矿山开采沉陷专题信息表达新模式

针对矿山开采沉陷所引发的地表形变信息表达和准确制图问题,该文结合遥感影像与地形图等数据,基于矿区开采沉陷变形预计结果和三维可视化方法,对矿山开采沉陷专题信息表达及其GIS制图新模式进行了探究。实现了矿区地表下沉、水平移动、水平变形、倾斜和曲率的形变信息应用分析与可视化,以及下沉盆地水淹范围模拟图、三维地表变形影像图、特定区域变形分析图、采动损坏等级分布图等制图功能。     

一种顾及矿区地形特征的开采沉陷三维可视化实现方法

针对已有开采沉陷三维可视化方法中不能考虑矿区三维地形特征的不足,本文通过计算机语言编制开采沉陷预计程序对矿区地表点进行三维坐标变形预计计算与坐标融合计算,并基于数据传输的方式与ArcGIS进行结合,实现了顾及矿区三维地形特征的开采沉陷三维可视化。利用该方法生成的三维表面,克服了已有开采沉陷三维可视化方法中不能表现矿区地表塌陷后移动和变形状况的不足,而且能充分利用ArcGIS强大的空间分析与空间数据查询功能,实现了GIS在开采沉陷领域中的良好应用。     

条带开采地表沉陷预计参数的确定

概率积分法是条带开采地表移动和变形预计常用的方法,而概率积分法预计的精度取决于其预计参数的确定。以国内大量的条带开采实测资料为基础,应用相似理论对条带开采地表沉陷的相似现象进行了模糊聚类分析,计算出了条带开采地表沉陷预计参数。根据所得条带开采地表沉陷相似现象的分类及其地表沉陷预计参数,应用模式识别对待求条带开采地表沉陷预计参数进行了求取。工程实例表明,用模糊优化确定的预计参数进行条带开采地表移动和变形预计,其预计结果更加可靠、准确。     

地表变形等值线图的自动绘制

变形等值线图是用来描述矿区地表移动和变形分布的主要可视化方法.利用等值线绘制软件Surfer的ActiveX Automation接口和面向对象的集成开发工具,将其绘图功能集成到开采沉陷预计应用程序中,可实现地表移动和变形预测等值线的自动绘制,实现预测结果的可视化分析.     

采空区地表沉陷对公路的破坏特征及预测技术

地下矿产资源的开采会使地表公路发生沉陷,甚至出现突然坍塌或沿层面滑移等灾害事故.本文根据岩层与地表移动原理,基于曲面分布矿层、任意形状工作面条件下地表点在任意方向的移动与变形值预计方法,并顾及复杂地质、采矿、地下工程、地形、公路等级及其附属设施结构等基本因素,分析公路遭受地表沉陷破坏影响的特征,推导出地表沉陷区公路移动与变形预计公式,讨论了公路安全性评估方法,提供公路坍塌事故的防治措施.最后,列举了一个公路沉陷预计实例.     

基于概率积分法的矿区地表沉陷预计分析

为了预防矿区开采造成的沉陷及其诱发的自然地质灾害,进行必要的沉陷预计工作。以兖州某煤矿10303工作面开采为例,选取适宜本区域的概率积分法作为预计模型,采用该矿地表观测站实测分析得到的岩移参数作为预计参数,进行地表移动变形预计,根据预计结果绘制村庄地表破坏分区图,并根据临界变形值标准划分实际的地表破坏等级范围,为进一步确定开采方案提供参考。     

基于Python的开采沉陷预计算法

开采沉陷预计在矿山资源开发利用中具有重要作用.利用Python的scipy科学计算模块实现了开采造成的地表任意点移动变形预计,从概率积分函数构造、影响圆、数组通用函数、坐标系选择和预计点密度设计等技术途径研究了程序优化的方法,从而达到提高预计效率的目的,并采用matplotlib绘图模块实现了变形等值线图、等值线云图和三维曲面图的绘制.研究结果对采用VC++等其他平台进行沉陷预计程序开发有一定参考价值.     

开采沉陷时序预测技术

叙述了时间序列分析的基本理论，分析了矿山开采沉陷观测数据的特点，提出了基于时间序列分析的开采沉陷预计技术，建立了开采沉陷的时序预计模型。用该模型可以对采动地表移动变形进行预测，预测结果分析表明用时间序列分析的方法能够很好的解决开采沉陷的动态预测问题。地表移动变形的相对预测误差在5％左右，与传统的预测方法相比，预测精度可以提高5％－15％，最后还提出了这一预测方法所存在的问题和今后的解决办法。     

一种改进的开采沉陷动态下沉模型

针对Knothe时间函数在描述点位动态下沉过程中的不足,该文采用分段函数构建改进的Knothe时间函数。结合煤矿工作面观测站实测数据,建立工作面开采沉陷动态下沉预计模型;并利用概率积分法模型及回归分析等方法解算模型所需参数,包括地表任意点最终下沉量、时间因素影响系数及地表点位最大下沉速度出现时间。经实验验证,基于改进的Knothe时间函数的开采沉陷动态预计模型能够真实地反映地表下沉的动态过程,且精度满足开采沉陷工作需要。     

不规则形状地下空间开挖条件下地表沉陷预计方法研究

地下工程施工或地下采矿导致地表沉陷，甚至造成突然坍塌或沿层面滑移等灾害事故。文中根据概率积分法的基本原理，基于褶曲构造地层，任意形状空间开挖条件下地表点在任意方向的移动与变形值预计方法，并顾及复杂地质和开挖等因素，推导出不规则形状地下空间开挖条件下地表移动与变形预计公式。由于地表沉陷预计公式都是不可积重积分式，因此，采用数值积分方法解算这些不能求出原函数的方程式和变积分限问题。     

煤矿开采土地破坏程度的模糊综合评价

随着煤炭资源的日益开采,其对环境也造成了巨大的影响,其中对于土地资源的破坏尤为严重。通过分析影响煤矿开采土地破坏程度的因子,选择地表下沉、倾斜变形、水平变形和潜水位埋深作为评价因子,采用模糊综合评判模型,分别对淮南李庄煤矿采区一与采区二的开采对土地破坏程度的等级进行了确定,其土地破坏程度确定的结果不仅验证了模糊数学评判...     

高潜水位矿区采煤沉陷地DEM的无人机构建方法

针对高潜水位矿区采煤沉陷地植被密度大、无人机摄影测量难以获取地面点云的问题,从采煤沉陷地地形特征出发,提出了一种基于断面式点云滤波和DEM模型修正的采煤沉陷地DEM构建方法,经分析,精度可达到1：500比例尺地形图要求,可以为采煤沉陷地损毁评价和土地复垦工作开展提供重要依据。     

基于地形特征的采煤沉陷盆地构建与水平移动信息智能提取方法

在西部黄土高原复杂地形地貌下构建采煤沉陷盆地和提取水平位移的难度较大,传统地表沉降监测手段只能获取线状数据,效率低,而重复轨道合成孔径雷达干涉测量技术在大梯度形变区域易出现失相干现象,难以达到矿区地表沉降监测精度要求。提出了一种基于无人机载激光雷达点云数据构建沉陷盆地和提取水平位移的方法。结合多地形因子构建深度神经网络（deep neural network,DNN）模型,提取沉陷盆地构建过程中受地形影响较小的特征稳定区,利用较优插值算法对稳定区进行拟合,得到完整沉陷盆地。为了提取采煤地表水平移动信息,将二进制形状上下文特征描述算子与多地形因子融合起来,以改进特征匹配算法。基于此设计地表水平移动提取方案,提取主断面水平移动信息,同时对水平移动提取误差与点云密度、地形因子进行定量分析。榆神矿区结果表明,利用结合地形因子的DNN模型能有效提取特征稳定区,在复杂地貌下减小了沉陷建模误差,为构建采煤沉陷盆地提供了一种新方法;利用融合地形特征的改进特征匹配算法提取的水平移动曲线符合采煤沉陷水平移动基本规律,与水平移动偏差相关性较强的地形因子可用于衡量改进特征匹配算法对水平移动提取误差的大小。     

基于多源数据的山西省采煤沉陷区调查监测体系构建北大核心CSCD

为助力健全自然资源监测体制、落实生态文明建设各项要求、提供优质高效的用地保障服务,采煤沉陷区调查监测意义重大。本文基于多源遥感数据,结合传统测量和现代遥感技术,构建了山西省采煤沉陷区调查监测体系。研究结果表明,本文基本摸清了山西省采煤沉陷区分布情况,其总面积为6500 km^(2),与山西省矿区及采空区分布高度重叠;土地利用以林地、耕地及草地为主;土地损毁以轻、中度为主。受采煤沉陷的影响,拟搬迁村庄1221个,仍有400多个村庄未搬迁。     

基于单视线向D-InSAR技术的倾斜煤层开采地表沉陷监测方法

基于合成孔径雷达差分干涉测量（differential interferometric synthetic aperture radar，D-InSAR）技术的开采沉陷监测理论和方法是矿山变形监测领域研究的热点，当前已有学者融合单视线向D-InSAR技术和开采沉陷规律成功构建了开采沉陷三维监测模型，然而由于该模型仅融合了水平煤层开采地表沉陷规律，其并不适用于倾斜煤层开采地表沉陷监测。针对上述问题，根据D-InSAR监测的视线向变形与三维变形的关系，融合倾斜煤层开采地表沉陷规律，提出了基于单视线向D-InSAR技术的倾斜煤层开采地表沉陷监测方法。模拟实验表明，所提出的方法下沉监测相对误差绝对值小于9.53%，平均为1.31%，南北方向和东西方向水平移动监测相对误差绝对值小于9.78%，平均为3.71%，满足开采沉陷监测精度要求。并利用该方法成功监测了中国山东省兖州矿区南屯煤矿9310工作面在2012-01-27—2012-02-07期间开采引起的地表移动与变形。     

动态矿区DEM生成方法及其在土地复垦中的应用研究

首先根据我国矿区土地复垦工作中存在的不足,通过研究提出"动态土地复垦"的概念,并确定了动态土地复垦方案制定的数据基础——动态矿区数字高程模型。动态矿区数字高程模型应该包含煤矿生产对地表的累积影响结果数据和地表的原始地形信息,开采沉陷预计结果可以提供前者,地面测量可以提供后者,经过数据处理可以按时间间隔生成描述塌陷区的一系列数字高程模型(DEM)(准动态),然后运用DEM的空间分析技术提取塌陷区在不同时间段的土地破坏类型、范围和位置数据,并根据这些数据进行动态土地复垦方案决策数据的提取,经实例验证该方法可行。     

注浆采区地表形变时空演化SMD-InSAR监测分析法

当前矿区合成孔径雷达差分干涉测量(D-InSAR)监测研究大多局限于以地表移动为对象,求取其他形变指标通常仍需野外测量。针对这一不足,构建出一种提取地表移动变形(surface movement and deformation,SMD)面域信息的模型——SMD模型。模型可求解的量有:①地表沿任意方向的倾斜、曲率,地表倾斜、曲率最大值与其所沿方向;②水平或近水平煤层开采下,矿区地表沿任意方向的水平移动、水平变形,地表水平移动、水平变形最大值和其所沿方向。SMD模型在垂直形变图的基础上,按照方向导数原理计算地表倾斜和曲率;地表水平移动和水平变形则根据开采沉陷先验规律计算。模拟试验显示,该模型可以较高精度获取地表移动变形值。淮北矿区某矿进行了充填开采,应用SMD模型结合时序InSAR分析该矿地表形变时空演化过程,以及充填开采的减沉减变效果,分析认为注浆活动可以有效控制地表形变。日平均注浆量、工作面推进距离与最大下沉速度之间的关系可以用多元线性回归模型来描述。SMD模型可用于分析区域地表形变综合情况,为范围评估开采沉陷对建构筑物的影响提供有力依据。     

利用短基线集InSAR技术监测抚顺市地面沉降

抚顺市是一座因煤而兴起的综合型重工业城市,矿产的大量开采导致了大范围的地面沉降。针对这一问题,为了有效监测抚顺市的地表形变,本文利用短基线集（SBAS）技术对覆盖抚顺市部分地区的12景COSMO-SkyMed高分辨率SAR数据进行了处理,获得了该研究区域的地面沉降分布和沉降速率图。试验结果表明,研究区整体呈现出沉降的趋势,沉降速率大部分在-25~-45 mm/a的范围内。其中新抚区沉降最为严重,有2个沉降严重的区域,最大沉降速率达到了-186 mm/a。该试验结果为抚顺市露天矿采矿导致的地面沉降与地质灾害监测提供了切实有利的数据参考。     

矿区开采沉陷时空信息动态模拟研究

开采沉陷所涉及的信息具有多维性、复杂性和动态变化的特点,为实现其动态模拟,首先在研究开采沉陷地理空间实体的时空动态过程特征的基础上,结合地理信息系统、虚拟现实、多媒体及动画等技术,反演矿山开采沉陷这一时空地学现象和过程,进行可视化表达与动态模拟。模拟的结果有助于研究地表、岩层等地理实体以及生态环境,因为煤层的开采所造成的移动变形和破坏的规律,以便采用更好的控制模式,减少经济损失和开采损害。     

矿区地表移动预计系统设计与实现

选择概率积分法预计模型,采用VB语言编制程序,实现了对采动矿区地表移动主断面上及移动盆地内任意点倾斜、曲率、水平移动与水平变形的计算和预计;并基于Auto CAD平台,完成了主断面的下沉曲线、倾斜曲线、曲率曲线等图形的自动绘制,提高了工作效率,具有一定的实用价值。