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。     

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。     

抚顺煤田东部地表变形特征及成因机制分析

根据现场调查、勘查成果,在煤田地质环境条件分析的基础上,通过地质构造特征和水文地质特征的分析,总结了老市政府-榆林桥南-天湖桥南地区的地表变形特征。受采煤活动引发的断层活化效应作用,榆林桥南地区地表变形最为强烈,伴随地面沉陷发育有4条地裂缝,其次为老市政府地区发育有一条地裂缝,而天湖桥南地区未见采煤活动引发的变性破坏。在此基础上划分出硬岩区倾倒拉张破坏型、软岩区地表移动沉陷破坏型、浅层地表塌陷破坏型3种成因破坏模式,最后从岩体的长期蠕变效应、地质构造差异效应、采充效应、充填体低刚度效应、采煤的采空效应、重复采动效应、矿震效应等方面总结了变形影响因素。总体而言采煤活动是直接的主要诱发因素是外因,地质结构是控制因素是内因,二者相互作用缺一不可。     

灵石县村民房屋土地裂缝产生原因

针对灵石县翠峰镇荡荡岭村部分房屋土地出现不同程度的裂缝,采用地质调查、物探方法,并根据采煤引起的地表变形理论,确定了村庄周边煤矿地下开采对荡荡岭村房屋、土地造成的影响及范围,为周边煤矿确定了采空区边界,也为村民及煤矿提供了科学鉴定责任的依据。     

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。     

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。     

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。     

玄武岩台地采空塌陷发育特征——以吉林省三合城村地面塌陷为例

本文以吉林省三合城村玄武岩台地采空塌陷为例,通过对比分析,发现由于玄武岩盖层的存在,玄武岩台地采空塌陷有其特殊性,概率积分法计算结果与塌陷实际情况差异较大,但水平变形最大区域与裂缝带的分布位置却有着良好的对应关系。进而,本文总结了玄武岩台地采空塌陷地表变形的一般规律,以期对今后玄武岩台地采空塌陷的预测与防治工作有一定参考价值。     

甘肃省华亭县采空区地面塌陷成因及防治对策

甘肃省华亭县开采煤炭资源历史悠久,在采煤区造成了严重的地面塌陷灾害,形成华亭和安口2个塌陷区,塌陷总面积达19.34km2。塌陷区内房屋、道路、市政设施、农田、水利等设施遭受了较严重的破坏,严重的制约着社会经济的发展和威胁着人民群众的生命安全。文章在阐明区内地质环境条件的基础上,指出了采空塌陷的成因是由地质环境条件和采煤工程活动共同决定,地质环境条件为内因,采煤工程活动为外因,内因决定了它的分布区域,外因则控制它的发育程度。采煤诱发地震在地面塌陷形成发展过程中发挥了推波助澜的作用。最后,对地面塌陷灾害的发展趋势作了初步预测,并提出了地面塌陷灾害的综合治理建议。     

采空塌陷区管土相互作用特征分析

文章分析了采空塌陷作用下油气管道的受力特征,将采空区地面塌陷过程中塌陷土体与管道的相互作用分成了下塌土蠕变、管体局部暗悬、管体完全悬空外露和土体突发沉陷4个阶段。基于抗大变形钢特性及应变设计理念的管体应力—应变关系,对Ramberg-Osgood本构关系进行了二次开发。结合急倾斜煤层开采实例,利用FLAC3D数值模拟计算了塌陷宽度相同条件下,不同土体下沉变形时管体与地表土体相互作用及变形的关系,验证了管道在受采空塌陷作用下经过的各个阶段及受力特征。     

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。     

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.     

采空塌陷区地表建筑物变形特征分析及破坏机理研究

采空区建筑物的变形特性研究,一直是采空塌陷灾害的一个重要方向。本文以北京市房山区史家营乡大村涧村采空塌陷为背景,在充分分析采空区上方建筑物砖墙上裂缝形态及分布规律的基础上,从建筑物受力方面探讨了裂缝产生的原因,并采用数值模拟方法对采矿影响下建筑物的变形破坏机理进行浅析,研究结果不仅可为建筑物加固和维修提供依据,还可为采空塌陷区治理提供参考。     

煤矿采空塌陷的成因条件及政府对策选择——以山西省为例

煤矿采空塌陷是指由于井采煤造成地表的塌陷及伴随而发生的地表水，浅层地下水的漏失现象，一般认为，其成因条件可以从煤炭资源的赋存条件及开采的人为条件二个大方面来考虑，本文在此前提下各成因条件进行进一步的研究，在此基础上认为，必须加强对煤炭企业的外部行为的约束，解决企业的外部行为，政府的作用是关键，政府必须依据其职能来对企业进行各方面的控制，以减少塌陷造成的土地破坏，从而为采煤区经济的可持续发展创造条件     

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。     

PS-InSAR技术在北京采空塌陷区地表形变测量中的应用探析

本文从采空塌陷区地表形变监测手段入手,分析传统形变监测手段(如水准、GPS、常规D-InSAR等)的不足,详细介绍了PS-InSAR技术原理、优缺点及应用现状。最后通过总结北京地区采空塌陷变形特征,并针对PS-InSAR技术的特点和局限性进行可行性分析,最终提出门城镇地区适宜采用PS-InSAR技术进行地表形变监测。     

山西省煤炭资源开发对生态环境损害评估

山西省为煤炭大省,从1978年到2007年的30年累计原煤产量约87.88×108t。大规模的煤炭开采对矿区生态环境造成了前所未有的破坏,具体表现在采空塌陷引发的矿区水资源破坏,矿山地面变形及由此造成的土地资源、植被资源的破坏,矿山“三废”排放和矿山土壤退化4个方面。以多年来山西采煤破坏生态环境状况的调查成果为基础,采用山西省环保局、水利厅、国土资源厅等部门研究出的开采吨煤的生态环境经济损失系数,对山西采煤造成的生态环境损害进行了初步评估,并对今后若干年（至2020年）采煤对生态环境的损害进行了初步预测。     

东都采煤塌陷地评价分析与治理设计实践

新泰市强制关闭的华源煤矿形成的采空塌陷区及责任人灭失的采煤塌陷地区域。治理区采空塌陷区现状属基本稳定。今后在无开矿及强排水的情况下,工作区属采空塌陷基本稳定区。本采煤塌陷地治理设计以恢复地质环境,恢复土地功能,保证农业生产,保障人民群众生产、生活安全为目标,因地制宜,科学规划,实现治理效果与周边环境的协调统一,保证设计方案的合理性和完整性。     

徐州煤矿采区地面塌陷与诱发的生态环境问题及防治对策

本文针对江苏省徐州地区矿山环境地质问题，分别论述了徐州地区煤田地下采煤历史、现状和煤矿采空地面塌陷的分布发育特征，阐述了塌陷区生态环境地质问题，提出了煤矿采空塌陷地质灾害的防治及塌陷区生态重建的对策建议。