柴北缘西大滩矿区煤系沉降-埋藏史研究

虽然沉降-埋藏史模拟技术在油气地质研究中被广泛使用,但是却很少用于煤田地质研究。随着高产高效矿井和深部煤炭资源开采的展开,对煤田地质研究的要求也越来越高。迫切需要把沉降-埋藏史模拟等新技术引入到煤田地质研究中。以柴达木盆地北缘西大滩矿区的研究为例,根据煤田地质和沉降、埋藏史模拟技术的特点．介绍了用于煤盆地构造演化研究的沉降-埋藏史模拟技术方法,并对西大滩矿区侏罗纪煤系的沉降-埋藏史模拟结果进行了分析。认为研究区的构造演化可划分为中生代阶段（J1-J3）和新生代阶段（E—N）,其间被白垩纪时期的盆地抬升剥蚀所分开。实例研究表明,沉降史和埋藏史模拟技术为盆地构造演化研究提供了定量或半定量的技术手段。     

A study on the development of subsidence due to the extraction of 1203 slice with its associated factors around Barapukuria underground coal mining industrial area,Dinajpur, Bangladesh

Subsidence as a result of an underground coal mine is a hazard to human life, properties and environment. This incidence usually occurs over a long period of time which directly or indirectly pertinent with various factors that needs to be carefully considered and systematically analyzed when exploring land subsidence. In reality the relationships among factors, their effects and the subsidence are crucial to have the suitable management plan for the mine-induced ground subsidence around the mining area. In this research, primarily the development of subsidence caused by the extraction of 1203 slice has been evaluated under the profile functions and influence functions methods. The results show that the calculated subsidence profile is almost trough-like subsidence where the maximum amount of subsidence is about 0.89 m. Secondly, based on this result, the analysis on different factors such as the deeper coal bed (420 m depth level) and higher angle of draw (42.5^o) show less subsidence which are 0.58 and 0.87 m, respectively, whereas the dip of the coal bed up to 20^o does not have significant effect on subsidence. In latter cases, the different preceding scientific papers have been consulted and analyzed for recognizing various influencing factors of subsidence which replicate that the geology and stratigraphic configuration, structural setting of the coal basin, hydro-geological characteristics, less competent nature of overlying rock body, applied mining method, presence of multi-coal seams, ultra thicken coal seam and so on are the major factors in affecting the subsidence event in the area. Moreover, intensive site investigations revealed similar pattern of subsidence and its associated factors around the mine.     

急倾斜煤层开采地表沉陷的渐近灰色预测

煤层开采所引起的地表沉陷是一种严重的矿区地质灾害。煤层的倾角、厚度等物理条件是地表沉陷的主要影响因素。在水平煤层或缓倾斜煤的开采过程中，由于地层倾角小，地表沉陷具有较完整的规律性，其预测效果也比较理想。但是，在急倾斜煤层的开采中，由于地层倾角较大，赋存条件和地质体物理力学性质的差异，增强了地表下沉的非线性特征，使地表沉陷具有不确定的表现规律。文章对重庆市南桐矿区东林矿的地表沉陷非线性特征进行了探讨，得到了东林煤矿地表下沉曲线的分形维数是1．07。在岩层移动这个系统当中，既含有已知的又含有未知的或非确定的信息，可以作为一个灰色系统来研究。岩层控制系统的状态、结构和边界条件难以精确描述，属本征性灰色系统。文章针对东林煤矿地表下沉曲线非线性较弱的性质，提出用一种基于GM(1，1)的渐近预测模型对东林煤矿42个月的地表下沉量时间序列进行探讨。结果表明，这种模型对急倾斜层开采地表沉陷的预测是一种行之有效的方法。通过对其他工程实例的应用分析，进一步证明这种渐近的灰色预测方法具有相对较高的精度，是一种比较实用的地表沉陷预测方法，具有广泛的工程实用空间。     

坚硬顶板薄煤层条带开采技术在杨庄煤矿中的应用

杨庄煤矿村庄下压煤具有典型的坚硬顶板薄煤层特点，具有控制地面沉降，保护地面设施的有利条件，在矿井地质与水文地质条件较为复杂的情况下，对村庄下压煤选择了条带开采技术，成功地解决了村庄下大量压煤和村庄下不搬迁开采问题，为该村庄下压煤开采积累了经验。     

Prediction of ground subsidence in Samcheok City,Korea using artificial neural networks and GIS

This study shows the construction of a hazard map for presumptive ground subsidence around abandoned underground coal mines (AUCMs) at Samcheok City in Korea using an artificial neural network, with a geographic information system (GIS). To evaluate the factors governing ground subsidence, an image database was constructed from a topographical map, geological map, mining tunnel map, global positioning system (GPS) data, land use map, digital elevation model (DEM) data, and borehole data. An attribute database was also constructed by employing field investigations and reinforcement working reports for the existing ground subsidence areas at the study site. Seven major factors controlling ground subsidence were determined from the probability analysis of the existing ground subsidence area. Depth of drift from the mining tunnel map, DEM and slope gradient obtained from the topographical map, groundwater level and permeability from borehole data, geology and land use. These factors were employed by with artificial neural networks to analyze ground subsidence hazard. Each factor’s weight was determined by the back-propagation training method. Then the ground subsidence hazard indices were calculated using the trained back-propagation weights, and the ground subsidence hazard map was created by GIS. Ground subsidence locations were used to verify results of the ground subsidence hazard map and the verification results showed 96.06% accuracy. The verification results exhibited sufficient agreement between the presumptive hazard map and the existing data on ground subsidence area. An erratum to this article can be found at     

基于Weibull时间序列函数的动态沉陷曲线模型

研究开采沉陷灾害发生及发展的动态过程具有重要的理论意义和工程应用价值。因采场上覆岩层及采矿过程的复杂性,全面研究采矿过程中上覆岩层的移动及地表的沉陷具有很大的难度,以研究地表沉陷区观测点下沉变化过程的时间序列为切入点,对开采沉陷的动态过程进行了研究。通过研究地表沉陷区观测点下沉量的时间序列发现,Weibull（韦布尔）函数可较准确地拟合和描述地表观测点的下沉过程曲线。煤层开采地表移动过程的FLAC3D模拟研究发现,同一沉陷区内各观测点的下沉过程在时间和空间上具有独立性。在该基础上,将概率积分沉陷曲线模型与Weibull时间序列函数相结合,给出沉陷区主剖面的动态下沉、倾斜和曲率曲线的唯象学模型,经实例证明建模思路是可行的。     

“物探+遥感”技术在矿山生态修复中的应用——以邢台园博园为例

矿山经过多年开采,地下形成采空区,造成地面沉降,开展绿色发展、生态修复工作刻不容缓. 冀中邢东煤矿由于长期开采,造成不同程度地面塌陷,不适于人类长期居住和农业耕作,邢台市经研究决定在采煤塌陷区建设中央生态公园——邢台园博园. 基于此,通过收集分析研究区内的地震、电法等物探资料,确定煤矿煤层赋存形态、采空区范围及富水情况,指导地面进行生态公园选址;利用遥感技术监测矿山生态修复进度. 研究表明:在矿区开展地震、电法工作查明煤矿开采生产情况,对科学规划地面矿区生态修复工作具有指导意义;利用遥感技术实时动态监测矿山生态修复进程,可为生态环境修复提供数据基础,对治理前后生态环境变化对比分析及效果评价提供影像资料.     

利用光学卫星遥感数据监测抚顺地区煤矿开采引起的地貌变化

抚顺市是中国重要的采煤城市之一,100多年的煤矿开采已经使抚顺地区的地貌特征发生了重大变化。由于长期的露天开采,抚顺西露天矿形成了一个海拔约为-300m的深坑;煤矿的地下开采造成了大面积的地表沉陷;与此同时,煤矸石的露天堆积形成了3个排土场。本研究利用多时相的美国Landsat MSS（Multispectral Scanner）,TM（Thematic Mapper）,ETM⁺（Enhanced Thematic Mapper Plus）,以及日本ASTER（Advanced Spaceborne Thermal Emission and Reflection Radiometer）卫星遥感数据分析过去近30年来抚顺地区煤矿开采所引起的地貌变化。多时相卫星遥感图像的对比分析显示,由于地面沉陷引起的地表积水面积在近5年（2001～2006年）内出现明显增大的趋势,增加了1.73km。同期的ASTER DEM数据对比分析还发现,西露天矿的开采深度在不断增加,最大增加量为55m,与此同时出现的新增排土场造成地面高程增加量最大为25m。这一研究表明利用遥感技术可以定量监测人类矿产开发活动所引起的地貌特征变化及其过程。     

宁东煤炭基地金凤煤矿GPS地面变形监测研究

掌握采空区地面变形规律是科学预防和治理地面塌陷的前提与基础,是煤矿地质环境动态变化的重要监测内容。以宁东煤炭基地金凤煤矿为例,在收集、了解金凤煤矿0110202和011805工作面开采时间、开采深度、开采煤厚、工作面长度、工作面宽度、工作面走向等参数的基础上,建立工作面地表自动化GPS监测点,将工作面开采进程与地面变形时间、空间统一起来,研究工作面地面变形时间和变形量的规律。结果表明,金凤煤矿011202工作面地面变形一般在采后13个月左右进入变形活跃阶段,从开始变形到地面开始稳定的持续时间为16～19个月,最大累积变形量约为3300mm;011805工作面采空区地面变形一般在采后10～11个月进入变形活跃阶段,从开始变形到地面开始稳定的持续时间为13～16个月,最大累积变形量约为2600mm。研究结果为金凤煤矿后续工作面开采地表变形规律及类似开采条件下采空塌陷的预防与治理提供了定量化的依据。     

基于四旋翼无人机的宁夏羊场湾煤矿采煤沉陷量监测

小型无人机遥感技术具有成本低、操作灵活便利等优点,在地质调查中的作用愈来愈重要。采煤地表沉陷量变形监测是掌控采煤地表岩移变形规律和治理塌陷的关键性工作。重点探索四旋翼无人机遥感技术监测在羊场湾煤矿Y120212工作面采煤沉陷量的监测研究,通过野外踏勘与控制点布设、无人机航线规划与执行、4D产品制作的工作程序和监测方法,探索无人机遥感技术监测在矿山地质塌陷监测的应用。研究结果表明,通过对无人机遥感技术生成的DSM处理,经过多期地面高程的对比,得到Y120212工作面最大沉陷量达6.5m。结合分析、对比,无人机遥感技术可以实现采煤塌陷区地表沉陷变形监测,进而形成和发展了煤矿地面塌陷新的监测技术。     

广东石人樟钨矿矿山采矿塌陷区提取及成果应用

地裂缝、塌陷坑是塌陷区的两个重要要素,根据两期Spot6遥感影像判读解译,对地下开采矿山塌陷区进行遥感监测,圈定两期影像矿山采矿造成的采矿塌陷坑、地裂缝,运用两期遥感影像建立三维视图,直观展示塌陷坑、地裂缝,通过对比两期影像圈定的图斑,计算出塌陷坑面积、地裂缝长度及其变化,综合分析塌陷发展趋势,圈定该矿山塌陷区范围,及时为有关部门对矿山环境进行整治提供依据和技术支撑,同时也为该矿区生态环境的综合治理提供基础数据和科学依据。     

辽宁省铁-法煤田地表沉陷变形研究

针对铁-法煤田因采矿引发的地面沉降和地面塌陷两种地质灾害进行研究,认为采法、采区、采深、采高、顶板管理是影响沉陷灾害的直接因素;岩性、构造、水文地质条件及矿坑降水是影响沉陷灾害的间接因素。其中矿坑降水是不可忽视的重要因素。根据地下水降深、降落漏斗影响半径、岩土工程地质性质,计算降水引发的地表沉降值、水平移动、倾斜、曲率现状值。现有的地表变形曲线为采矿和降水引发地表变形曲线的叠加。可得出可靠的灾害危险性分区。     

SBAS-InSAR和PS-InSAR技术在鲁西南某线性工程沿线地面沉降成因分析中的应用

地面沉降问题严重影响着鲁西南经济发展区交通工程建设。文中选择某线性工程两侧5 km范围作为研究区,文章收集RadarSAT-2(2017—2020年)、Sentinel-1A(2019—2020年)存档数据和沿线区域地质、水文地质、矿产开发资料,采用时序InSAR分析的方法,对研究区沿线地面沉降分布特征及规律进行综合分析。研究结果表明：研究区主要地面沉降诱因是煤矿采空区塌陷和地下水超量开采,前者以矿区工作面为中心形成沉降漏斗,沉降速率变化和沉降中心移动与煤矿作业工作面挖掘进度和转移密切相关;后者沉降分布规律与地下水开采使用点相关,形成与地下水开采使用范围相近的沉降带。研究区在2017—2020年内持续发生沉降,最大年均沉降速率为136.5 mm/a,单年累计最大沉降量为220 mm。经同期CPI水准点观测结果校核,InSAR数据处理成果平均误差小于1 cm/a,相关系数到达70%以上。本文采用的分析方法能及时准确反映出线路方案穿行研究区内各处地面沉降变化,为线路方案规划和地质灾害整治提供有效合理参考。     

新疆苇湖梁煤矿塌陷区遥感监测研究

苇湖梁煤矿已有50多年的开采历史, 长期的地下开采造成了严重的地面塌陷。本文将新疆苇湖梁煤矿塌陷区作为研究区, 以2013年的IKONOS高分遥感影像为主要数据源, 以ArcGIS为支撑平台, 采用人机交互的解译方法对塌陷区的相关信息进行提取, 结合实地调查验证的方法, 分析研究区内地质灾害的特征。通过遥感调查发现: 研究区内发育规模较大、位于塌陷区周围的拉伸区的地裂缝约有64条;塌陷坑(群)约有94个, 主要分布于南北塌陷槽及两侧;塌陷回填区总面积达0.92 km², 并在回填区发现了3个新塌陷坑。本文充分发挥了遥感技术宏观性强、速度快的特点, 调查结果反映了塌陷区灾害的实际情况。     

A study of surface subsidence and coal pillar safety for strip mining in a deep mine

Some villages and bridges are located on the ground surface of the working district no. 7 in the Wanglou Coal Mine. If longwall mining is adopted, the maximum deformation of the ground surface will exceed the safety value. Strip mining is employed for the working district no. 7 which is widely used to reduce surface subsidence and the consequent damage of buildings on the ground surface. To ensure the safety of coal pillars and improve the recovery coefficient, theoretical analysis and numerical simulation (FLAC 3D) were adopted to determine the coal pillar and mining widths and to discuss the coal pillar stress distribution and surface subsidence for different mining scenarios. The results revealed that the width of coal pillars should be larger than 162 m, and the optimized mining width varies from 150 to 260 m. As the coal seam is exploited, vertical stress is mainly applied on the coal pillar, inducing stress changes on its ribs. The coefficient of mining-induced stress varies from 2.02 to 2.62 for different mining scenarios. The maximum surface subsidence and horizontal movement increase as the mining width increases. However, when the mining width increases to a certain value, increasing the pillar width cannot significantly decrease the maximum subsidence. To ensure the surface subsidence less than 500 mm, the mining width should not be larger than 200 m. Considering the recovery coefficient and safety of the coal pillar, a pillar width of 165 m is suggested.     

淮南矿区的环境地质问题

概述了淮南矿区采矿引起的负环境效应,如采矿塌陷、地面沉降、矿坑排水疏于引起的岩溶土洞渴陷、地下水枯竭、矿井水和煤矸石对环境的污染等。论述了其现状和发展趋势,并用生态学和可持续发展理论分析了煤炭开采与地质环境的互馈作用,提出对煤矸石进行卫生填埋,综合治理的可能性。      

榆神府矿区地面塌陷特征及环境问题

在遥感解译的基础上,实地调查了神木县煤矿开采区地面塌陷现状,阐述了地面塌陷分布、发育特征及发育规模。共发现大面积地面塌陷30处。地面塌陷规模以中型为主,稳定性以较差为主,险情等级以小型为主,均为高强度采煤造成。单个塌陷区最大面积27.67 km2,煤炭开采强度与塌陷发育程度关系密切。论述了石圪台村、榆神路煤矿、蛇疙瘩村、榆家梁煤矿、后柳塔村、沙沟茆村等典型村镇地面塌陷特征。地面塌陷导致的地质环境问题日益突出,截至2015年4月30日,已经导致了48次1.5~3.3级的塌陷地震,诱发区域性地下水水位下降、井泉干涸与河流断流、水域面积萎缩,并进而产生一系列生态环境问题。      

马步坎高边坡的采掘沉陷变形

本文通过现场地质调查及变形观测分析提出, 近百年来马步坎高边坡T33岩组中煤层普遍被开采过, 使T33上部坡体发生向坡外的掀斜沉陷, 是导致坡顶后缘拉裂-沉陷进一步发展的直接原因。如果没有新的采掘活动, 随着时间的推移, 最终将会自行稳定下来。     

辽宁省抚顺矿区宏观地质结构及其工程效应分析

抚顺采煤已有百余年历史,由于各种原因造成了一系列地质灾害:滑坡、矿震、地表沉陷和地裂缝等。矿区的中部和西部的形成带状的地表拉裂和建筑物破坏;软岩区形成大面积的地表沉陷,硬岩区形成脆性和线性拉裂,这些现象与矿区地质结构是分不开的。通过对矿区地质结构和矿区地层构造演化研究,认为抚顺矿区地质灾害是发生在花岗岩与火山岩之间的"凹槽"内,是有限的。根据矿区主断层F1、F1A交汇点位置,将矿区地质结构类型划分为三种类型,并通过FLAC二维数值计算对三种类型的典型剖面进行了数值模拟和验证,合理地解释了矿区地质灾害的产生机理和发展趋势,为抚顺矿区地质灾害综合治理和采煤规划提供了科学依据。采用地质结构控制论来研究城市地质灾害提供了新的思路和方法。     

福州市温泉区地面沉降分析

地面沉降是在自然和人为因素作用下,由于地壳表层土体压缩而导致区域性地面标高降低的一种环境地质灾害现象,是一种难以补偿的永久性环境和资源损失。福州市温泉区存在大面积沉降现象,给经济发展、城市建设和人民生活带来极大威胁。本文对温泉区地面沉降影响因素、地面沉降现状及表现形式以及与地下热水的相关关系进行了分析,指出地下热水开采与地面沉降在时间、空间分布上存在极好的相关性．过量开采是导致地面沉降的直接诱因,最后提出防治措施。