基于GIS煤矿采煤塌陷预测分析系统设计与实现

为高效准确地预测煤矿采煤塌陷范围与程度,分析塌陷对地表和建筑物的损坏程度,提出了煤矿区采煤塌陷预测分析系统的设计原则,分析了系统信息流程,设计出系统空间数据库及主要功能模块,设计并实现了基于砌体梁结构的塌陷预测模型、基于松散层与基岩耦合的概率积分法塌陷预测模型等关键技术,采用组件式GIS开发了煤矿采煤塌陷预测分析系统,较好地实现了图件管理、信息提取、塌陷预测模型计算和塌陷损坏程度分析等功能。     

方城县萤石矿塌陷成因及防治对策

通过对方城县萤石矿采空区塌陷的调查研究,对该县萤石矿区地面塌陷的分布特征、地面塌陷的成因机理有了比较系统的认识,并对影响采空塌陷的岩性、地质构造、地下水、开采条件等因素进行了分析,提出了该县萤石矿塌陷的防治对策,力求有效的预防和减少地面塌陷的发生。     

城市路面塌陷类型与防治对策

近年来，随着城市建设的发展，城市路面塌陷已经成为各城市地质灾害的主要类型之一，日益引起人们的关注。城市路面塌陷一般规模不大且多为单点式塌陷，但一旦发生则成为影响城市生活的突发公共事件。通过对全国各地公开报道的塌陷案例进行总结分析，结果表明：城市路面塌陷一般可分为岩溶型、管道型、工程施工质量型、防空洞型等四种；城市路面塌陷与城市发展程度密切相关，与岩溶发育程度的相关性反而不明显；暴雨是路面塌陷的主要诱发因素之一；路面塌陷以单点式塌陷为主，规模不一。进一步地，从前期塌陷隐患识别、中期应急预案、后期工程处置角度出发，对四种城市路面塌陷分别提出了相应的处置方案，为今后城市路面塌陷相关研究以及塌陷预防、应急、处置方案提供参考。     

基于Riegl VZ-1000三维激光扫描仪在矿区塌陷坑监测中的应用

三维激光扫描技术为塌陷坑的地表移动规律研究提供了新的途径。文中利用Riegl VZ-1000三维激光扫描仪所采集的塌陷坑点云数据生成高精度DEM,对塌陷坑两期DEM对比分析获得塌陷坑沉降等值线图。通过塌陷坑基本形态变化、边界对比、典型断面对比以及塌方量统计,为塌陷坑形变机理研究提供了有力的数据支持,为塌陷坑恢复治理提供了科学依据。     

普朗铜矿地表塌陷坑成因及趋势分析

云南普朗铜矿在基建的过程中,地表出现了2个塌陷坑。根据矿山地质及工程资料,用三维建模软件建立了矿山工程地质几何模型,从地表塌陷坑、断层、工程作业的空间几何关系分析塌陷坑成因。根据矿山工程经验得到塌陷坑的自然安息角及其堆积物厚度,用理论公式计算出塌陷坑的最终塌陷半径。结果表明,因拉底作业,上部碎屑沿F1断层带形成的通道下移,形成了1#塌陷坑;2#塌陷坑的形成机理与1#塌陷坑相同,但其断层通道尚不明确,给出了2种最有可能的情况;根据2个塌陷坑的最终塌陷半径,预测了2个塌陷坑的最终空间位置关系。结果为矿山安全开采及达产达标提供了指导依据。     

安庆铜矿地面岩溶塌陷成因分析及综合防治对策

岩溶塌陷是南方可溶性岩石地区的一种常见地质灾害,安庆铜矿经过几十年的开采及井下疏干排水,地面岩溶塌陷问题日益突出。从安庆铜矿水文地质条件、地面岩溶塌陷特征、形成的基本条件、动力条件及诱发因素等方面分析了岩溶塌陷的成因,根据矿山实际,采用以井下堵水为主、地面防治为辅、监测配合的岩溶塌陷防治方法,通过安庆铜矿岩溶塌陷治理工程的实践,极大地改善了矿区的生态环境,为同类矿山岩溶塌陷防治提供理论依据及实际指导。     

武汉市岩溶塌陷区域风险评价与管理研究

岩溶塌陷是中国分布范围较广的地质灾害之一。近年来,武汉市岩溶塌陷频发,严重制约了城市建设和社会经济发展。基于武汉市岩溶塌陷调查评价、防治工作现状,开展了岩溶塌陷区域风险评价和风险管理措施的研究。通过风险识别、风险量化和度量来分析影响因素,确定评价指标体系,采用层次分析法确定评价因子权重并选取适当评价模型,经综合评价,划分武汉市岩溶塌陷风险性分区。在此基础上探讨岩溶塌陷地质灾害风险管理措施建议,对武汉市岩溶塌陷地质灾害防控具有指导作用。     

曲江煤矿地表塌陷成因时空关系分析

为了研究曲江煤矿地表塌陷机理和原因,基于本区地表塌陷时空特征、地质勘探结果、年降水量季节变化规律、地震记录数据、煤矿开采条件等资料,对该矿9处地表塌陷成因与地下孔洞、降水量、地震、开采等因素进行了时间与空间关系分析。研究表明:地表塌陷周边存在土洞,且埋深与相对塌陷距离多数在20 m以内,浅部存在孔洞和盖层薄是地表塌陷的本质内因;每年3月水位最低,4—6月降水量最多,共发生塌陷7处,地下水位下降和雨季盖层弱化是地表塌陷的直接外因;塌陷发生时间(除1号塌陷)与地震发生时间前后间隔均在3个月之内,地震是地表塌陷的诱发外因;井下开采与地表塌陷的相关性不明显,但对地表塌陷位置存在采动影响。     

秦皇岛市柳江水源地岩溶地面塌陷特征

柳江水源地开采岩溶地下水,出现地面沉降、开裂与塌陷,通过实地调查,总结了本区岩溶发育特征、岩溶塌陷的分布规律,分析了地面塌陷产生的原因,并提出了防治措施。     

遵义市仁江岩溶塌陷机制形成模式分析

贵州省生态地质环境脆弱,岩溶塌陷在贵州具有广泛性、群发性、复杂性、较难预见性.随着人类活动的加剧及自然极端天气的频繁出现,塌陷的数量和规模有增多的趋势.该文通过对遵义市仁江村岩溶塌陷的调查研究,分析了岩溶塌陷的发育特征、形成条件、时空分布特征等几个方面,探讨了该岩溶塌陷的成因机理,进行了稳定性分区,并据此提出了相应的防...     

深井空场法开采急倾斜薄矿脉地表沉降规律研究

采用二维有限元程序, 模拟计算了不同倾角薄矿脉由浅至深开采过程中地表沉降范围和最大下沉量随倾角及开采深度的变化趋势。结果表明, 倾角越大, 开始产生地表下沉的深度也越大, 而地表下沉范围越小, 当矿体倾角足够大时, 甚至不会在地表形成下沉盆地; 随开采深度增大, 下沉范围由近空区上盘围岩呈下开口抛物线逐渐向地表发展, 当在地表形成下沉盆地后, 其地表沉降范围及最大下沉量似线性增长, 其中, 地表下沉范围扩展速度与矿体倾角无关。     

基于PS-InSAR监测的石油开采地表下沉模型反演

石油开采造成油层压实,引起地表下沉,导致地表移动变形,对地面设施产生损害影响。石油开采引起的地表下沉比较缓慢,应用常规的大地测量监测技术无法实现大区域动态监测。为了准确掌握某油田的地表下沉的发展过程,本文采用33景升轨Sentinel-1A数据,运用PS-InSAR技术对油田进行地表下沉监测,获取了该区域2017年3月至2019年11月的地面下沉场,分析了该区域在监测时间段内的下沉演化情况,该油田下沉面积达29.5km2,监测时间段内该采油厂最大下沉速率为-210.9mm/a,最大累积下沉量达-585.6mm;根据地表下沉理论,应用参数反分析的方法,建立了基于弹性薄板理论的地表下沉与变形计算模型。根据反演模型计算,截至2019年11月,该油田地表最大倾斜为0.47mm/m,最大水平拉伸为0.42mm/m,最大压缩变形分别为-0.34mm/m,计算结果为评价该区域开采损害风险评估提供了依据。     

关键层理论在开采沉陷中的应用现状与进展

在简述关键层理论的产生背景、发展历程与应用现状的基础上,分析了关键层理论应用于开采沉陷研究的必要性,重点介绍了关键层理论在开采沉陷研究(关键层对地表沉陷的影响、开采沉陷预计、采动地裂缝、地表减沉与采空区稳定性评价等)中的应用现状与进展.分析表明,将关键层理论应用于开采沉陷有助于研究地表沉陷动态过程与采动地裂缝形成机理,并提高沉陷预计精度及地表减沉效果.同时,还讨论了现有研究的不足,进而提出今后的研究方向与待解决的问题.     

地表动态沉陷变形的三个阶段与规律

文中将地表动态沉陷变形发展变化的全过程划分为下沉发展、充分下沉和下沉衰减三个阶段，分别分析了这三个阶段地表沉陷变形的发展变化规律。     

地表动态沉陷变形的3个阶段与变形速度的研究

将地表动态沉陷变形发展变化的全过程划分为下沉发展、下沉充分和下沉衰减3个阶段，分析了这3个阶段地表沉陷变形的发展变化规律，提出了地表沉陷变形速度的新概念，研究了地表下沉过程中的地表倾斜变形速度和水平变形速度的发展变化规律，给出了建筑物易受损坏的危险期，水平拉伸（或压缩）变形速度量大于拉伸（或压缩）变形值最大阶段.     

荷载作用下采空区附加沉降的相似材料模拟研究

通过相似材料模拟实验,研究了不同煤层倾角的采空区在地表新增荷载后,地表和采空区上覆岩层内附加沉降的变化规律。研究表明：地表加载点与采空区的相对位置不同时,加载后地表的附加沉降量有明显不同,靠近采空区边界处的残余沉降量大,倾斜变形大;老采空区的附加沉降近似地随着荷载的增加线性增加,且采空区的附加沉降一般不超过地表最大下沉值的1/3,与采厚的比值小于5%;在相同的荷载作用下,倾斜煤层采空区的附加沉降比水平煤层大,且最大附加沉降值偏向下山方向;采空区上覆岩层下沉值随着岩层距地表深度的增加线性地减小;松散层的再次压实和冒落裂隙带的残余沉降是采空区附加沉降的主要影响因素。     

矿山开采沉陷的完备预计模型

针对厚表土层沉陷的复杂性,研究了土体受直接开采沉陷后引起的失水固结和排水固结的计算方法,沉陷土体产生流动的条件和计算方法及地表裂缝发育演化的规律等。通过研究获得了一个完备的开采沉陷预计模型,即地表沉陷=开采直接影响模型+附加固结沉陷模型+附加流动沉陷模型;获得了地表裂缝深度和宽度的估算公式。所获得的成果可以全面解释厚表土层条件下所体现出来的各种特殊规律,比较准确地预报地表的移动变形和裂缝情况,实践证明可以有效地应用于生产实际。     

徐楼铁矿地面沉降成因及预测

为深入分析徐楼铁矿地表沉降成因,预测矿区地面沉降规律,首先分析了该矿一期采矿工程地面沉降的发育现状,然后从围岩应力场、矿体赋存条件、矿区地下水疏排、区域地质构造、采空区充填等方面对矿区地面沉降成因进行了讨论,最后基于矿区现有的工程地质资料及地面沉降监测资料,采用概率积分法和曲线拟合法预测了矿区地面沉降范围及沉降量,并对预测结果进行了分析。结果表明：①该矿区地面沉降是围岩应力场、矿体赋存条件、矿区地下水疏排、区域地质构造、采空区充填等因素共同作用的结果;②概率积分法预测的采空沉陷区面积约0.22 km2,矿区主井、副井、风井及采矿工业场地大部分位于预测采空塌陷区内,可能引发的采空区塌陷灾害危险性较大;③曲线拟合结果与实测数据较吻合,可较好地反映矿区沉降的实际情况,精度较高。上述结果进一步表明：近年来,矿区地面沉降量和沉降范围呈剧烈加速的趋势,实测沉降影响范围及沉降量远小于预测结果,可见地表仍有一部分建（构）筑物及设施位于预测沉降范围内,此外,随着二期采矿工程的全面展开,矿区地面沉降量及沉降范围在短期内仍会继续增大。     

基于三维激光扫描技术的地表沉降实时监测与预警

普朗铜矿自然崩落法开采会引发顶板崩落及地表沉降,地表均匀稳定的沉降尤为关键,因此实时掌握地表沉降规律是非常重要的。本文利用三维激光扫描技术,对普朗铜矿地表沉降的动态变化情况进行实时监测。通过实时监测,得出了重点监测区域的平均沉降速度,为底部结构放矿参数的优化提供了依据。三维激光扫描技术在该矿实时监测地表沉降规律中得到了很好的应用,具有较好的推广应用价值。     

基于VB的某铁矿山地表沉陷预警信息系统开发

为减少矿山地表开采沉陷对矿区居民生活及生态环境的影响,采用VB语言开发了矿山地表沉陷预警信息系统。针对GIS软件的使用兼容性,以MapX为开发平台、VB为开发环境,采用ID编码关联技术建立了逻辑数据库,结合沉陷理论模型、概率积分模型、预警模型以及集成二次开发技术,采用可视化开发工具 Visual Studio 2008开发并实现了数据可视化入库。详细分析了该系统的数据库设计、系统结构及功能设计流程,并结合安徽某铁矿山实测数据,绘制了该矿区走向和倾向的地表下沉、水平移动、曲率、倾斜、水平变形曲线图。研究表明：该系统能够准确计算各监测周期的地表沉陷最大值,并与预警极限值进行对比计算,通过曲线图直观地显示出地表沉陷监测点的下沉情况,初步判断是否超过预警值,最终实现地表沉陷预警,对于确保该矿山安全生产有一定的参考价值。