全球定位系统在开采沉陷观测中的应用

本文通过ＧＰＳ对兴隆庄煤矿铁路观测站进行开采沉陷观测的实际应用，提出了ＧＰＳ进行沉陷观测的定位模式，分析了误差来源及其消除方法，并通过与常规测量方法观测成果的比较，说明ＧＰＳ进行开采沉陷观测的可靠性。     

全球定位系统在开来沉陷观测中的应用

本文通过GPS对兴隆庄煤矿铁路观测站进行开采沉陷观测的实际应用，提出了GPS进行沉陷观测的定位模式，分析了误差来源及其消除方法，并通过与常规测量方法观测成果的比较，说明GPS进行开采沉陷观测的可靠性。     

开采沉陷监测数据的稳健处理

我国目前开采沉陷监测数据处理方法所依据的准则为最小二乘法,这样有可能致使结果精度低、可靠性差甚至出现错误。为此,笔者根据我国实际,从预测参数求取方面研究了开采沉陷监测数据的稳健处理问题,推导了有关公式,编制了计算程序,进行了大量的实际计算与模拟,收到了较好的成效。     

基于机载LiDAR点云C2C算法的矿山沉陷监测研究

针对地表移动观测站和InSAR技术手段在矿山开采沉陷监测的局限性，利用机载激光雷达(Light Detection and Ranging, LiDAR)采集沉陷区三维点云数据，通过多时相点云构建地表数字沉陷模型(沉陷DEM),获取地表的移动变形特征。然而构建的沉陷DEM包含多种来源复杂且难以去除的噪声，限制了该技术在矿山开采沉陷监测的应用。提出将机载LiDAR点云直接比较的算法(Cloud to Cloud, C2C)进行矿山开采沉陷监测，以榆神矿区某工作面为研究区，将同期水准观测数据作为参考数据，并与三种主流点云插值算法构建的沉陷DEM进行对比，验证该算法的可行性和精度。结果表明，C2C算法能够快速获取高精度的沉陷值，其沉陷精度明显优于通过点云插值算法获取的计算结果，下沉曲线符合矿山开采沉陷的一般规律。该算法可以达到厘米级的精度，为矿山地表移动变形监测和生态环境修复提供了新的参考方案。     

开采沉陷预测的GIS面元栅格数字化模型及其应用

基于弹性理论和地理信息系统（ＧＩＳ）技术，建立了用于开采沉陷预测的ＧＩＳ面元栅格数字化模型，模型可计算任意层面中任意点的位移、应力和应变，并利用ＧＩＳ给出了实例研究的动态可视化结果，该模型对任意开采形状和范围的开采沉陷预测具有高效，实用的价值，初步实现了开采沉陷预测的自动化，智能化和可视化。     

大佛寺矿沉陷区变形预计及危险性分区

以大佛寺煤矿30201工作面为例,首先分析了矿区地形地貌、工程地质条件及开采情况,结合矿区实际调查结果总结出地层岩性、地形坡度、断层构造、降雨作用、人类工程活动等5类矿山开采沉陷影响因子,并对各因子的影响能力进行了定量化分级;然后利用逻辑回归分析软件SPSS对矿区样本数据进行反演,构建了矿山开采沉陷危险性系数计算模型;最后结合Arc GIS软件构建了物元模型,对矿区沉陷区变形进行了预计,在此基础上以5个开采沉陷影响因子为变量,以10 m×10 m正方形网格为最小评价单元,分别得出各影响因子危险性分布情况作为基础图件,结合概率分析法计算出各模型的关联度与重要性程度,将矿区开采沉陷危险区划分为高危区、中危区、低危区和极低区4类。研究表明:大佛寺煤矿30201工作面地表沉陷范围由北部向东南部倾斜,沉陷预计值为300~650 mm,预计误差为1.7%~7.8%,表明该矿区开采沉陷预计及危险性分区结果基本符合矿区地表沉陷变形规律,对于该矿区安全开采及沉陷区治理有一定的参考价值。     

孟村矿首采工作面开采沉陷监测研究

为了解决孟村煤矿开采沉陷及岩移参数问题，结合首采工作面进行监测点布设、沉陷监测和数据计算分析。总结了首采工作面地表沉陷规律，计算了地表沉陷岩移参数，包括边界角、移动角、充分采动角等，并获取了概率积分法预计参数。为后续工作面开采、保护煤柱留设和建构筑物保护提供了指导。     

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。     

煤矿地表移动三维力学预计模型

针对开采沉陷的力学预计问题，给出预计的力学模型优化的判别准则，并进行了开采沉陷移动值的计算分析，表明本文所提出的方法是可行及最合理的。     

半解析方法用于房柱式开采沉陷的三维计算

半解析数值方法具有降低维数、节省内存、建模工作量小等特点，用于三维开采沉陷计算和应力分析具有明显的优越性。基于半解析方法中的层单元和棱柱单元推导计算方法，在Visual Fortran 6.5环境下编写了可用于全采、条采和房柱式开采的三维沉陷计算和应力分析程序。以兖州矿业集团南屯煤矿房柱式开采的地质采矿条件为基础，应用三维半解析数值方法，分别对房柱式和条带式开采条件下的地表沉陷进行了三维对比模拟计算，获得了房柱式和条带式开采的控制地表沉陷的对比结果。     

用三维激光扫描技术监测矿山开采沉陷

经典地表沉陷监测方法具有工作量大、监测点保护困难、监测时间长、监测成本高等缺点,难以适应实时化矿山开采沉陷监测的需要。为此,以某矿山为例,结合三维激光扫描技术,提出了一种矿山开采沉陷高精度监测方法。在分析三维激光扫描技术工作原理的基础上,首先对矿区生产概况、监测方案、地表移动监测站设置方案进行了分析;然后结合MATLAB软件,利用分离非地面点和地面点、去除孤立点、拼接点云数据等方法处理经三维激光扫描得到的沉陷数据,并基于矿区2014年10月、2016年10月两期三维激光扫描数据,利用Kriging算法分别建立了矿区地表下沉盆地数字高程模型(Digital elevation model,DEM),对矿区地表沉陷进行分析;最后选取了矿区若干有代表性的监测点的开采沉陷监测值与对应的水准测量结果进行了对比分析。研究表明:监测结果与实测值的误差达到毫米级,反应出利用三维激光扫描技术不仅可快速获取矿区开采沉陷监测数据,而且可对开采沉陷进行高精度监测,对于进一步研究矿区开采沉陷规律、提高矿区开采沉陷监测效率有一定的参考价值。     

无人机航测技术在矿区开采沉陷变形监测中的应用

为了更好地监测矿区开采沉陷变形情况,提出一种基于无人机航测技术的矿区开采沉陷变形监测方法。优先标定相机,输入无人机畸变参数,降低相机畸变误差。通过无人机航测技术获取矿区影像数据,采用UASMaster软件对点云数据预处理。将倾斜航拍方案引入沉陷区,获取矿区地面无人机倾斜数据;采用矿区经验参数以及实际观测数据预测沉陷盆地,最终达到矿区开采沉陷变形监测的目的。仿真实验结果表明,所提方法可以获取高精度的矿区开采沉陷变形监测结果。     

GPS技术在煤矿开采沉陷观测中的应用

运用GPS技术对济三煤矿开采沉陷进行监测,对实际观测数据进行基线解算、外业检核、空间平差的数据处理,得出了该矿区综放开采条件下的地表移动变形规律、各种角值参数和预计参数,并对边界角、移动角进行了相关计算分析,得出不同采深或表土厚度条件下地表移动参数,建立沉陷与变形监测的一系列技术体系,为盆地开采条件下建(构)筑物下采煤提供了科学依据。     

江西盘古山钨矿区开采沉陷预计的GA-SVA算法

传统矿山开采沉陷监测方法存在耗时较多且精度不高等不足,且难以对矿区开采沉陷发展趋势进行准确预计。以江西盘古山钨矿区为例,将遗传算法(Genetic algorithm,GA)与支持向量机(Support vector machine,SVM)算法相结合,提出了一种基于GA-SVM算法的开采沉陷预计方法。首先利用遗传算法(GA)对支持向量机(SVM)进行选择、变异和交叉,生成精度符合要求的数据集群;然后采用GA-SVM算法对概率积分法开采沉陷预计参数进行了训练,对矿区开采沉陷进行了预计。研究表明:基于GA-SVA算法的开采沉陷预计值与实测值的误差小于5%,基于该算法的预计值构建的矿区数字高程模型(Digital elevation model,DEM)与基于实测数据构建的数字高程模型(DEM)具有高度的一致性,表明利用所提算法预计矿山开采沉陷具有较高的精度。     

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。     

开采沉陷监测数据处理的分段卡尔曼滤波模型

为解决长周期、高频率的GNSS煤矿开采沉陷监测数据受外界环境影响大、干扰噪声高、可靠性低的问题,采用卡尔曼滤波对开采沉陷GNSS监测数据进行分段滤波处理.首先采用回归分析方法将监测数据分割为开始阶段-活跃阶段-衰退阶段三部分.开始阶段、衰退阶段下沉较为稳定,以标准卡尔曼滤波模型对沉陷数据进行滤波处理;活跃阶段沉陷变化快...     

Radar interferometry-based determination of ground surface subsidence under mineral mining

The authors report on interferometric processing of satellite radar data with the aim of determining the subsidence of the ground surface in the undermined areas of civil and industrial infrastructure. The interferometry method results and the instrumental monitoring data are compared in terms of a few actual mines.     

红旗铁矿改进Knothe时间函数开采沉陷预计模型

针对Knothe时间函数模型对开采沉陷过程的预计结果与沉陷实际发生过程不完全符合的问题,分析了该模型的缺陷,提出了改进的Knothe时间函数开采沉陷预计模型。结合河北省武安市红旗铁矿6300综放工作面地表沉陷实测数据,构建了改进的Knothe时间函数开采沉陷预计模型,并进行了模型精度分析。研究表明:经过累计387 d观测,改进的Knothe时间函数开采沉陷预计模型的预计值与实测值的误差为0.2~73.6 mm,平均误差为35.2 mm,优于BP神经网络模型(误差为8.1~143 mm,平均为49.9 mm)、SVM模型(误差为0.7~105.1 mm,平均为35.8 mm)以及概率积分法模型(误差为18.2~180.5 mm,平均为102.6 mm),对于高精度预计该矿开采沉陷具有一定的作用。     

基于三维激光扫描的矿区道路沉陷监测研究

针对矿区道路变形,如道路塌陷,道路隆起,路面裂缝等,对车辆通行造成的重大影响,提出了一种基于三维激光扫描的矿区道路沉陷监测方法|首先,通过三维激光扫描仪获取路面点云数据,然后利用插值得到各期DEM数据,变形后的DEM数据与原始DEM数据相减得到下沉量,最后使用反距离加权法对下沉数据栅格化处理得到道路下沉模型,利用下沉信息进而提取道路倾斜、曲率等变形信息。使用该方法在五沟煤矿附近S203省道进行实验,得到的结果与实测水准数据吻合,验证了该方法在道路沉陷监测上的可行性。     

基于三角形剖分算法的开采沉陷预计系统设计

矿区沉陷预计是开采沉陷研究的重要内容,现有的开采沉陷预计软件多以矩形剖分为基础,存在对凹多边形工作面适应性差、预计结果准确性低等问题。为此,首先采用VB编程语言,基于三角形剖分模型,以改正后的角点坐标为基础,将开采工作面划分为多个独立的三角形;然后运用概率积分法,采用二重变步长辛卜生算法计算每个三角形区域开采引起的移动变形值;最后将三角形单元预计结果进行叠加,实现多个开采工作面地表沉陷的高精度预计及预计结果的可视化输出。试验结果表明：①基于三角形剖分算法的开采沉陷预计克服了矩形剖分预计中的工作面处理难度大、等效剖分等缺点,在满足工程需要的同时,简化了数据处理流程,预计结果的准确性及可靠性得到了进一步提高。②基于三角形分割模型开发的开采沉陷预计反演一体化系统具有良好的稳定性及实用性,可为“三下”采煤方案优化设计、矿区生态环境保护、矿区土地复垦等提供科学依据,为更好地实现绿色开采服务。