结合遥感影像的矿山开采沉陷专题信息三维表达

煤矿井下开采引发地表沉陷是一种严重影响生命财产和生产安全的工程形变灾害 ,其形变信息有效表达和精准制图可大大减少矿区变形控制的成本,为矿山安全生产、 保护煤柱留设、塌陷地治理、压煤村庄搬迁、破坏等级判定与损害补偿评估等方面提供 更可靠的技术保障。基于矿山地图、实时卫星遥感影像与开采沉陷变形预计结果等数据 ,采用GIS空间分析和三维可视化技术,对淮北朔里矿区地表移动与变形的下沉（W）、 水平移动（U）、水平变形（ε）、倾斜（i）和曲率（K）等形变类型进行了三维的专 题信息与应用表达,其专题信息能更加直观有效地表达与准确清晰描述开采沉陷的地理 位置、影响范围、受损害地物类型、形变方向与变形量大小等。     

矿山开采沉陷可视化系统设计开发及岩移参数求取

依据矿山开采沉陷相关理论,以概率积分法数学模型为基础、运用基于实测数据求参原理与方法,结合相关软件设计开发了矿山开采沉陷可视化系统。为研究矿区地表移动变形分布及岩移参数求取提供了技术支持。结合系统应用实例,利用地表观测数据拟合求参,对该矿其他工作面及类似地质条件矿区开采沉陷预计提供借鉴作用。     

国外矿山开采沉陷预计技术研究及应用概述

地表移动和变形的预计是根据已知的地质和开采条件,在矿山开采之前对地表可能产生的移动和变形进行估算,准确的预计对尽量减少开采过程中由采动造成的地表损害具有重要意义。简要介绍了一些国外关于地表沉陷预计的方法及其优缺点,并通过两个实例进行了比较。通过对不同方法的思路及使用的数学模型进行初步的探讨与分析,得出各方法在开采沉陷预计中的优缺点,并对矿山沉陷预计方法的发展提出了建议。     

矿山开采非线性沉陷学说初论

讨论基于岩体工程属性和矿山开采沉陷本质特征而建立非线性沉陷学说的正确性和可行性;总结了近年来笔者在非线性沉陷问题方面所做的大量实验、现场勘测、研究和取得的成果：采动岩体的非线性破坏特征、开采沉陷的Ｄａｍ ａｇｅ效应、采动岩体分形裂隙网络及演化规律、开采沉陷的协同效应和自组织过程、采动岩体层裂的突变机理、采动断层活化的分形界面效应、地表下沉的“Ｓ”型分形增长规律;提出了建立基于矿山开采非线性沉陷机理、规律的预测模型和防治对策及非线性沉陷学的学术思想     

专用铁路开采沉陷信息综合处理系统

依据现行铁路规程、规范 ,以随机介质理论、概率积分法、条件模拟、系统工程方法等为基础 ,应用数据仓库原理、专家系统理论、CAD技术、人机交互技术以及系统集成技术 ,针对专用铁路开采沉陷与治理的特点 ,开发了矿区专用铁路开采沉陷信息综合处理系统 ;实现了实测数据分析与处理、信息预测预报、模型计算、图件绘制、报表与曲线输出、措施知识库管理等的系统化和自动化。笔者介绍了该软件系统的总体目标、系统设计、关键技术及系统构成和主要功能。     

采煤区覆岩与地表沉陷控制技术研究及展望

煤矿开采引起覆岩及地表沉陷的控制理论与技术研究是涉及全球性灾害学科的研究内容之一。笔者通过对采动覆岩破坏特征的分析，提出了覆岩破坏与移动的“竖四带”的分区模式；并在评述传统控制技术及效果的基础上，介绍了覆岩与地表沉陷控制的新技术——离层注浆技术的原理、特点及应用前景     

采煤区覆岩与地表沉降控制技术研究及展望

煤矿开采引起覆岩及地表沉陷的控制理论与技术研究是涉及全球性灾害学科的研究内容之一。笔者通过对采动覆岩破坏特征的分析,提出了覆岩破坏与移动的“竖四带”的分区模式;并在评述传统控制技术及效果的基础上,介绍了覆岩与地表沉陷控制的新技术－离层注浆技术的原理、特点及应用前景。     

榆神府矿区开采沉陷损害影响因素的灰色关联分析

运用灰色关联分析法分析了榆神府矿区煤炭赋存条件和开采设计方面7个重要因素对矿区开采沉陷损害程度的影响。关联度分析结果表明,这7因素与开采沉陷损害程度的关联序是:扰动系数宽深比覆岩综合普氏硬度下沉系数深厚比煤层倾角初长比。希望从煤炭赋存条件和开采设计的角度出发,为煤矿区内的开采沉陷损害控制和评价提供科学依据。     

村庄下倾斜煤层条带开采方法研究

针对我国"三下"(建筑物下、水体下、铁路下)压煤条带开采的实际情况,根据国内外有关条带开采的实践经验和技术要求,采用极限强度理论和压力拱理论对村庄下倾斜煤层条带开采进行了分开采深度设计,计算得出了条带开采的采出宽度和保留宽度;应用条带开采地表移动参数的模糊优化理论对概率积分法预计参数进行了选取,按照不同的开采深度,对村庄范围内的地表移动和变形值进行预计;根据预计的结果,对计算得出的条带开采尺寸进行检验和优化。研究表明,村庄下分采深条带开采尺寸设计和分采深地表沉陷预计,不仅可以提高地下煤炭资源的采出率,实现村庄在不搬迁情况下安全开采,也可最大限度地减小地下开采对地表建筑物的损害。     

基于钻孔数据煤矿开采地表沉陷预计

开采沉陷引起的环境损害评价是环评工作中的重要内容,现有预计软件基本不适应在大面积环评工作中开展沉陷预计工作。针对现有问题,以矿区钻孔数据为基础,基于Delaunay三角形剖分算法建立了煤层开采地表沉陷预计模型。通过设计对比试验,验证了新建模型预计结果较传统的预计方法更加符合实际地表沉陷情况,预计结果的可靠性较高。将该模型运用到工程实例中,可以节省人力资源,使煤矿生态环评从原来以定性分析、半定量预计为主的状况,提高到以定量预测为主的高度,更好地为矿区生态环境保服务。     

基于突变理论的采空塌陷区输气管道危险性评价研究

为了减少采空塌陷区输气管道危险性评价中对主观判断的依赖,提出以突变理论为基础的危险性评价模型。首先,从采矿因素、岩体物理力学参数、环境与地质因素和埋地管道因素等4个方面分析采空塌陷区输气管道危险性影响因素;其次,建立采空塌陷区输气管道危险性指标体系;然后,对指标体系中的底层指标进行无量纲化和归一化处理;最后,计算得到输气管道危险性突变数值,进而实现对采空塌陷区输气管道危险性等级的综合评判。将以上评价模型进行实例应用,应用结果表明,基于突变理论的采空塌陷区输气管道综合评价模型可以用于采空塌陷区输气管道的危险性评价。     

井工开采影响下的露天矿边坡沉陷规律研究

许多露天煤矿通过井工开采回收了边坡下的煤炭资源,但也不同程度地加剧了露天矿边坡的失稳和沉陷问题。其引起的岩层移动及地表下沉是一个复杂的物理、力学变化过程,本文以安家岭露天煤矿及其一号井工矿作为研究背景,首先分析了该矿山采空区的塌陷现状、特点、成因机制以及对露天煤矿生产带来的影响;并应用概率积分法与FLAC数值模拟方法对采空区塌陷进行模拟和预测分析,研究了露井共采作用下边坡变形及破坏机理,揭示了井工采动影响下,露天矿台阶式边坡特有的变形形态、应力分布特征、形成机理与采动沉陷规律。本文研究结论对于同类露井共采的矿山有着重要的借鉴意义。     

条带开采下沉系数计算与优化设计的神经网络模型

在综合分析条带开采地表下沉系数影响因素的基础上,采用神经网络方法建立了条带开采地表下沉系数的计算模型。模型以国内外成功的条带开采实例为学习训练样本和测试样本,对模型的计算结果与实测值进行了对比分析,分析结果表明,该模型的计算值更接近于实测值。在上述研究的基础上,在给定条带开采采出率的条件下,以条带开采的地表下沉系数最小为原则,运用该模型实现了对条带开采尺寸的优化设计。该研究的成果,为条带开采地表下沉系数的理论计算及条带开采尺寸的优化设计探索出了一种新的方法。     

金竹山土朱煤矿开采地表沉降规律与灰色预测模型研究

针对金竹山矿业公司土朱煤矿煤层赋存条件,依据采动理论的裂缝垂直分带模型,分析地表沉降和塌陷的机理;提出在采煤活动阶段应进行地表实际位移观测,经数据处理后得到地面沉降曲线,以确保地面人类活动的安全;在采煤活动后阶段则实施灰色预测地面沉降,即通过采煤活动阶段的地表实际观测数据为历史原始数据序列,建立灰色Logistic模型;并对采煤活动后阶段的地面沉降进行预测。精度检验表明:灰色Logistic模型预测精度高,利用该模型预测地面沉降可减少地面沉降监测经费和实时提供预警信息,以确保开采区域内人们生命财产安全。     

PS-InSAR监测矿区建筑物及道路动态沉降安全分析*

针对矿山井下开采引发的地表沉降,提出1种结合时序相干系数阈值、振幅离差指数阈值和强度信息阈值的三重阈值法PS点识别方法的PS-InSAR技术。基于哨兵1号A星（Sentinel-1A）的雷达图像,依据三重阈值法识别到淮北市郊一煤矿311工作面采区内重要建筑物和道路的PS点,分别分析开采沉陷阶段的地表沉降活跃期（2018年7月14日—2019年9月7日）和该工作面停采2个月后地表沉陷衰退期（2019年9月7日—2021年1月23日）的动态沉降速率、沉降大小。研究结果表明:三重阈值法能筛选出更有效的PS点,可提高PS点识别与PS-InSAR技术监测精度,说明利用三重阈值法识别PS点的PS-InSAR技术监测矿区建筑物及道路安全具有可行性。     

岩层与地表移动控制技术的研究现状及展望

岩层与地表移动控制技术是矿山开采沉陷学的主要研究方向 ,其目的是研究合适的采矿方法和相关技术 ,尽可能地减少岩层和地表移动 ,保护地表建筑物的安全。在综合分析大量文献的基础上 ,从部分开采方法、充填开采方法、覆岩离层注浆和协调开采方法等几个方面对目前岩层与地表移动控制技术的研究现状进行了论述。展望了我国岩层与地表移动控制技术的发展趋势。     

煤矿开采地表沉陷盆地边界的再认识

为了研究厚松散层条件下煤矿开采沉陷盆地边界的界定及其影响因素，基于现场实测资料和误差传播定律，建立了厚含水松散层条件下地表沉陷监测点点位中误差函数模型；以辛置煤矿五采区为工程背景，采用UDEC离散元数值分析方法，揭示了采动程度与边界角之间的协同作用关系。研究结果表明:不同国家对沉陷盆地边界的界定并不统一，厚含水松散层条件下，沉陷盆地边缘15 mm的水平移动点可作为沉陷盆地的边界，对于特级保护对象，建议以2 mm下沉点作为沉陷盆地的边界。随着采动程度的增加，沉陷盆地上、下山边界角呈现先缓慢减小再逐渐增加的趋势，二者服从Lorentz函数模型，相关度分别为0.88和0.99，该函数模型能够表达研究区域采动程度与边界角之间的内在联系。