开采沉陷

摘要： 西部黄土矿区是我国重要的煤炭生产基地,大范围采煤沉陷对矿区耕地资源造成了显著的破坏性影响,但目前对于这种采动引起的耕地变化缺乏定量监测和系统研究。以黄土高原大佛寺煤矿为研究区,通过时序遥感影像分析矿区内主要农作物时序特征,利用增强型自适应反射率时空融合模型将Landsat影像和MODIS遥感影像进行融合,构建研究区30 m分辨率的NDVI时间序列数据集,采用TIMESAT程序包中的S-G滤波法对其平滑重构,结合多光谱遥感数据以及数字高程模型,采用面向对象决策树分类模型,获取研究时段内各期农耕地利用的时序数据。基于年度遥感数据,按照采煤扰动程度将研究区域划分为采空区、沉陷区、间接影响区以及非开采影响区,通过GIS空间分析技术对各影响区内农耕地面积减少的时空分布情况进行分析统计,揭示了黄土矿区耕地变化的时空分布特征,并探讨了采煤沉陷对耕地的破坏及其相关影响。结果表明:研究区内耕地的变化与煤炭资源开采紧密相关,随着采空区的增加,耕地面积逐年减少,且以采煤初期的减少幅度最大。不同采煤扰动影响区内耕地减少情况存在差异,减少幅度随着距采空区越远而逐渐降低,耕地面积减少情况主要发生在沉陷边界以及地形变化处。此外采空区、沉陷区内耕地生产能力及农作物长势情况均较采矿前有所下降,而在煤炭开采的同时,人为干预保护措施能够在一定程度上缓解耕地面积持续减少的情况。研究结果可为黄土高原煤矿区耕地资源科学利用与保护提供参考依据。

摘要： 为了研究断层对开采沉陷影响机制,将工作面开采对覆岩的扰动视为应力波在岩层介质中的传递,建立了应力波在软弱岩层和坚硬岩层间双向传递的应力表达式。采用理论和数值计算分析了软弱岩层介质对应力波传递的影响,揭示了断层对覆岩移动变形和应力传递阻隔机制并通过相似模拟进行验证,最后利用数值计算分析了不同断层特征参数对覆岩移动变形阻隔作用的影响程度。结果表明:工作面开采产生的应力波波速越大,采动对覆岩的扰动越大;断层带岩体作为破碎带存在,应力波在断层带岩体多重反射作用下穿过断层带后波速下降明显,开采盘与非开采盘应力波最大波速之比为4.68~35.61,断层对采动应力传递具有阻隔效应,覆岩移动变形主要发生在开采盘;由于应力波穿越断层后在浅部波速衰减小于深部,浅部断层带岩体先于深部断层带岩体发生非连续变形;断层特征参数对覆岩移动变形传递阻隔作用排序为断层带宽度>断层落差>断层倾角>断层带岩体内摩擦角>断层带岩体黏聚力。

摘要： 提出一种融合赫尔默特方差分量估计和径向基函数神经网络(HVCE-RBFNN)的三维形变计算方法,结合GNSS和InSAR监测数据,解算甘肃省金昌市金川西二采矿区的地表三维形变场。结果表明,基于HVCE-RBFNN方法获取的三维形变结果精度高于传统方法,其东西向、南北向和垂直向的均方根误差(RMSE)分别为20.85 mm、7.41 mm和34.47 mm,3个方向的最大形变量分别为228 mm、300 mm和193 mm,采空区形变空间分布符合开采沉陷规律。

摘要： 针对常规时序合成孔径雷达干涉测量(Interferometric Synthetic Aperture Radar,InSAR)技术在西部矿区受高原堆积型沙丘地貌的影响难以获取足够数量的监测点,无法完整提取矿区地表形变信息的问题,以西部矿区内蒙古石拉乌素煤矿为例,基于覆盖研究区域的52景Sentinel-1A数据,利用一种针对西部矿区高原堆积型沙丘地貌的基于分布式目标InSAR(Distributed Target InSAR,DS-InSAR)的时序地表形变监测方法,获取了2016—2018年研究区域采动引起的地表形变时空分布信息。研究结果表明:在监测时段内矿区地表出现了2处明显的下沉盆地,盆地内垂直方向最大累计沉降超过400 mm;与常规时序InSAR方法相比,该方法可在研究区域内获取更多数量空间分布均匀的监测点,从而更加准确地提取研究区域的面状地表形变信息。与水准实测数据对比结果显示,二者相关系数为0.97,二者间绝对误差较小且误差整体分布合理,表明该方法具有较高的可靠性,能够很好地应用于西部矿区高原堆积型沙丘地貌特征下非充分采动时的地表形变监测。

摘要： 为了提高ENN(Elman neural network)神经网络获取概率积分预计参数的准确性,以我国30个地表移动观测站的实测数据作为学习训练和测试的样本数据,采用强稳健局部加权回归法(Rlowess,RW)对30个地表移动观测站数据进行降噪处理,采用蚁群算法(Ant Colony Optimization,ACO)对ENN神经网络的权值和阈值进行优化,构建了ACO-ENN概率积分预计参数解算模型。结果表明:对比分析ACO-ENN模型解算RW降噪处理前后的实测数据,发现RW降噪处理显著提高了数据质量,提高了解算模型的预测精度;利用ACO-ENN模型解算下沉系数、水平移动系数、主要影响角正切及拐点偏移距的平均相对误差分别为2.41%、3.48%、6.11%和1.67%,ACO-ENN模型对于概率积分预计参数的解算精度优于传统ENN算法,为精确获取概率积分预计参数提供了新思路。

摘要： 采煤塌陷区土地开发利用近年来已成为一个热点、难点问题,如何科学高效的对采煤塌陷区土地进行开发利用、及时恢复治理受损土地资源意义重大。文中以东部高潜水位矿区采煤塌陷区土地的治理情况为切入点,在分析塌陷区土地利用现状和不同开采条件土地损毁特征的前提下,归纳总结了采煤塌陷区土地的开发利用模式,最后对治理过程中涉及到的治理时机、治理模式、规划衔接、沉陷预计等问题进行了深入分析并提出建议。

摘要： FLAC3D在矿山开采引起的地表沉陷预测、变形规律分析等方面的研究提供了重要的数值模拟计算方法。但由于FLAC3D在模型构建、数据输出等方面的局限性,大大降低了在复杂岩土采矿工程中的应用。因此,本文针对矿山开采沉陷领域FLAC3D数值模型构建等问题,提出了FLAC3D参数化建模方法。该方法将整体模型格网化,分解成一个个便于建立的brick六面体单元模型,再将单元模型组合构建成复杂的矿山开采岩土模型。采用编程设计的方法,实现了复杂岩土模型的参数化建模功能。研究为FLAC3D在矿山开采沉陷的虚拟仿真教学、变形预测和变形规律分析提供了可行思路。

摘要： 针对传统测量方法提取矿区地表形变存在获取数据是离散、低密度,不能完整有效地对建筑物损坏等级进行评价等问题。拟提出基于三维激光扫描技术(3DLS)的矿区建筑物形变监测及采动损害评估方法研究。首先介绍了基于三维激光的建筑物变形监测精度设计方法及建筑物采动损害评估方法。其次构建了基于量子粒子群(QPSO)的三维激光标靶球拟合方法,并进行了精度分析。随后对淮南某矿区地表建筑物进行了多时段实时观测,并对矿区开采沉陷盆地建筑物的特征点进行形变信息提取。最后依据《建筑物、水体、铁路及主要井巷煤柱留设现压煤开采规程》对房屋的损坏等级进行了评价。结果表明:①QPSO算法应用于标靶球拟合具有一定的稳定性且其结果精度较高。②矿区地表建筑物的损坏等级与距开切眼的距离成正比,离开切眼越近,建筑物的损坏等级越高,同时其与工作面的掘进进度有关,随着工作面开采强度的提高,地表建筑物的损坏程度也随之提高。综上,应用三维激光扫描技术监测矿区地表建筑物的采动损害对矿区安全生产及评估有着指导性的意义,研究成果对附近矿区的地质环境灾害评估与防治具有重要的参考价值。

摘要： 针对黄土沟壑地形下回采工作面在相邻采空区影响下地表移动变形进行研究,基于矿区实测数据,结合FLAC^(3D)数值模拟软件进行三维分析。结果如下:单一工作面开采地表最大下沉值为1168.95 mm;受采空区影响工作面开采地表最大下沉值为2422.07 mm,与实际监测值相比,数值模拟值相对监测值相差不大;回采工作面受采空区影响,采空区侧应力要大于回采侧应力,地表下沉盆地偏向采空区一侧;工作面回采导致的移动变形受地表地形影响较大,位于沟壑地形边坡位置地表发生滑移,移动变形量比坡顶要大。

摘要： 本文以济宁煤矿为研究背景,借助FLAC^(3D)数值模拟软件,分析采动作用下不同类型筏基、筏基强度以及埋置深度对高层建筑的影响程度。结果显示:各影响因素对高层建筑变形影响程度划分大小为:桩数量>基础强度>筏板厚度>桩长度;其中桩数量、基础强度、筏板厚度为显著性影响因素,桩长度显著性不明显。

摘要： 针对当前开采沉陷动态预计不精准问题,综合利用实测分析和理论研究方法,提出了基于时效Knothe函数的开采沉陷动态精准预计方法,主要取得如下成果:(1)Knothe时间函数的参数C值在开采过程中呈现近似正态分布,采动结束后C值呈负指数衰减直至趋于定值;(2)在预测时效Knothe函数C值时,实验结果表明:就整体性预测而言,AR模型的整体性最好,传统的GM(1,1)模型误差较大,三次指数平滑法的预测结果出现粗差;就单期预测而言,传统的GM(1,1)模型和AR模型对C值的预测存在不稳定性,三次指数平滑法各期预测值误差均小,较稳定.本文研究成果对研究开采沉陷动态精准预计具有参考意义.

摘要： 针对岩移参数的相似准数问题,基于π定理,以扩充因次M、Lx、Ly、Lz、T代替传统M-L-T因次,利用Rayleigh法推导开采沉陷的相似准数,建立了统一的预计参数与角量参数的走向、上山、下山方向的相似准数函数模型,为矿区岩移参数计算及相似实验分析提供了依据.

摘要： 针对Knothe时间函数在描述动态下沉过程中下沉速度的不足,本文采用改进的双参数Knothe时间函数建立动态下沉模型,其中的覆岩岩性决定系数c及幂指数k值采用最小二乘法求解,最大下沉值W0通过地表移动观测站实测资料确定;采用拟合决定系数R2评定精度且以淮南某矿1242(1)工作面地表移动观测站实测资料进行模型精度验证,最大下沉点MS29和ML44在各个观测时期的拟合决定系数分别0.9836和0.9757,工作面推进过半时(328d)倾向和走向观测线上各监测点观测值与预计值的拟合决定系数分别0.9953和0.9582,计算结果表明双参数Knothe时间函数模型动态预计1242(1)工作面开采沉陷全过程精度可靠.

摘要： 煤系覆岩的层状结构作为煤炭赋存的一个显著且重要的地质特点,不仅影响着开采沉陷的发展过程,也决定着沉陷后地表最终形态,但研究含煤系覆岩层状结构及关键特征对开采沉陷的影响作用及规律在国内外却鲜有报道.

摘要： 煤作为沉积矿产,其上覆岩石的层状结构是非常显著的地质特点.本文以陕北榆神府矿区2-2主采煤层上覆岩石层状结构及特征为背景,以砂岩层数、砂岩平均厚度和砂泥比为变量,构建了18种不同类型的层状结构模型,运用数值模拟实验的方法,分析研究了砂岩层数、砂岩平均厚度和砂泥比对下沉系数的影响,建立了相应的量化关系,探讨了煤层上覆岩石层状结构对开采沉陷的影响规律,对指导煤炭开采和开采沉陷防治具有重要的现实意义.

摘要： 根据急倾斜煤层开采沉陷的概率积分预计方法和基本特点,基于欧拉常数,提出了急倾斜煤层开采(煤层倾角大于75°)的最大下沉值的对数预计法.该方法公式简单明了,具有较强的实用性.利用孔集矿的实测资料对计算方法进行了验证,实例证明了本方法的科学性。

摘要： 神府矿区生态环境脆弱,煤矿开采对矿区生态环境破坏严重,本文结合现场调查,利用模糊综合评价方法,分析了矿区生态环境的受损情况及空间分布特征,提出了矿区土地复垦与生态恢复的技术措施.研究成果对于促进西部矿区生态环境保护具有重要指导意义。

摘要： 神府矿区生态环境脆弱,煤矿开采对矿区生态环境破坏严重,本文结合现场调查,利用模糊综合评价方法,分析了矿区生态环境的受损情况及空间分布特征,提出了矿区土地复垦与生态恢复的技术措施.研究成果对于促进西部矿区生态环境保护具有重要指导意义。

摘要： 神府矿区生态环境脆弱,煤矿开采对矿区生态环境破坏严重,本文结合现场调查,利用模糊综合评价方法,分析了矿区生态环境的受损情况及空间分布特征,提出了矿区土地复垦与生态恢复的技术措施.研究成果对于促进西部矿区生态环境保护具有重要指导意义。

摘要： 针对矿区煤矿开采引起的地表沉陷及其对矿区地表及环境破坏的影响,以减轻地表沉陷危害程度、恢复矿区所在地的生态功能为目标,按照采矿区塌陷类型、塌陷坑大小及塌陷区地理环境,采用不同的土地整治与生态恢复措施,在防治和控制矿区地表沉陷引起的生态破坏及生态环境保护方面取得很好的成果与经验.

摘要： 本发明公开了一种基于煤矿开采地表沉陷特征的D‑InSAR和UAV摄影测量融合方法，涉及D‑InSAR和UAV融合的方法。通过D‑InSAR技术提取沉陷盆地边缘微小变形，UAV摄影测量技术获取沉陷盆地中心大梯度变形，再基于概率积分法将两者数据进行融合。本发明的技术方案为：先获取工作面信息，并通过D‑InSAR和UAV摄影测量技术获取矿区沉陷盆地信息，借助主断面的数据，初步获取到下沉系数；预计下沉值；重新预计下沉值，并对两个格网中的下沉值进行择优处理。充分利用D‑InSAR和UAV摄影测量技术的各自优势，联合两者技术分别监测矿区沉陷盆地的边缘微小形变和中心大量级形变，最终得到完整且准确地沉陷盆地。

摘要： 本发明属于扫描仪技术领域，具体的说是一种煤矿区开采沉陷区测绘用三维激光扫描仪,包括扫描仪、云台和底盘；所述扫描仪底部固定连接有云台；所述云台远离扫描仪的一侧固定连接有底盘；所述底盘两侧对称开设有气管；所述气管包括外管和内管；所述外管内套设有内管；所述外管一端固接有喷口；所述喷口与内管连通；所述底盘设置有避震器；所述避震器内部设置有气囊；气囊与内管连通；本发明避震杆向上运动挤压气囊；气体通过内管从喷口喷出，喷口对准扫描仪激光扫描面板，将扫描仪激光扫描面板上附着的灰尘吹除；避免面板表面附着的灰尘干扰激光扫描，提高了扫描仪的扫描精度，提高了扫描仪扫描数据的精确性，提高了扫描仪的工作效率。

摘要： 本发明涉及开采沉陷技术、光学遥感与微波遥感技术领域，公开了一种开采沉陷积水区识别与水下地表下沉量提取方法，用于解决地下矿开采后会导致大面积地表下沉，同时会形成积水区，无法准确、及时辨别其下沉区域和预计下沉量的问题。其联合光学卫星遥感技术、DInSAR技术和概率积分法的地表沉陷积水区识别与下沉量预计提取的流程化方法组合，快速精准确定区域内由于井工开采导致地表下沉区域以及下沉量。本发明涉及的流程对于南方平原地区开采沉陷的监测与规律研究具有重要意义，且易于实现，执行效率高，可以解决目前仅依靠水准测量无法实现大面积沉陷区精确提取的技术问题。

摘要： 本发明涉及水准仪设备技术领域，具体为一种煤矿区开采沉陷区测绘水准仪，包括支座，支座的底部铰接有多个支腿，支座的顶部设有抬升机构，抬升机构的底部设有安装机构，抬升机构的顶部安装有水准仪；抬升机构包括插杆和第一套筒，支座上开设有多个，插杆插设在内，第一套筒插设在插杆内，第一套筒上开设有卡槽。本发明通过使用抬升机构，可以在使用者放置好支腿之后，直接抬升水准仪，使水准仪达到使用者方便测绘的高度，从而让使用者能够保持直立的姿势进行测绘，降低使用者弯腰产生的不适感，增加使用过程中的舒适度，并且抬升机构的底部连接有插销等安装以及拆卸的机构，极大的增加了装置安装和拆卸的便捷性。

摘要： 本发明涉及扫描仪技术领域，具体为一种煤矿区开采沉陷区测绘用三维激光扫描仪，包括支撑座,所述支撑座的下表面固定连接有四个呈环形阵列分布的固定块，所述固定块的下表面均通过设置转动轴转动连接有支撑腿，且所述固定块的下表面设置有能够对支撑腿进行限位的调节机构，所述支撑座的上表面中间位置设置有底板，且所述底板的下表面设置有升降机构，所述底板的上表面中间位置固定连接有扫描仪，所述底板的上表面边缘处固定连接有防灰机构，所述防灰机构包括透明玻璃板、外罩、刮板、转轴以及第一电机，本发明通过设置防灰机构，能够对三维激光扫描仪进行防灰、除灰，避免煤矿区的煤粉粘附在监测探头上，影响检测探头的正常使用。

摘要： 本发明涉及开采沉陷监测技术领域，尤其涉及一种联合无人机和DInSAR技术的开采沉陷监测方法，将开采沉陷区的无人机监测结果与DInSAR差分沉降结果进行融合，根据本发明所提出的数据筛选方法，对DInSAR和无人机监测数据进行筛选，使得筛选后的DInSAR监测值用以边缘监测，筛选后的无人机监测值用以沉陷中心主沉陷值。既利用了无人机数据在沉陷区中心的高精度，又保留了DInSAR差分结果在边缘监测的优越性，弥补了DInSAR手段在大梯度变形的失相干的缺点以及无人机技术在边缘微小变形监测方面的不足。将两种数据优势进行互补，实现采动沉陷区的高精度监测。

摘要： 本发明涉及一种基于单轨道InSAR的山区开采沉陷三维变形提取方法，所述基于单轨道InSAR的山区开采沉陷三维变形提取方法首先根据D‑InSAR监测的视线向LOS形变与地表三维形变的几何投影关系建立LOS向形变方程，其次将LOS向形变方程与山区开采沉陷地表形变规律进行融合，在给出相关边界条件的基础上，对LOS向形变方程进行求解，从而实现了基于单轨道InSAR对地观测技术的山区开采沉陷三维变形提取新方法。本发明对三维形变提取精度高，满足开采沉陷监测精度要求。

摘要： 本发明属于矿区生态修复技术领域，公开了一种模拟开采沉陷对土壤水盐运移影响的方法与装置，包括无盖无底的长方形有机玻璃容器；钢制底座的卡槽；有机玻璃制活动面板等。通过将有机玻璃容器内部固定好的活动面板上方铺设石膏板、填充土壤；并在有机玻璃容器侧面上均匀开设的多个水盐监测孔中放置数据采集器与传感器。利用构建的开采沉陷装置进行浅埋煤层开采沉陷扰动下的开采沉陷过程模拟、土壤蒸发过程模拟、水盐数据监测、水盐数据分析，计算沉陷盆地不同应力区、不同深度、不同沉陷阶段的土壤蒸发量、脱盐率及其变化规律，确定浅埋煤层开采沉陷条件下的土壤水盐运移规律。满足了装置简单、操作便捷、数据采集可控、应用范围广等需要。

摘要： 本发明公开一种矿区开采沉陷边界识别方法及装置，涉及矿区采煤沉陷监测技术领域，方法包括获取开采起始时间前、后N1景合成孔径雷达图像数据作为第一图像数据，获取包含沉陷区设定时间内的N2景合成孔径雷达图像数据作为第二图像数据；采用SARscape软件分别对第一图像数据和第二图像数据进行处理，得到ArcGIS数据格式的图像Map1和图像Map2；将图像Map1和所述图像Map2输入至ArcGIS中，分别获得3D可视化图Map1‑3D与Map2‑3D；将3D可视化图Map1‑3D与Map2‑3D的公共区域边界确定为沉稳区边界。解决了稳沉区边界确定的问题。

摘要： 本发明属于测绘设备技术领域，具体的说是一种煤矿区开采沉陷区测绘水准仪，包括水准仪本体，还包括校平装置和支撑组件，所述校平装置位于水准仪本体上端并与其相连接，所述校平装置用于帮助水准仪本体的自动水平；所述支撑组件与校平装置相连接，所述支撑组件对水准仪本体起到支撑的作用，本发明可根据煤矿区的开采沉陷区地面的凹凸程度自动校正水平无需人工校平，并且凭借支撑组件方便在区域内移动。