律提供有效的处理方法，其预测分析功能可以对沉降监测进行短期地预测。通过两种软件的分析，采空区上方地表基本趋于稳定。

②结合应用两类不同领域的软件对煤矿地表的沉降进行分析，能够分析出地表的沉降变化规律，为工程建设、地质灾害以及地表塌陷的预防提供技术支持。