一种改进的开采沉陷动态下沉模型

针对Knothe时间函数在描述点位动态下沉过程中的不足,该文采用分段函数构建改进的Knothe时间函数。结合煤矿工作面观测站实测数据,建立工作面开采沉陷动态下沉预计模型;并利用概率积分法模型及回归分析等方法解算模型所需参数,包括地表任意点最终下沉量、时间因素影响系数及地表点位最大下沉速度出现时间。经实验验证,基于改进的Knothe时间函数的开采沉陷动态预计模型能够真实地反映地表下沉的动态过程,且精度满足开采沉陷工作需要。     

抗差卡尔曼滤波在矿山地表沉降监测中的应用研究

在实际地表沉降观测过程中,各种误差致使观测向量中粗差对状态滤波值产生影响。根据标准卡尔曼滤波理论导出了地表移动观测站数据处理的抗差卡尔曼滤波模型,将抗差卡尔曼滤波模型应用到淮南某矿开采沉陷地表监测站沉降监测数据处理中,对该矿地表沉降监测实例进行模拟计算,结果表明该模型能够有效减弱或消除观测值中粗差的影响,提高数据处理的可靠性,获得可靠的分析结果。     

地表移动观测的滤波与预计

本文把由开采引起的矿区地表移动过程看成随机的，讨论了地表移动的时空过程。由此给出了一种建立描述地表移动过程的状态方程和修改预计模型的方法。用卡尔曼滤波方法进行了地表移动的动态预计，并用算例进行了验证。     

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。     

全尾砂充填矿山地表移动研究

矿区地表沉降对开采区地表的可持续发展有着重要的影响,会宝岭铁矿利用全尾砂充填技术来减少采空区地表塌陷,但是回采和充填过程仍对地表有一定的破坏。本文利用GPS-RTK技术以及水准方法来监测会宝岭铁矿开采区域所布设地表移动观测站,分析监测成果并确定开采区域的地表移动特征及移动参数,将概率积分方法用于预测变形并将其与测量数据进行比较。研究表明全尾砂充填下开采区域地表下沉轻微,变形造成的破坏较小。     

基于3DEC特厚水平煤层开采地表裂缝分布规律研究

针对我国中西部某矿区的特厚水平煤层综放开采导致的沉降变形、地表裂缝等问题,本文在总结该矿区各工作面地质采矿条件的基础上,结合以往沉陷预计中岩层岩块物理力学参数的选取原则,以摩尔-库伦塑性模型作为计算模型,采用离散元3DEC数值模拟的方法,分析了煤层开采后的地表下沉和水平变形情况。同时,本文结合实地采集的裂缝和塌陷区数据,对开采后上覆岩层垮落情况及裂缝发育情况进行研究,总结出该煤矿水平特厚煤层开采后地表裂缝的分布规律和地表移动变形规律,对该煤矿的生产和开采具有指导意义。     

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。     

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。     

注浆采区地表形变时空演化SMD-InSAR监测分析法

当前矿区合成孔径雷达差分干涉测量(D-InSAR)监测研究大多局限于以地表移动为对象,求取其他形变指标通常仍需野外测量。针对这一不足,构建出一种提取地表移动变形(surface movement and deformation,SMD)面域信息的模型——SMD模型。模型可求解的量有:①地表沿任意方向的倾斜、曲率,地表倾斜、曲率最大值与其所沿方向;②水平或近水平煤层开采下,矿区地表沿任意方向的水平移动、水平变形,地表水平移动、水平变形最大值和其所沿方向。SMD模型在垂直形变图的基础上,按照方向导数原理计算地表倾斜和曲率;地表水平移动和水平变形则根据开采沉陷先验规律计算。模拟试验显示,该模型可以较高精度获取地表移动变形值。淮北矿区某矿进行了充填开采,应用SMD模型结合时序InSAR分析该矿地表形变时空演化过程,以及充填开采的减沉减变效果,分析认为注浆活动可以有效控制地表形变。日平均注浆量、工作面推进距离与最大下沉速度之间的关系可以用多元线性回归模型来描述。SMD模型可用于分析区域地表形变综合情况,为范围评估开采沉陷对建构筑物的影响提供有力依据。     

基于自适应卡尔曼滤波的地表移动变形预报研究

构建自适应卡尔曼滤波预报模型,利用GNSS CORS连续运行实时监测数据,通过自适应卡尔曼滤波预报值、标准卡尔曼滤波预报值及实测数据对比分析,得到自适应卡尔曼滤波预报偏差明显减小,预报精度明显提升,满足了地表移动变形实时监测的精度要求。      

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。     

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。     

厚松散层开采条件下覆岩运动与地表移动规律研究

为分析厚松散层条件下采煤引起的覆岩运动与地表移动变形规律,以淮南矿区顾北矿13121工作面、谢桥矿11316工作面、张集矿1217(1)工作面等3个厚松散层开采条件下的地表移动观测站实测资料为基础,并结合相似材料模拟试验进行研究,总结归纳了厚松散层开采条件下产生的地表下沉系数偏大和地表移动变形活跃期等问题,获得了厚松散层条件下覆岩运动与地表移动变形规律研究方面具有一定参考价值的结论。     

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.     

地表移动与变形曲线形态分析

本文根据地表移动基本原理及褶曲构造矿层开采地表移动预计方法,给出了向斜构造和背斜构造矿层开采时的地表移动与变形曲线,总结出下沉盆地中地表沉陷的分布特征;从地表移动机理方面对三种基本构造形式的下沉曲线形态进行分析,合理地解释了产生曲线形态差异的基本原因;并给出了一些重要结论。     

地质采矿地表移动观测站设计

矿山开采引起的地表移动过程十分复杂,它是许多地质采矿因素综合影响的结果。目前,研究地表移动的主要方法是实地观测。通过测量获得大量的实测数据资料,然后对这些数据资料进行综合分析,找出各种地质采矿因素对地表移动的影响规律。本文从观测站的类型、观测站的设计原则及内容、设站前资料收集、观测站设置地点选择、观测线的布设位置、长度、观测点的密度与建立等方面进行介绍,详细论述了地表移动观测站的设计要点和步骤。     

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。     

地表移动观测站实测资料数据缺失的修复研究

地表移动观测站的实测资料中测点的观测数据(如高程数据)缺失,不仅影响实测资料的完整性,更会对地表移动规律和参数分析产生较大影响,有必要对其修复方法进行研究。本文以某矿区A工作面地表移动观测站完整的实测资料为基础,利用插值和曲线拟合的方法对假定缺失的数据进行修复分析,通过研究表明,利用上述方法对处于非下沉关键期的缺失数据进行修复是可行的。     

基于D-InSAR方法求取深部开采地表移动参数研究

深部开采有着地表沉陷时间长、范围大,地表测点难以长时间保存的特点,目前我国几乎没有深部开采的正规观测站。为解决这一问题,本文采用了D-In SAR技术获取了徐州矿区张小楼千米深部开采地表沉降数据,通过将监测结果与地表水准测量进行对比,证明了D-In SAR结果的正确性,并结合测点缺失情况下地表移动参数的求取方法,基于D-In SAR数据求取了千米深部开采地表移动参数。结果表明采用D-In SAR方法对深部开采地表移动的监测可以解决深部开采地表移动参数的求取问题。