基于PSInSAR技术的老采空区地表沉陷监测与分析

地面沉降是矿区采空区主要地质灾害之一,利用PS-InSAR技术对覆盖广西平南锡基坑铅锌矿的21景Sentinel-1数据进行处理,绘制出地表沉降量分布云图、等值线剖面、观测点沉降速率变化曲线。与传统方法相比,PS-InSAR技术大大提高了地表沉降研究的直观性、整体性及预测性。通过数值模拟技术对PS-InSAR技术获得的监测结果进行验证,结果显示:运用PS-InSAR技术获得的采空区沉降区域与数值模拟计算所得的薄弱区域基本一致;运用PS-InSAR技术获得的采空区沉降数据可以为地表沉陷防治、沉降规律总结及采空区治理提供支持。     

单一工作面不同采深条件下边采边复时机研究

传统的土地复垦一般为事后处理方式,该方法复垦周期长且土地恢复率低无法及时保护土壤。随着边采边复理论的提出,边采边复技术在高潜水位地区复垦中展现出一定的优越性。对于井工煤矿边采边复而言,由于要在沉陷过程中采取措施,而不同采深条件下地面沉陷的过程及趋势对复垦时机的影响有所不同,因此对不同采深下边采边复时机的研究显得尤为必要。文章采用室内模拟方法,对单一工作面8个开采阶段在6种采深(500m、600m、700m、800m、900m、1000m)下的动态沉陷过程进行模拟分析。基于模拟结果得出随着采深增加边采边复时机随之推迟,并选出各个采深条件下的最佳土地复垦时机。同时发现,该矿区条件下,当采深达到921m以上,采用边采边复与塌陷稳定后治理是基本一样的效果。     

稳健统计方法在老采空区沉降数据处理中的应用

老采空区地基沉降和变形监测是沉降研究的可靠方法。基于监测数据进行沉降规律的分析和预测预报,指出了应用最普遍的统计方法即最小二乘回归分析方法存在的问题,应用稳健估计对含有粗差的沉陷数据进行了回归分析,得到了比较好的结果。     

伊宁凹陷构造沉降史与主控因素分析

利用伊宁凹陷多口钻/测井、模拟井及地震数据估算了侏罗纪末期地层剥蚀量,且在充分考虑多种因素基础上,应用回剥技术模拟分析了该区中二叠世以来构造沉降史。研究表明,伊宁凹陷中二叠世以来主要经历了3次快速沉降、2次缓慢沉降与2次区域性快速抬升剥蚀的过程。其中,中二叠世-早三叠世为最大构造沉降期,沉降中心位于中央凹陷带霍城地区,海西期火山裂谷后热沉降作用是造成此次沉降的直接因素;早侏罗世与新近纪以后沉降次之,构造运动形成的差异性升降规律是这2次快速沉降的主要成因;侏罗纪末期-白垩纪早期为主要剥蚀抬升期,伊宁凹陷西部剥蚀强度远远大于东部地区,具有明显的东西差异性。     

露天转地下开采对矿区地表铁路安全的影响

采用概率积分法和数值模拟分别对某硫铁矿露天转地下开采区域上方露天边坡边缘的货运铁路沉降变形进行了计算和分析,并根据分析结果优化了开采顺序,降低了地下开采对露天坑底及上盘边坡的影响,使铁路路基沉降位移有效减小,对合理开发利用资源和保护地表设施安全提供了理论支持。     

自然崩落法采矿矿岩崩落过程数值模拟研究

由崩落法开采引起的矿岩崩落及其诱发的地表沉陷是一个复杂的空间与时间关系问题。以CEMI的“矿块崩落与地表沉陷模拟”项目为研究背景,利用数值模拟方法研究了深部、大规模自然崩落开采矿岩崩落的基本规律。数值模拟捕捉到了矿岩崩落过程中压力平衡拱的演化,以及裂隙萌生、扩展、贯穿岩桥的过程,研究表明,压力平衡拱的动态演化是矿岩崩落出现间歇和跳跃的内在动因,陷落角、起裂角和地表沉陷模式都受控于矿岩的崩落状态。     

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。     

利用随机森林回归模型计算主要影响角正切

主要影响角正切（tanβ）是开采沉陷预计的一个重要参数,对于准确界定下沉盆地边界具有重要作用。为快速精确地计算tanβ,进而有效提高开采沉陷预计精度,首先讨论了影响tanβ大小的地质采矿因素,确定了5个基本变量,即开采厚度、煤层倾角、开采深度、工作面斜长、岩性影响系数;然后详细分析了随机森林算法（Random forest,RF）的基本原理及基本实现流程;最后构建了一种计算tanβ的随机森林回归模型,用于训练和测试该回归模型的样本数据来源于国内部分主要矿区建立的典型地表位移观测站的实测资料。对训练后的回归模型采用测试样本进行检验分析,结果表明：①利用该模型计算的tanβ与实测值的最小相对误差为0.381%,最大相对误差为2.563%。②该模型具有较强的泛化能力,在计算tanβ时不仅速度快,而且具有较高的精度,对于高精度计算tanβ有一定的参考价值。     

采煤塌陷区煤矸石回填复垦技术

利用废弃煤矸石回填采煤塌陷区建筑用地,是一条矿区综合治理的有效途径,既减轻了煤矸石对环境的污染,又降低了地基建设成本。运用室内试验与工程实践相结合的方法,对煤矸石的物化性质、力学性质、工程性质等进行研究分析,初步建立了煤矸石回填建筑用地可行性分析、复垦场地选址、复垦场地规划、回填标高与覆土厚度确定、回填地基处理、复垦分区与施工、地基承载力检测等一套完整的复垦体系。结果表明:在进行矸石回填地基处理时,宜选择已经稳沉的区域,避免二次变形对地基稳定性的影响;对项目区分区、分块进行施工,提高矸石利用率;在地基处理时,采用分层回填、多次振压处理的方法,经振动压实处理后,煤矸石地基的承载力远远大于天然土地基,完全能够满足建筑工程需要。     

莱州湾地区郯庐断裂中段新生代右行走滑位移量的估算

通过理论模型研究,推导出了走滑拉分盆地中盆地的走滑速率与沉降速率之间的关系,即走滑速率同盆地的几何形状参数、最大沉降深度和沉降速率存在着稳定的数值关系。以莱州湾地区潍北凹陷为研究对象,利用回剥法对凹陷内处于不同构造位置的4口井的基底沉降历史进行了恢复,建立了潍北凹陷沉降速率与郯庐断裂中段走滑速率之间的经验关系式;根据位于洼陷带的伪1井和央5井的计算结果,得出郯庐断裂中段新生代右行走滑位移量为40 km左右。