村庄房屋下开采损害预计及对策研究

随着煤炭资源的大量开采,煤炭储量呈现出逐渐减少的趋势,建筑物下压占煤炭资源的开采已经成为一个重点的研究及应用技术。应用概率积分法模型预计王家岭矿首采区2个工作面开采对地表造成的移动变形,并分析了地表变形对地面建筑物的影响程度,最终根据建筑物损害程度给出相应的维护和处理措施。     

基于Unity 3D的井下测量虚拟仿真程序设计

通过3D Max建模软件构建了全站仪、水准仪、三角架等测量仪器3D模型及井下巷道虚拟场景，基于Unity 3D虚拟现实引擎平台进行测量场景的集成，采用C#语言进行系统开发，实现测量仪器模型的交互，具有测量仪器结构认知、井下对中、角度测量、水准测量等一系列关键功能。该系统将虚拟仿真技术与专业实践教学联系起来，构建了虚拟的矿山测量学习环境，为矿山井下测量实践提供了新的途径。     

神东矿区超大工作面开采沉陷参数取值研究

神东矿区超大工作面开采对环境影响剧烈。针对超大工作面开采地表沉陷参数精确取值的问题,根据研究区地质采矿条件设计了4个因素、5个水平正交数值模拟试验方法,研究工作面参数对沉陷参数的影响规律,并给出适合现场条件的概率积分法预测参数。采用有限差分数值模型并结合由正交设计得到的25个模拟试验方案,计算模型地表的移动变形数据和沉陷参数,包括下沉系数、水平移动系数和走向边界角。用方差分析法提取对沉陷参数影响显著的工作面参数,发现下沉系数受工作面倾向长度影响显著,水平移动系数受采厚和工作面推进距离影响显著,边界角受采厚影响显著。对正交试验结果进行最小二乘拟合,得到了由工作面参数计算下沉系数、水平移动系数的公式。在研究区地质采矿条件下,这两个系数应分别取0.532、0.266,输入沉陷预测软件计算的结果与实测数据吻合良好。研究可为类似条件下矿区超大工作面地表沉陷预计参数精确取值提供参考。     

山西黄土丘陵采煤沉陷区生态环境破坏与修复研究

山西省煤炭开采大都处于黄土沟壑和丘陵山区,其采煤沉陷及地表破坏具有和平地不同的破坏特点,产生的多种形式和不同大小的地表裂缝、槽形塌陷及采动滑坡,使地形地貌及景观产生较大的破坏,水土流失加重等。因此,研究适宜山西地貌和气候特征,以及山西采煤沉陷损伤规律的土地复垦与生态重建技术,构建山西省黄土丘陵采煤沉陷地复垦技术模式显得尤为重要。分析了黄土丘陵采煤沉陷区的地表破坏的类型、形成机理及影响因素,结合黄土丘陵地貌分析研究了开采对地表水资源分布及沉陷区土地及植被的影响和破坏。地下采煤形成的覆岩及地表裂缝为水资源运移和流失提供了通道,采排矿井水对土地造成了污染,采动土地破坏及地表水土流失的加剧,是造成地面生态植被破坏的主要原因。对于采动生态环境破坏,采煤岩土体损害是根本,水资源和植被的破坏为开采损害的延续性影响,而单一类型的损害修复方法无法达到良好的修复状态,因此提出了以地形修复、水资源保护、植被重建等相结合的黄土丘陵沉陷区生态修复技术。通过山西某矿区黄土丘陵地表的土地复垦实践,证明了黄土丘陵沉陷区结合地形条件和生态环境的土地复垦技术的有效性及适宜性,研究成果对山西黄土丘陵矿区的地下开采与生态环境的恢复具有重要的指导意义。     

我国矿山测量领域三维激光扫描技术的应用现状及存在问题

三维激光扫描作为一种非接触式测量技术,近年来在我国矿山测量领域得到了广泛应用,涉及了矿区边坡监测、露天矿储量管理、地表沉陷监测等方面。结合近年来的相关研究成果,系统分析了我国矿山测量领域三维激光扫描技术的应用现状,并对存在的问题进行了探讨。研究表明：矿山测量工程应用及科学研究中使用的三维激光扫描设备与配套软件以国外进口为主,国产设备与软件较少;从数据采集、处理、成果应用等方面分析,主要存在的问题有采集数据质量不佳、点云数据匹配精度有待提高、点云数据滤波算法精度不高、特殊监测领域的应用成果不明显等。在上述分析的基础上,认为该领域的主要研究方向为：①高精度的空天地一体化数据采集方案,如InSAR、LiDAR、倾斜摄影测量与地面三维激光扫描技术相结合;②具有自主知识产权的点云数据处理软件开发,包括点云数据智能匹配算法、智能化高精度点云数据滤波算法等;③三维激光点云数据后期成果应用,包括面状地物变形监测理论与方法、大数据技术与人工智能技术相结合的三维激光扫描实时动态监测方法。总体来说,进一步推进三维激光扫描技术在我国矿山测量领域的应用,有助于大幅提升相关工程技术人员的空间三维数据处理能力,进而提高工作效率。     

地形影响下的开采沉陷影响函数法优化

影响函数法广泛应用于地下层状矿体的开采沉陷计算。理论上,该方法适用于水平地表条件下的沉陷预计。将地形变化纳入影响函数法,使此方法可以应用于非水平地表条件下。为了剔除其他开采和地质因素的影响,除地形变化外可能影响沉陷形态的因素都被固定了的简化数值模型被应用于研究中。根据这些数值模拟实验的结果,若干影响函数法的参数,包括影响半径、影响角和下沉率,通过4个地形相关的修正系数被重定义为地表相对矿体高程的函数。优化后的影响函数法可以更好的拟合非水平地表条件下的数值模拟结果和现场观测数据。相较于经典影响函数法,该方法需要将地表点相对矿体的高程作为输入数据。在其他开采、地质条件下,构建简单数值模型的方法可以被用于估算相应条件下的地形影响修正系数。     

无人机低空遥感矿山地质灾害监测研究进展及发展趋势

矿产资源开采导致矿区地表频繁发生地质灾害,严重制约了矿山智能化的建设进程,监测并预警地质灾害的发生对于矿区正常生产及防灾部署具有重大意义。当前矿区地质灾害主要依靠传统地面监测手段及In SAR等方法,存在费时费力、周期长及In SAR无法监测大梯度形变等不足,无人机低空遥感作为一种新兴手段,以其独特的优势已经被广泛应用于矿山地质灾害监测中。结合现阶段典型成果及课题组近年来的探索实践,简述了矿山地质灾害的类型,分析了无人机低空遥感矿山地质灾害监测的应用现状,总结了无人机低空遥感在开采沉陷监测、煤火识别及地质灾害监测等方面应用的基本流程,提炼了现阶段无人机遥感实时高精度沉陷盆地构建、水平位移监测及多源时空数据融合等技术发展亟需攻克的技术难点,并从无人机高精度数据采集、多类型载荷协同、5G实时传输及智能灾害监测等方面展望了未来发展方向。未来矿山地质灾害要向“多网融合+实时监测+智能作业+任务协同+全面感知+自主决策”的智能监测预警体系方向发展,需要多学科、多部门学者开展协同攻关,实现“产学研用”联动发展。