基于InSAR监测数据的石膏矿采空塌陷特征分析——以邳州平台矿和希州矿为例

石膏是一种重要的矿产资源,但石膏矿的大量开采会产生严重的采空塌陷隐患。目前关于石膏矿采空塌陷的研究多集中于采空区矿柱和护顶层的稳定性等方面,有关矿区采空塌陷地表变形及监测预报方面的研究甚少,也缺乏有效的研究方法。针对石膏矿开采后地面变形特征及塌陷特征研究,通过对矿区InSAR监测数据进行地表变形分析,确定了采空塌陷前的地表变形特征。根据邳州平台矿和希州矿2007—2018年InSAR监测数据进行计算分析,可以看出地面塌陷前,地表存在早期缓慢变形,可根据变形量及范围判断塌陷类型及范围。对InSAR监测数据的计算和分析可为矿区地面塌陷地质灾害的监测、预报及防治提供数据资料与科学依据。     

基于光纤传感的石膏矿地面塌陷监测预警系统

近年来,江苏省邳州市北部石膏矿区发生了20多起采空塌陷灾害。由于传统的采空区地表土体变形监测方法均难以满足采空区地面塌陷监测超前预报的要求,为解决石膏矿区采空塌陷监测预警机制缺乏的问题,邳北石膏矿区开展了基于光纤传感技术的监测预警工作。根据前期调查分析和数值模拟等成果推导石膏矿地面塌陷机理,并采用光纤传感器对采空区上覆...     

多源遥感数据在地下采煤塌陷识别中的应用与分析

长期的地下采煤会造成地表沉降,严重影响矿区生态环境和人民生命财产安全,采取可行有效的方法对矿区采空塌陷进行监测与分析,是实施地质灾害精准防护的首要前提,具有重要现实意义。为此,本文利用Sentinel-1 SAR雷达影像和高分辨率光学遥感影像,分别采用小基线(SBAS)InSAR技术和人机交互遥感识别方法对纳雍县鬃岭地质灾害群地下采煤塌陷范围进行了监测识别,对比分析了各自技术特点。结果表明:①基于小基线InSAR雷达监测技术能很好反映监测期内地表形变信息,对因地下开采引发的地表形变较大或微小形变均能有效识别,但对早期煤矿开采造成而目前趋于稳定的采空塌陷识别能力不足;②高分辨率光学遥感人机交互解译对于目前采空塌陷形变已趋于稳定或历史上形成的采空塌陷区损毁土地情况有很好的识别;③综合InSAR 监测技术和高分辨率光学影像遥感识别方法,能较全面获取采空塌陷范围及损毁情况,可为矿山地质环境治理、地质灾害防护提供参考依据。     

基于InSAR技术的缓倾煤层开采诱发顺层岩体地表变形模式研究

贵州贞丰县某煤矿开采煤层以向斜缓倾的三叠系上统火把冲组（T3h）为主,与贵州省大部分煤矿开采的背斜反倾煤层不同,其采矿活动诱发的地面沉降和滑坡风险亦表现出不同的变形破坏模式(背斜反倾煤层易诱发倾倒崩塌、顺层缓倾煤层易诱发地面塌陷与滑坡)。论文利用升、降轨观测的共15期3 m空间分辨率L波段PALSAR -2 SAR为数据源,开展了多期地表变形D -InSAR测量,确定出变形发生的位置、范围与滞后时间。经实地调查验证,InSAR解算结果较好地吻合了矿区开采范围和地表破坏情况,证实了InSAR在煤矿区识别时序性地表形变的准确性。进而分解计算了地表三维变形,并通过与地下开采范围和过程的相关性分析,深化了对该地区缓倾煤层地下开采诱发的顺层滑坡变形模式的认识:（1）InSAR可以识别计算出采矿区地表变形的范围与沉降量,矿区变形在干涉影像中表现为以采空区地表为中心向四周扩散的圆环状变形条纹;（2）地表变形区域覆盖地下采空区上方及附近地表区域,根据地表变形情况与地下采空区范围计算出该地区上山边界角约70°、下山边界角约58°;（3）地下采空与地表沉降变形存在约30 d的时间滞后;（4）顺层地下采空引发的地表水平移动方向受地层产状、地表坡向共同作用,水平向为沿层面的顺层滑移与向沉降中心汇聚的合成运动结果;（5）沿层面的顺层滑移与地表坡度因素叠加造成采空区地表上山侧岩石受拉产生拉裂缝,下山侧则易产生塌陷坑及裂缝。     

江苏省邳州石膏矿区采空地面塌陷发育特征与防治对策研究

采空地面塌陷是江苏省邳州石膏矿区最主要的地质灾害类型,具有突发性、偶然性、隐蔽性等特点,矿区上方人口密集,耕地、河流分布广泛,对矿区内居民生命财产安全危害较大。在该区以往地质工作研究的基础上,通过对已发生的地面塌陷进行野外地质调查,综合分析了塌陷坑所处的基础地质条件、工程地质条件、水文地质条件、采空区形成历史、塌陷坑的形态、塌陷发展过程和人类工程活动等要素。结果表明: 邳州石膏矿老采空区主要分布于矿区中部及西部,其规格严重偏离房柱法开采规范要求,整体稳定性差,常形成面状地面变形和波状地面塌陷等; 近期采空区主要分布于中部及东部,常形成点状地面塌陷; 巷道开拓区,主要位于中东部新建矿井区,常形成点状地面塌陷及塌陷隐患点。根据国内对石膏矿区采空地面塌陷的治理经验,结合本区实际情况,提出了一系列防治措施,以便有效规避灾害风险。该研究对矿区下一步开展采空地面塌陷治理工作提供了技术支撑。     

矿山地下采空区对地表塌陷影响范围研究

为研究四川天全县乐英石膏矿开采对地面塌陷的影响,着重分析了区内岩石的工程地质特征,采用公式法计算了冒落带、导水裂隙高度、采空区距地表安全深度,进而对地表影响范围进行了预测,提出了采空区地面塌陷的成因。结果表明:采空区地面塌陷形成主要原因为采空区房、柱设置不规则,采空区跨度大,矿山开采过程中缺乏相应的顶板管理措施;在开采深度未达到采空区距地表安全深度,是区内地表塌陷的主要因素。确定了采空区地表影响范围。     

黄陵2号煤层采空塌陷变形对村庄稳定性影响研究

黄陵东方煤矿的采空塌陷引起附近村庄房屋裂缝及地表变形破坏,严重影响当地群众的生产生活安全。通过现场调查、井下测量、勘探等方法,确定了村庄周边采煤采空的分布,分析了采空塌陷诱发的地表变形破坏特征以及村庄房屋的变形破坏程度。在此基础上,借助开采条件判别法与概率积分法,确定并预测了采煤采空地表移动变形范围及发展趋势,为地表变形破坏治理及村庄房屋翻修或异地搬迁提供科学依据。     

矿山地质环境影响分析中若干问题的定量分析方法

湖南官山冲煤矿主采三叠系安源组5、6、7煤层,采用走向长壁式采煤法.根据采动过程采深采厚比、最大地表移动、变形、倾斜极值的计算分析认为,5、6.7煤层联合开采后,地表最大下沉值为754mm,最大水平移动值为241mm,矿区范围内地面变形较强烈,地面塌陷、地裂缝的数量及规模较大,下山方向地表变形比上山方向明显;但随着开采水平向深部延伸,地面变形逐渐减弱,对地面建筑物破坏等级将逐渐降低.利用”大井”法圈出疏排水影响范围,运用地下水均衡理论和补偿理论证明由于周期性的排泄和恢复,矿山开采对地下水资源的扰动不大,不会造成区域地下水失衡,对周边水资源环境影响不大.     

采空塌陷区管道成灾机理分析及工程防治措施

由地下采空造成地面突然塌陷而构成对管道工程的危害是最严重的管道地质灾害之一。通过对地下采空产生的地表移动和变形对管道的影响和损害的讨论,分析了采空塌陷对管道的危害特征。在分析矿区地表移动与覆岩的破坏规律和采场采动影响下覆岩破坏规律的基础上,研究了采空塌陷区管道成灾机理及影响因素。然后提出了采空区输气管道安全保护措施,对采空塌陷区的油气管道完整性管理工作具有指导意义。     

湖北省当阳石膏矿1~#采空区塌陷机理及发展趋势预测

通过对当阳石膏矿基本情况调查,在收集资料的基础上,详细查明了当阳石膏矿的地质条件及采空塌陷所产生的环境地质问题,准确圈定了塌陷灾害的平面分布范围,探讨了当阳石膏矿1~#采空区塌陷特征、形成机理。根据现有的采空塌陷成因分析,预测了其发展趋势。     

山西阳泉矿区刘村采煤塌陷机理及数值模拟

选取山西阳泉矿区单煤层开采引发的强烈地面塌陷作为研究对象,在详细介绍刘村采煤塌陷所处地质环境背景及其发育变形特征的基础上,根据区域岩体工程地质特征,将其划分为12层岩组;运用关键层、复合关键层理论对采煤塌陷机理进行了分析,获取Hoek-Brown岩体力学参数;采用Flac5.0 Extrusion对刘村采煤塌陷坑进行了反演模拟。数值模拟反映各阶段采动裂缝在地表的发育分布情况并计算了最终沉降量,覆盖层裂缝自然修复周期为2个月,基岩裂缝自然修复周期为3个月;采动裂缝最终在平面上呈“θ”形,塌陷中心1和塌陷中心2最终沉降量分别达到4.5 m和4 m,塌陷面积是工作面面积的1.85倍。模拟结果与调查监测数据高度吻合,客观地反映了地表变形和深部覆岩塌陷的发展变化过程,为塌陷机理分析起到了帮助作用。该套岩体力学参数与模拟方法适用于阳泉矿区采煤塌陷精准预测。     

软岩矿区地面下沉及其对工业建筑物影响分析

根据鲁中软岩矿区开采引起地面下沉及地面井塔楼等建筑物倾斜变形的工程实际,采用非确定性研究方法,将深埋破碎金属矿体开采引起地面沉陷或岩体移动变形这一客观现象视为一随机事件,建立了开采引起地面沉陷或岩体移动变形分析的数学模型。利用该模型可对开采引起地面沉陷及其对地表工业建筑物影响进行具体分析评价。通过具体计算分析结果表明,在软岩地层条件下矿体开采地表移动变形的影响范围有随着采深的增加而逐渐增大的趋势。     

四方山矿采区地表变形及对地面建筑的影响

偏远山区矿山开采多以小窑掘进为主，其对地表变形的影响已引起人们的重视。根据四方山煤矿所处的地质环境及开采的实际特征，通过对其采深采厚比和顶板岩层质量的分析，采矿厚度、采空段宽度的计算，得出该区小窑开采对地表变形无影响的结论。     

基于层次分析法与频率比模型的采空塌陷危险性评价

采空塌陷危险性评价是编制地质灾害防治规划、开展地质灾害防治与监测预警工作的重要依据。本文采用层次分析法与频率比模型相结合构建了采空塌陷危险性评价模型（AHP-PF组合模型）。以沈阳市蒲河-清水矿区为例,考虑了地质条件、地表特征、开采条件等3方面影响因素,选取了第四纪覆盖类型、第四纪松散层厚度、地质构造复杂程度、可采煤层顶板强度指标、煤层倾角、地表沉陷速率、采深采厚比、采空区叠置层数等8个评价指标,利用AHP-PF组合模型计算各指标权重及频率比,最后进行采空塌陷危险性分区。评价结果表明,采空塌陷危险性高区主要集中在采深采厚比小、沉陷速率大及目前仍在开采的区域,该区域是地质灾害防治、搬迁避让的重点区域。     

山西经坊煤矿采空塌陷形成机理及防治对策研究

以山西省经坊煤矿采空区塌陷为例,在前人研究的基础上,根据野外地质调查结果,结合钻孔揭露、构造发育、岩石的力学性质、煤层深厚比等对矿区的地面塌陷的形成机制进行了研究。结果表明,该矿三处地面塌陷处的回采工作面直接顶为分层厚度较厚的薄层状砂质泥岩或泥岩夹薄层细粒砂岩,老顶为K8砂岩,抗压强度大,采空区形成后,地面变形强烈,从而形成地面塌陷;构造的发育会促进地层变形加快,增大变形范围,扩大地表塌陷区域,井田内3处采空塌陷附近均有断层及(或)陷落柱发育。并结合矿区实际,提出地面塌陷的预防和治理措施,对煤矿的可持续发展有一定的现实意义。     

基于InSAR三维分解技术的贵州省贞丰某煤矿地下采空区反演

贵州是我国主要煤炭产地之一, 成本与地方条件的限制使贵州贞丰县山区出现大量的非法小煤窑, 其大多开采一年、半年便废弃煤矿, 调查其地下开采范围对矿区生态修复、土地资源再利用、煤矿越界开采监测等有一定意义。本文利用升、降轨观测共16期3 m空间分辨率的L波段PALSAR-2影像为数据源, 在贵州省贞丰县采用InSAR技术对煤矿采空区开展了短期动态地表沉降监测, 结合研究区地质条件、地下开采条件、开采时间、范围等信息, 计算了该地区煤矿开采沉陷影响角的规律与变形时间滞后关系; 而后利用上述参数及地表变形信息, 在其附近一处废弃煤矿, 对其地下采空范围及开采时间进行反演:(1)研究区煤炭开采走向影响角为83°、上山影响角75°、下山影响角80°, 地表变形时间与地下开采时间差约1个月; (2)计算反演出研究区废弃煤矿地下开采范围为380 m×150 m; (3)在反演煤矿采区, 对比FLAC3D数值模拟计算结果和野外现场调查, 验证了InSAR计算结果基本准确, 验证了此方法对煤矿采区反演的合理性与可靠性。     

基于GPS静态定位法监测数据分析与塌陷特征认识

以采矿工程资料及塌陷区地面变形调查为基础,通过在华亭采煤沉陷区东峡煤矿区部署GPS监测桩,对地表沉陷变形采用静态定位法进行监测,并采用统计图示的手段对监测数据进行统计分析。结果表明:测区范围内垂直移动及沉降量由西向东、由南向北逐步增大;水平移动方向总体指向采空区方向,塌陷边缘地带水平变形小,越接近采空区移动量越大,水平移动变形越大;无论是垂直移动变形还是水平移动变形或是倾斜等监测数据显示,测区内由北向南其地表塌陷程度明显增强,与采煤工作面从北向南推进,采空区逐步向南发展所产生的岩移塌陷规律相一致。测区内地面塌陷垂直移动变形总体呈正态沉陷规律,各地段表现出时空上的差异沉降现象;而水平移动的方向及变形量也有差异性,反映出煤矿采空地面岩移塌陷的复杂性。地面塌陷总体受控于地层岩性、构造条件、采矿方式及采空区大小等,而降雨也可能是地表移动变形的重要影响因素。     

煤矿采空塌陷导致土地破坏研究——以山西西山矿区为例

1前言采空塌陷是煤矿开采过程中,由采空区顶板岩层在超出其极限单向抗压强度时而发生断裂,其上部覆岩产生冒落、坍塌,延伸到地面形成塌陷坑和塌陷洼地,随着煤矿回采率的提高,采空面积的扩大,地面塌陷的规模和危害程度日趋严重。本文就采空塌陷在山地对土地造成的破坏程度选取部分案例进行分析。2西山矿区采空塌陷对山地的破坏状况采空塌陷对山地的破坏状况以山西省西山矿务局西山矿区为例。西山矿区总面积为982km2,其中生产矿井田总面积437·9km2,各矿目前普遍开采的主要煤层有山西组2#、3#煤层和太原组的8#、9#主煤层,开采方式主要为平硐配…     

煤矿采空塌陷的危险性预测评估与防治措施——以华亭矿区大柳矿井为例

煤矿开采后引发地面塌陷的危险性预测评估是煤矿地质灾害危险性评估的核心内容。以华亭矿区大柳矿井地质灾害危险性评估为例,介绍了煤矿采空引发地面塌陷危险性预测评估的基本内容及评估深度,并提出了较全面的矿区采空塌陷的防治措施,可以为矿井开采后防治地面塌陷提供指导。      

山西长治市崔蒙地区采煤地面塌陷初步研究

长治市崔蒙地区因煤矿采空而引发地面塌陷,塌陷积水而使大量农田弃耕,当地经济发展受到极大的影响。本文在地面塌陷地质灾害勘察并查明地面塌陷现状基础上,分析了崔蒙地面塌陷的形成机理,并通过常规移动延续时间、残余移动变形时间估算结合塌陷区地表移动监测资料分析研究,认为地面塌陷仍将持续,只是变形速度较缓慢,不致诱发地裂缝,继续造成土地破坏或地表水体漏失的可能性较小。