凤县矿山环境地质问题与保护对策

在简要介绍凤县矿产资源及其开发利用情况的基础上，提出并论述了风县矿山存在的五大地质环境问题，即矿区岩土侵蚀、土地资源侵占与植被破坏、地质灾害、环境污染和景观破坏。对现有矿山地质环境保护工作进行了总结分析，指出矿山地质环境保护的对策是：(1)提高认识，多方筹资进行矿山地质环境治理恢复；(2)严格管理，规范化矿山企业生产技术工作；(3)进行尾矿库坝加固与复垦；(4)进行废石堆加固与复垦；(5)切实控制采空区地表塌陷。     

面向地质建模的三维体元拓扑数据模型研究

在对地质对象的基本特征和计算机三维地质建模的基本要求进行讨论的基础上，提出了面向对象的三维体元拓扑数据模型。在该数据模型中，用面向对象的方法将地质对象抽象为点、线、面、体，体类又进一步划分为复合体、复杂体、简单体和体元四类。对所有对象类设计了12种拓扑关系和相应的数据结构。     

矿井导水构造三维精细模型构建与转换技术

为了解决矿井导水构造精细刻画与三维地质模型灵活继承中存在的陷落柱内部岩石结构刻画不精细、多源数据融合不准确等技术问题,开展了矿井导水构造多源数据融合实体模型构建方法、精细模型构建过程与模型转换系统开发等方面的研究。基于数据融合分布式结构理论,采用地质数据耦合、实体模型耦合和构建模式耦合3个层次的耦合策略,建立一套水文地质勘探多源数据融合为三维地质实体模型的构建方法,通过多源异构地质数据标准化预处理、跟踪与分类、数据配准、关联与融合等4个关键步骤,构建矿井导水构造多源数据融合实体模型。在地质统计学研究的基础上,以陷落柱为例,提出“矿井精细导水构造模型”与“广域概略模型”的基本概念,同时构建了陷落柱广域概念模型与精细模型。根据SURPAC和FLAC3D2种三维模型的属性与数据结构特点,提出了矿井导水构造SURPAC和FLAC3D模型转换方法,利用JAVA语言和TCL语言研发了SURPAC-FLAC3D模型转换系统,该系统同时支持本地、网络操作与多用户多台机器的远程控制,最终实现了导水构造实体耦合模型转换为FLAC3D计算模型的目标,为矿山地质条件精细勘查与融合构建、矿山水害精准预测与防治提供技术支撑。      

三维地学模拟几个方面的研究现状与发展趋势

对三维地学模拟中的三维空间数据模型,三维地学模拟技术以及三维地学模拟软件的应用３个方面的研究现状进行了总结,并指出了发展趋势与研究思路。     

无人机遥感技术在采煤地面塌陷监测中的应用

为研究无人机遥感技术在采煤地面塌陷监测中的应用,以宁东煤炭基地金凤煤矿011805综采工作面为例,探讨了利用无人机遥感技术进行地表裂缝解译、地面沉降量计算和地面塌陷规律研究的方法。结果表明:无人机飞行航高可根据需要识别的地表裂缝宽度确定,地形平坦地区识别2 cm地表裂缝的飞行航高一般应不超过143 m;地表裂缝宜于采用基于光谱、延长度和紧密度规则的面向对象的信息提取方法进行自动识别,在采用这种方法发现地表塌陷裂缝时宜采用基于边缘检测的图像分割模型和基于Full Lambda Schedule的图像融合模型;对无人机遥感地表高程值进行拟合校正可近似获得采煤工作面地表下沉量和下沉系数,说明无人机遥感技术可应用于采煤地面沉降量监测;综采工作面内地表裂缝数量多,总体垂直回采方向排列,切眼和顺槽附近地表裂缝数量少,总体平行顺槽和切眼展布。      

露天煤矿边坡稳定性评价方法的耦合应用

将有限差分法、极限平衡法(简化Bishop法)、可靠度分析法(简化一次二阶矩法)耦合应用于露天煤矿边坡稳定性评价,确定了可靠度法设计中的可靠度数值问题,并采用力学行为、稳定系数及破坏概率等3项综合指标分析了边坡稳定性,旨在建立一种有效的耦合方法,多角度分析边坡工程的即时状态。研究结果表明,该分析方法可行,结果可信。      

浅埋近距离煤层群开采覆岩与地表移动破坏规律研究

为掌握浅埋近距离煤层群下行开采覆岩破坏及裂隙带发育规律,以红柳林煤矿浅埋近距离煤层群开采为例,采用相似材料模拟和数值模拟研究,对浅埋近距离煤层群下行开采的覆岩破坏特征及裂隙带发育高度进行研究,结果表明：2^-2煤开采的初次来压步距约为60m,周期来压步距约为15m; 2^-2煤覆岩关键层破断后,导水裂隙带高度增长速度变大,并直达地表,高度达165m,裂采比大于27.5;多煤层开采下,3^-1、4^-2煤层导水裂隙带高度发育至上覆煤层底板后均发生突增并直达地表,最终导水裂隙带高度为175m,煤层的重复采动使得地表移动和变形值增大,破坏程度增加;多煤层重复采动导致工作面两侧应力释放,较单煤层开采最大应力值变小。研究结果可为近距离多煤层的安全高效开采提供参考。     

三维体元拓扑数据模型的改进与实验

在简要介绍三维体元拓扑数据模型建模原理的基础上,分析了三维体元拓扑数据模型的不足,并从处理含夹层地质体和由非平行剖面构建地质体两个方面,改进了三维体元拓扑数据模型的建模条件和数据结构。实验表明,改进后的数据模型更加适合基于剖面的三维地质建模。      

巷道与地层交切建模研究

基于剖面的三维地质建模为巷道与地层交切建模的理论基础,提出一种巷道与地层交切建模方法。考虑到交切模型的复杂性,对交切模型进行剖分,依次构建出含巷道断面的地层剖面模型、巷道与地层剖面的交切模型及巷道与地层模型的交切模型。实验结果表明,该交切模型的方法是可行的,保证了地层与巷道模型的空间拓扑关系,为相关三维地质建模提供借鉴。