煤矿开采沉陷自动化监测系统设计与实现

文中以GNSS CORS技术、GIS技术、计算机网络通讯技术、移动PDA技术、现代测量数据处理技术、数据库技术、软件工程技术等为支撑,构建了煤矿开采沉陷自动监测系统。该系统软件由数据监控中心软件、矿山开采沉陷综合数据处理与分析系统软件包、实时数据采集终端系统软件等三大软件构成。该系统为矿区开采沉陷监测提供了一种高效的数据采集、数据处理和移动变形分析的自动化手段。     

三维激光扫描技术应用于开采沉陷监测研究

采用Trimble GX 3D扫描系统进行数据采集,以其配套的Real Works Survey软件处理数据,详细介绍了沉陷监测点的观测,并对结果进行了分析,针对沉陷区域提出了具体的观测方案和数据处理方法,模拟试验结果表明,三维激光扫描技术应用于开采沉陷监测其精度完全满足观测需要。     

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。     

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。     

基于GM(1,1)模型的矿山开采沉陷预测

矿山开采沉陷的因素具有复杂性,但可以利用预测理论加以预测。在分析矿山开采沉陷系统灰色因素的基础之上,提出了将开采沉陷下沉量作为矿山开采沉陷系统的特征量处理,运用灰色理论对开采沉陷下沉量进行预测。灰色理论运用预测对象自身的时间序列,而与预测对象相关联的其他因素没有参与运算和建模,因此运用起来比较简单使用,不用考虑其他复杂的要素。灰色理论在矿山开采沉陷预测中发挥了重要的作用。     

基于GIS的开采沉陷损害信息管理与分析系统设计

矿山开采会导致地表沉陷,严重破坏了生态结构与生态环境。因此科学有效地分析与管理沉陷数据进而控制煤炭的开采损害是十分重要的。本文基于GIS开发了开采沉陷损害信息管理与分析系统,对开采沉陷的防治和治理以及矿山生产提供了决策依据。     

现代测绘技术在矿山开采沉陷中的应用

有效地预计矿区开采沉陷参数,离不开现代测绘技术,现代测绘技术在矿山的开采过程中发挥了不可替代的作用。在矿区建立各种形式的观测站,对地表移动过程进行系统观测,通过观测资料的分析,获得地表移动规律并指导矿山开采安全生产。     

提高矿区开采沉陷变形监测快速定位精度方法探讨

为提高矿区开采沉陷变形监测GPS-RTK快速定位的精度,通过对GPS-RTK基准站位置的选取和转换参数选择的实验,研究在使用GPS-RTK进行测量的过程中,提高在矿区开采沉陷变形监测中GPS-RTK快速定位测量的数据精度,并用实例与E级GPS网获取的静态定位数据进行对比,实验证明可以达到一级导线的精度要求。     

基于GIS的矿山开采沉陷信息可视化应用

矿山地下煤层开采引发地表沉陷变形,可造成土地破坏、房屋倒塌等一系列灾难性后果。基于概率积分法开采沉陷预计结果,利用ArcGIS的ArcScene模块实现地表变形预计数据的三维可视化表达,并以预计的下沉量为例进行可视化结果的等值线绘制、任意剖面图制作、任意点位形变信息提取应用分析。     

矿区地表沉陷监测数据处理系统设计

结合Excel和VBA等功能编制一套适合矿区开采沉陷地表移动观测数据的处理系统。该系统可自动化处理地表移动观测数据,改进了Excel绘制带平滑线散点图坐标轴标注的功能,并完成相应的移动变形曲线图的绘制,最后利用实测数据进行角值参数求取及概率积分法参数求取。实践证明,该处理系统兼容性高、操作简单、自动化程度高,完全能够满足矿区开采沉陷监测数据处理的需要。     

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。     

相关性的组合预测模型在开采沉陷中的应用

针对当前开采沉陷不同阶段的单点沉陷变形预计精度不高的问题,该文首次从基于相关性的组合预测模型的思想出发,建立了面向沉陷不同阶段的基于相关系数的组合预测模型。实例验证结果表明,基于相关系数的组合预测模型在开采沉陷预测中的应用克服了单一模型的局限性,能够有效利用不同单一模型的信息,有较高的精度和可信度;能够满足不同阶段的开采沉陷预测,更适用于对沉陷变形数据要求高的场合。     

地理信息系统（GIS）在开采沉陷中的应用

结合开采沉陷研究工作的特点，阐述了建立矿山开采沉陷地理信息系统（ＭＳＧＩＳ）的优越性和可行性。分析了ＭＳＧＩＳ空间数据模型的建模过程，针对矿区领域介绍了矿区ＭＳＧＩＳ的系统结构、功能和设计方法，并对ＭＳＧＩＳ数据采集和数据库开发以及空间分析建模等方面进行了初步探讨和研究。     

GM(1,1)模型在矿山开采沉陷预计中的应用

矿山开采沉陷预计对预防开采沉陷对地表构筑物的损害及保护地面设施,减少开采沉陷造成的经济损失具有重要意义。矿山开采沉陷受到多方面因素的影响,其过程可视为一个灰色系统。本文将观测时间间隔视为灰色系统的一部分,直接建立等间隔GM(1,1)模型,通过对计算值的改正,最终得到预测值。由后验方差检验结果和预测分析说明该模型应用于矿山开采沉陷量预测中具有可靠性。大量计算证明,在矿山开采前期阶段用该模型预测的矿山开采沉陷量与实际沉降量符合较好,可以用来预测矿山开采沉陷对地表建筑物的损害程度。     

基于GIS的矿山开采沉陷时空变化分析

首先详细阐述了建立矿山开采沉陷DEM的方法,提出了利用GIS的空间分析功能进行开采沉陷时空变化分析的技术方案.以鲁西煤矿为例,利用基于CORS的网络RTK进行矿山开采沉陷外业数据采集,通过后两期生成的DEM与首期生成的DEM进行叠加,生成后两期累计沉陷值DEM,利用ArcGIS的空间分析工具对累计沉陷值DEM进行空间分析,生成了沉陷等值线和沉陷面积统计报表.利用上述方法可以经济、有效地反映矿区地表沉陷的时空变化及对周围环境的影响程度和范围,为矿区生产设计和环境评价提供决策依据.     

基于矿山开采沉陷测量地质的三维仿真系统建构

研究一种面向矿山开采沉陷的三维仿真系统,在基于多列关联神经网络的构建过程中,实现模糊神经网络的机器学习过程,且数据的模糊与解模糊过程,同样适用神经网络模块进行功能实现.在神经网络的解算结果支持下,对相关数据进行基于CAE的有限元数据整合分析,最终得到矿山开采沉陷的沉陷边界位移量和最大沉陷深度量.将基于岩梁传递理论的有限元分析结果与基于本文机器学习过程的有限元分析结果,发现本文算法更能贴近实际测量结果.     

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。     

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。     

空间前方交会原理在相似模拟实验中的应用

根据空间前方交会原理在实验室内对进行开采沉陷的相似模拟实验中的形变过程,将采集的数据进行处理,并且根据移动变形的相互关系,分析得到地表的真实形变情况,解决了相似模拟移动数据采集的问题。通过实践表明,该理论在数据采集过程中,实测方便、简洁。     

利用IDL开发矿山开采沉陷预计系统的方法与应用

开采沉陷是一种严重影响生态环境的地质灾害现象,为了减少或者预防开采沉陷造成的不必要的经济、环境和人员的损害,需要高效地开发出相应的预计系统。针对IDL语言的特点和功能以及矿山开采沉陷预计系统开发的需求,设计实现了矿山开采沉陷预计系统的关键功能,从矩阵运算、图形系统和3维可视化3个应用案例探讨分析了利用IDL开发开采沉陷预计系统的适用性及优缺点。通过试验系统开发表明,IDL编程可以提高计算效率,减轻编程工作量,提高可视化性能,是开发矿山开采沉陷预计系统的有效工具。