地下开采引起的地表下沉预测

介绍地下固体与液体及气体矿层开采引起的地表下沉及其危害，把地表下沉视作开采空间向地表传播扩散的结果，采用下沉根源函数和下沉传播影响函数的积分来描述开采引起的地表下沉预测，重点讨论应用随机统计原理下沉传播影响函数的问题，为预测地下开采而引起的地表下沉提供通用模型。     

工程开挖引起的地表移动与变形模型及监测技术研究

对于包括大部分煤矿和部分其他矿山在内的自重应力型矿山,采用随机介质理论进行开采地表移动和变形预计,其处理工程问题的准确性和可靠性已成为不争的事实.然而,对于大多数金属矿山及部分其他矿山,由于其成矿条件总是与腚残余构造应力相联系,当矿区的残余构造应力显著时,构造应力影响会改变地表沉陷盆地的形态,并使沉陷盆地的范围急剧扩大,其开采引起的地表移动与变形表现为下沉系数减小,移动范围增大的特征,用随机介质理论进行研究时,往往需与其构造应力相联系,加以改进;而其中采用崩落法开采所导致的地表塌陷坑的变形与原有应力场之间,同样存在其特定的规律.     

盐穴收缩引起的地表下沉监测与预计

岩盐水溶开采后,形成巨大空间的盐穴,可以利用盐穴存储石油、天然气。盐穴的收缩将引起盐穴容积减少,导致存储空间减少和地表下沉。地表移动变形监测是发现盐穴收缩变化的重要手段,由于目前国内没有专门的监测标准,本文提出采用国家标准GB 50026—2007作为测量规范。基于岩盐水溶开采与地下煤层开采引起地表移动规律基本相似,把盐穴收缩引起的地表下沉视作一个随机过程,把圆柱形盐穴容积收缩量转换为等效开采厚度和正方形开采区域,基于克诺特影响函数,建立了圆柱形盐穴收缩引起的地表下沉预计模型。     

深部开采保护煤柱的设计方法

为了减小或者完全避免地下开采对地表建筑物的有害影响,根据深部开采地表移动的实测数据,本文给出了地表移动和变形预计参数,利用概率积分法对地表任意点的下沉值进行计算,分析了建筑物受地下开采的影响程度,以此对矿区地表建筑物保护煤柱进行设计。研究表明,基于地表移动和变形预计理论的保护煤柱设计方法,对减少深部开采保护煤柱的压煤量、保护地表建筑物、实现地下煤炭开采的可持续发展具有一定的参考价值。     

开采速度与地表动态下沉速度及加速度的关系模型研究

基于改进的Knothe时间函数模型与概率积分法建立了在半无限开采条件下与开采速度有关的地表动态下沉预计模型,并利用Matlab软件绘制出对应的关系曲线,分析了开采速度对地表动态下沉速度与加速度的影响,得出了一味提高开采速度并不能降低地表下沉速度,而应根据工作面的实际情况进行合理预计来确定最佳开采速度的结论。     

矿区地表移动变形监测数据处理

本文采用AutoCAD VBA二次开发技术,实现了地表移动观测数据处理、成图自动一体化.克服了传统方法成图只能查看、不易定量分析的缺点;在输出下沉、倾斜、曲率、水平移动、水平变形计算结果的同时,将各移动变形曲线和对应的地下煤层开采情况按一定比例尺在CAD中成图.可实现从图中曲线上直接量取任意点的对应值;较方便地从图中求...     

预计结果的地表移动观测点选取

地表移动和变形的观测工作一直都是研究开采沉陷危害的比较直接方式,而合理有效的观测站的设置就显得尤为重要。本文在布设观测站时,除考虑采深影响外,还利用概率积分法预计下沉曲线,根据下沉曲线上的特征点选取观测点。通过对某矿的实际应用表明该方法精度更高,具有一定的实际应用价值,从而为地表沉陷的观测工作提供了更好的方法。     

不同充填率下覆岩及地表移动规律研究

为了研究充填开采中不同充填率下覆岩及地表的移动规律,以山东某矿1210工作面为工程背景,采用FLAC3D数值模拟软件建立充填开采计算模型,设计不同充填率的开采模拟方案,并结合关键层理论知识,分析不同充填率下覆岩及地表的移动规律,在此基础上建立地表最大下沉值、地表最大水平移动值与充填率的函数关系式。结果表明:随着充填率的增大,关键层下沉值、地表下沉值、地表水平移动值减小,成负相关关系。实测数据说明,拟合值、数值模拟值与实测值较为接近,可为类似条件工程提供参考依据。     

彬长矿区综采工作面地表岩移规律研究

以实测数据为基础,结合数值模拟计算,深入分析了彬长矿区综采工作面地表移动变形规律及机理,得到地表沉降形态,给出了该矿区综采条件下地表岩移相关参数以及地表移动变形规律和特点,可为类似地质条件下煤层开采提供技术依据。     

采空区地表沉陷对公路的破坏特征及预测技术

地下矿产资源的开采会使地表公路发生沉陷,甚至出现突然坍塌或沿层面滑移等灾害事故.本文根据岩层与地表移动原理,基于曲面分布矿层、任意形状工作面条件下地表点在任意方向的移动与变形值预计方法,并顾及复杂地质、采矿、地下工程、地形、公路等级及其附属设施结构等基本因素,分析公路遭受地表沉陷破坏影响的特征,推导出地表沉陷区公路移动与变形预计公式,讨论了公路安全性评估方法,提供公路坍塌事故的防治措施.最后,列举了一个公路沉陷预计实例.     

3D激光扫描应用于开采沉陷相似材料模型观测

根据开采沉陷相似材料模型实验的特点,采用了三维激光扫描仪对开采沉陷相似材料模型进行观测,得到了测点的拟合与建模两种三维坐标数据,分析了模型的下沉曲线,实现了用三维激光扫描仪对开采沉陷相似材料模型观测新方法的研究.     

开采沉陷预报方法研究现状与展望

本文论述了建立开采沉陷模型的基本方法,介绍了现行地表移动预报方法,讨论了特殊地质采矿条件下开采沉陷的预报方法,最后指出了今后地表移动预报方法的发展方向。     

基于地形特征的采煤沉陷盆地构建与水平移动信息智能提取方法

在西部黄土高原复杂地形地貌下构建采煤沉陷盆地和提取水平位移的难度较大,传统地表沉降监测手段只能获取线状数据,效率低,而重复轨道合成孔径雷达干涉测量技术在大梯度形变区域易出现失相干现象,难以达到矿区地表沉降监测精度要求。提出了一种基于无人机载激光雷达点云数据构建沉陷盆地和提取水平位移的方法。结合多地形因子构建深度神经网络（deep neural network,DNN）模型,提取沉陷盆地构建过程中受地形影响较小的特征稳定区,利用较优插值算法对稳定区进行拟合,得到完整沉陷盆地。为了提取采煤地表水平移动信息,将二进制形状上下文特征描述算子与多地形因子融合起来,以改进特征匹配算法。基于此设计地表水平移动提取方案,提取主断面水平移动信息,同时对水平移动提取误差与点云密度、地形因子进行定量分析。榆神矿区结果表明,利用结合地形因子的DNN模型能有效提取特征稳定区,在复杂地貌下减小了沉陷建模误差,为构建采煤沉陷盆地提供了一种新方法;利用融合地形特征的改进特征匹配算法提取的水平移动曲线符合采煤沉陷水平移动基本规律,与水平移动偏差相关性较强的地形因子可用于衡量改进特征匹配算法对水平移动提取误差的大小。     

不规则形状地下空间开挖条件下地表沉陷预计方法研究

地下工程施工或地下采矿导致地表沉陷，甚至造成突然坍塌或沿层面滑移等灾害事故。文中根据概率积分法的基本原理，基于褶曲构造地层，任意形状空间开挖条件下地表点在任意方向的移动与变形值预计方法，并顾及复杂地质和开挖等因素，推导出不规则形状地下空间开挖条件下地表移动与变形预计公式。由于地表沉陷预计公式都是不可积重积分式，因此，采用数值积分方法解算这些不能求出原函数的方程式和变积分限问题。     

小波阈值去噪法在矿区地表变形监测数据处理中的应用

为了解决矿区地表变形观测数据中含有的粗差对地表沉陷规律研究带来的不利影响,提出了采用小波阈值去噪法对原始观测数据进行处理。分析了小波阈值去噪的基本过程,讨论了小波阈值函数,并对两种阈值函数进行了对比;使用Matlab小波工具箱对观测数据进行分析并建立回归曲线,与地表实测沉陷值进行了验证。结果表明:相比常用的数据处理方法,小波阈值去噪法能有效消除粗差对变形结果的影响,实现了矿区高精度、动态的地表变形监测,具有较高的推广价值。     

InSAR技术在矿区沉降监测中的应用研究

介绍了应用InSAR技术监测矿区地表沉降以及地下开采活动的原理;利用重轨差分InSAR技术获得了峰峰矿区地表ENVISAT和JERS 1的雷达形变干涉相位图;分析了在矿区地表沉降过程中ENVISATC波段和JERS 1 L波段形变干涉相位图的相干特性、相位特性以及干涉测量技术在矿区地表沉降监测中应用的可行性和局限性。实验结果表明,利用C波段和L波段雷达数据可以实施对矿区地表沉降的监测,但是C波段雷达受到空间干涉基线的限制更加严格,如果要实现对矿区地表沉降的监测,需要充分利用每个卫星回访时期的雷达数据,建立长时序的星载雷达形变干涉相位图序列,才能较好地实现矿区地表沉降监测。     

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。     

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。     

地面沉陷对路基的破坏影响及其防治技术

根据地下资源开发地区岩层与地表移动机理，研究了地面沉陷时路基产生的破坏影响，分析、总结了路基沉陷特征，给出了确定路基和矿柱强度及稳定性的验算方法，以及路基出现坍塌或滑坡等灾害事故的评估方法，提出了地面沉陷区路基防治技术，并列举了治理路基沉陷的例子。     

InSAR矿区地表三维形变监测与预计研究进展

首先,介绍了InSAR地表形变监测技术的基本原理和技术特点;然后,对当前InSAR矿区地表三维形变监测方法做了系统性分类,并探讨了各自的优缺点和适用范围;之后,综述了当前InSAR矿区地表三维形变预计方法的研究现状和进展;最后,归纳梳理了InSAR矿区三维形变监测预计在多源数据融合和沉降机理分析等方面的前沿问题。