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。     

非等间隔GM(1,1)模型在矿山开采沉陷中的应用

矿山开采沉陷直接影响地面建筑物的安全性评价。以预测矿山开采沉陷量为目的,并结合矿山开采沉陷监测非等时间间隔的特点,以相邻监测时间间隔为权,建立灰色系统非等间隔GM（1,1）模型,并将该模型应用于矿山开采沉陷量预测中。由后验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。实践证明,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,能较好地预测矿山开采沉陷对地表建筑物的损害程度,减少开采沉陷造成的经济损失。     

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。     

矿山开采沉陷地表移动观测站的设计与实现

合理地设计地表移动观测站,是准确预测矿山开采沉陷引起地表移动、变形的基础。本文分析变形观测站设计方法,对该方法做了详尽剖析。结合淮南矿区的地质以及地表综合条件,设计适合淮南地区地表移动变形观测站设计的算法模式,并采用VB和MapObjects进行了实现。最后,以淮南市潘北矿区地表移动观测站设计为实验对象,结果表明:采用软件设计的地表移动观测站,能够有效反映沉陷区特征,且具有高效、可视化特点。     

煤层开采沉陷对桥梁建筑物的影响分析

为分析采煤对桥梁建筑物的影响,本文以三道沟煤矿85201工作面为研究平台,采用大型数值模拟软件FLAC3D对大采高浅埋深土层条件下的地表桥梁建筑物进行开采沉陷预计分析,初步确定了沉陷影响的范围。结果表明:地表局部下沉后引起的倾斜是造成桥梁建筑物破坏的主要因素之一;桥梁建筑物的破坏呈现为从破坏量的累积到破坏质的变化,最后破坏趋于稳定的过程特点。通过选取合适的边界约束条件及岩土物理参数,可以较为准确地模拟出桥梁沉陷破坏的基本规律。     

时间相邻-四轨法的D-InSAR矿区沉陷监测研究

针对由矿区煤炭开采引起的地表沉陷通常具有较大的形变梯度,而地表形变梯度超过干涉相位的临界梯度在干涉时会产生失相干,从而不能很好地解算出地表形变值的问题。该文尝试采用基于"时间相邻-四轨法"的D-InSAR技术方案对山西大同矿区某矿进行分阶段监测,即将矿区沉陷大形变基于时间分解为数幅小形变,通过降低地表沉降形变量来提高影像干涉效果,同时可以将时间基线过长导致的失相干最小化。为了更有效地验证监测方案的可行性,该文结合矿区观测站水准测量成果与观测站实际布设情况对监测数据采用高斯矩阵进行加权平均,将观测站单点形变量转化为所处像元对应地表区域的近似平均形变量,减小了个别观测站不能代表周围地表区域整体形变趋势的误差。通过对观测站加权后的形变数据与D-InSAR处理结果对比分析,证明此方案在矿区地表沉陷监测是可行的。     

自适应卡尔曼滤波在沉降预测中的应用

随着我国经济高速发展,对煤炭资源的需求与日俱增,矿山大量开采造成矿区地表大面积沉陷.对于地下采煤,地表点的移动经历一个由开始移动到剧烈移动,最后到停止移动的全过程.为了更好地掌握矿山开采地袁沉降移动规律,本文采用自适应卡尔曼滤波与标准卡尔曼滤波对其进行预测与分析.     

基于GPS技术的首采面地表移动观测站数据处理

为满足矿井安全开展建筑物下、水体下、铁路下采煤工作的需要,合理地留设保护煤柱、节约煤炭资源,妥善安排采动区上方村庄搬迁时序等,需要提供矿区采矿条件下的准确可靠的地表移动变形参数。本文结合在刘庄矿业有限公司建立的首采面地表移动观测站,研究了基于GPS技术的首采面地表移动观测站数据处理方法。同时,根据目前的资料进行了地表移动变形规律的初步分析,求取了观测站的初步参数。     

自适应Kalman滤波在地表沉降观测中的应用

地下采煤引起的地表沉陷是一个时间和空间的过程,据此提出了观测站动态数据处理模型Kalman滤波和自适应Kalman滤波,通过实例验证了自适应Kalman滤波比普通Kalman滤波在观测站数据滤波和预测中具有优越性。     

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。     

卡尔曼滤波在矿区地表下沉预报中的应用研究

本文将卡尔曼滤波理论运用于煤层开采过程中地表下沉量的动态预报,通过建立矿山高程测量卡尔曼滤波模型,对地表移动观测站多期的观测数据进行滤波处理,同时动态预报各个观测站的状态。文中结合实例,从单个观测站多期的预报效果和整条观测线某一期的预计情况两个不同角度分析比较,结果表明本文构建的卡尔曼滤波模型对地表移动观测站受煤层开采影响小的下沉预报能够获得较好的预报效果。     

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。     

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。     

智能矿山系统的应用与开发

我国能源发展以煤炭为主,其中,95%以上的煤炭产量来自井工开采,井工开采引起的地面塌陷会造成建(构)筑物和土地等的破坏;为此,本文通过收集资料和分析工程的实际需求,利用VC++编程研发了矿山数据库管理与沉陷预警系统;系统包括矿山数据库管理模块和沉陷预警模块,包含矿区采空区上方建(构)筑物、土地等的移动变形分析,并为损坏等级评定提供参考。     

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。     

复杂构造条件下采煤引起的特殊地表移动现象及其研究新方法

迄今，矿山开采沉陷领域的研究者们在采煤引起的地表移动规律研究及共服务于生产方面已经取得了令人膛目的成就，但是在复杂构造条件下采煤引起的特殊地表移动现象研究方面尚无明显进展。本文运用现代工程地质学理论和现代变形力学理论，对一个复杂的摺皱断裂十分发育的条件下采取露天和井下联合开采方式所引起的特殊地表移动现象及其规律作了分析，取得了预测规律与实际情况一致的结果。     

矿区三维地质建模与地裂缝成因分析

为了分析在复杂地质条件下采煤引起的大规模地表裂缝的形成原因,本文以某矿区地裂缝为研究对象、数字化软件SURPAC为技术平台、岩体为主要区域变量,建立关于开采工作面、火成岩、地裂缝及断层的三维地质模型,并进行开采沉陷影响预计,通过分析裂缝成因中各相关地质条件的作用影响,得出了煤炭开采导致地下应力平衡被打破后造成地裂缝的主要因素,为预防和治理地裂缝提供了参考。     

基于SBAS技术的金属矿山沉陷规律研究

D-InSAR技术已经发展成为一种重要的地表监测手段,在矿山监测方面已经有较多成功的案例。但是矿山地表沉陷是一个长周期的形变序列,D-InSAR技术由于失相关等因素影响无法获得长周期的时序形变,小基线技术削弱了失相关的影响,可以获得时序的地表形变。文中利用小基线技术分析金属矿山沉陷规律,以某大型锑金属矿山为研究背景,用过14期形变序列探索一定地质采矿条件下的金属矿山的开采沉陷规律。结果表明,金属矿山受重力作用较大,部分区域地表形变受复杂地质构造控制。     

顾桥煤矿综采面地表移动规律研究

通过对顾桥煤矿1111(3)工作面地表岩移规律和覆岩破坏规律情况的研究,揭示并阐述了该矿综采放顶条件下的地表沉陷变形规律和覆岩破坏规律,为今后指导"三下"采煤提供准确、可靠的地表移动变形参数、且为土地复垦、恢复与重建矿区生态环境等工作打下良好的基础。     

管道穿越采空区沉陷监测方法初探

长距离油气管道运行压力大,沿线地质、地理、生态环境复杂。由于成本控制、地理环境等因素,油气管道常常不可避免地铺设在矿山采空区上。针对油气管道穿越煤层采空区受地表沉陷灾害的威胁这一问题,对矿山采空区沉陷监测的几种方法进行了比较,分析了它们的优势及不足,对矿山沉陷监测方法的选择和保护油气管道的正常运营具有指导意义。